日本參訪 (一)

　日本是亞洲地區推動資源有效循環最落實的國家，依日本水泥協會提供之資料顯示(如圖4.1-1)，在2000年日本總體使用21.38億噸之總物質進入生產，其中包括11.25億噸之日本國內資源、8億噸之外國輸入資源與製品及2.13億噸的循環再利用資源，最後產生5.95億噸之廢棄物，其中5600萬噸需以最終掩埋作處置；到了2014年，日本總體僅使用16.49億噸之總物質進入生產，其中日本國內資源投入量已下降至5.91億噸、外國輸入資源與製品則仍保持約等量之7.97億噸及2.61億噸的循環再利用資源，最後產生5.75億噸之廢棄物，含1500萬噸之最終掩埋量。顯見日本在2000年「促進循環型社會形成基本法」之推動後，已大幅抑制天然資源的使用量，並促進更多之廢棄物進入循環再利用之流程，且最終掩埋處理之量亦減低至2000年之27%，有效延長日本國內掩埋場地之使用壽命；因此，日本成為各國推動資源循環時競相模仿參考之國家。

圖4.1-1 日本2000年與2014年物質流之發展趨勢

　台灣在2015年新政府上台後，即喊出「五加二」產業，以期加速台灣產業升級及結構轉型，而循環經濟即包含於其中；隨後環保署李署長亦帶隊前往歐洲進行循環經濟的交流考察，回台後即推動永續物料管理Sustainable Materials Management，簡稱SMM）之概念，預計從供應面、生產面跟消費面等3個面向，來推動物料生命週期管理，以達到資源循環再利用和廢棄能源之循環再造。

為配合政府之施政政策，財團法人臺灣營建研究院亦成立營建產業循環經濟推動辦公室，希望藉由營建院之平台，結合國內產、官、學、研之力量，共同推動營建產業之循環經濟，以使資源耗用量較大之營建產業，可儘早邁入循環經濟之永續發展模式，為地球永續盡一己之力。為此，有鑑於日本之發展已趨成熟，本推動辦公室在台灣混凝土學會詹穎雯副理事長與黃榮堯執行長之號召下，籌組「台灣推動營建循環經濟日本參訪團」，於106年10月15~19日赴日本東京進行營建相關產業之拜訪，以了解其落實循環經濟之現況，並希望藉此機會尋求台灣營建產業翻轉之契機，而本次參訪之日本單位包括太平洋水泥公司熊谷廠、日本水泥協會、電力中央研究所與日本煤灰協會、日本爐石協會、阿米達資源再生公司東京總公司與茨城廠，各單位參訪之內容與心得彙整如下。

日本水泥廠在循環社會扮演的角色

在日本，既往(二次世界大戰前)水泥廠即與鋼廠、電廠合作，進行原料、廢棄物的互惠處理模式，包括利用鋼廠、電廠產生之爐碴與煤灰作為水泥生產之原料，而水泥廠則提供石灰石予鋼廠、電廠作為脫硫或脫碴之材料，因此循環”經濟”之模式早已存在於日本水泥生產廠，但循環再利用之總量不算高。然而日本在2000年訂定「促進循環型社會形成基本法」後，政府嚴格要求工業廠對於產出的廢棄物皆有處置之責任，並需採行”適當的”處理措施，因此所有的工業廢棄物產出者皆意識到廢棄物之處置應納入成本，且應尋求可妥善處理之方式以避免影響公司聲譽。

另一方面，由於廢棄物多數具有水泥需要的鈣、矽、鋁、鐵等成份，可作為水泥的替代原料使用，而水泥窯在經1450℃的高溫煅燒後，所有的物質將轉化為水泥產品，並不會使廢棄物造成二次污染的問題；因此水泥廠在這個立基下，則成為各工業廢棄物產出者最佳之指定處理機構，水泥廠順勢從傳統的工業翻轉成為環保處理機構，公司的營收亦逐漸以收取的廢棄物處理費為主。

至於日本政府方面，其亦了解水泥廠在促進循環社會中將扮演相當重要的角色，故在2001年日本經濟部則設立一個委員會探討”水泥廠在促成循環社會所應扮演的角色”，以作為水泥廠處理工業廢棄物的短期指導原則。透過如是官方、民間水泥業之垂直協調，與水泥廠、廢棄物產生端的水平合作之下，日本促進循環型社會之努力已有顯著的成果，參考圖4.1-2可知，在2016年其產生之5.75億噸廢棄物中，有2.61億噸(45%)透過循環系統被再利用於各種領域，其中再利用於水泥工業的則有2千9百萬噸，佔總循環再利用量之11%。

圖4.1-2 日本2016年水泥產業協助去化之副產品與廢棄物量能

　除上述拜訪日本水泥協會了解水泥廠在日本的角色外，本參訪團亦在太平洋水泥總公司之協調下，參觀其在熊谷的水泥生產廠，以身歷其境的體驗水泥廠再利用工業副產品與廢棄物以取代既有原、燃料之現況。

太平洋水泥熊谷廠為日本關東地區最大的水泥生產廠，水泥產能約為213萬噸/年，該廠收授使用之替代原料包括：工程廢土、污泥、燃煤飛灰、焚化爐飛灰與有機污泥等(詳圖4.1-3)，其中以燃煤飛灰之用量最大，約為12萬噸/年，且該廠目前的天然黏土原料已完全以營建廢土等取代，已有效抑制天然資源的耗用；而使用的替代燃料則有：廢輪胎、動物骨粉、生質燃料或油泥、廢塑膠與廢油等，就目前而言熊谷廠的燃料替代率為20%，預計未來持續可提昇至40%。總計供應副產品與廢棄物予熊谷廠作為替代原、燃料之廠商共400多家，因此該廠需額外聘請人力進行相關之處理作業。

圖4.1-3 太平洋水泥公司熊谷廠於製程中使用替代原、燃料之示意圖

　在太平洋水泥熊谷廠中，其在日本政府的補助下，於2001年設置了一套日處理量55噸的垃圾焚化爐飛灰水洗設備，由於焚化爐飛灰之氯含量高達15%，若直接送入水泥窯中使用，則可能導致設備的侵蝕與破壞，且生產的水泥中氯含量可能不符合規範之要求(詳表4.1-1)；是故熊谷廠在焚化爐飛灰於水泥窯再利用前先透過溫水(溫度50°C)洗滌方式除氯，而此水洗製程可以將焚化爐飛灰中 97%的氯含量降至0.1%，經水洗後之焚化爐飛灰再送水泥製程中使用(詳圖4.1-4)。如是之處理過程，熊谷廠係向垃圾焚化爐管理單位收取飛灰之處理費用，該費用亦是依據採行最終掩埋所需之成本作估算調整而得(詳圖4.1-5)，並非僅以水泥廠之水洗處理成本作計算，如是之經濟模式才可鼓勵業界開發新的廢棄物再利用技術，並達到循環經濟之目的。

表4.1-1 垃圾焚化爐底灰、飛灰與水泥成份之比較

圖4.1-4 太平洋水泥熊谷廠之焚化爐飛灰水洗設備

圖4.1-5 水洗灰處理費計價模式

　至於廢輪胎的處理方面，在1960年代，日本汽車的使用急速上昇，廢輪胎處理問題即已浮現，為此相關單位比較輪胎與其他燃料之成份後可知(如表4.1-2)，輪胎與重油之組成約略相似且熱質甚至較燃煤為佳，至於污染控制的部分，由於水泥窯具有溫度高與焚燒時間久之特性，污染物多已在此過程中焚化，其他可能排出之污染物質，水泥廠本身即具有相關之防制與監視設備可以管控，基於此原因，日本水泥廠遂與汽車廠合作，將輪胎作為水泥廠的原、燃料(具熱質部分作為輔助燃料，其他部分包括金屬作為原料)，以協同解決廢輪胎處理問題。在熊谷廠同樣具有廢輪胎再利用於水泥製程之系統，該廠係將委託處理之輪胎透過輸送帶整顆送入水泥窯中使用(如圖4.1-6)，目前熊谷廠每年共處理2000噸之廢輪胎。除日本外，美國自1988年亦開始利用水泥廠處理廢輪胎，至2008年已累積有48家水泥廠(詳圖4.1-7)，約可處理美國20%之廢輪胎量，而波特蘭水泥協會(Portland Cement Association)亦在2008年針對31家使用廢輪胎之水泥廠進行污染排放調查，其結果顯示，使用廢輪胎作為輔助燃料之水泥廠其污染物之排放量僅為傳統燃料之1/3，排放之懸浮粒子數量亦較傳統燃料少35%，但在氮、硫化物與二氧化碳之排放量部分，則廢輪胎與傳統燃料無顯著差異。由此可知，水泥廠作為廢輪胎之處理是極其具有效益的，不但可減少天然能源的耗用，亦可協同處理人造之廢棄物，且在部分污染物的排放上亦有減量之效果，對於台灣能源超過95%為進口之國家而言，何嘗不是節約能源的另一個好途徑。

綜合上述可知，日本水泥產業在循環社會中扮演了一個非常重要的角色—無掩埋式的最終去化機構，協助日本社會處理量大或較具困難度之廢棄物，處理後不但無二次廢棄物，且亦有水泥產品之產出可供銷售應用，故在日本，水泥廠已被視為環保處理機構，而非傳統之工業。

圖4.1-6 熊谷廠以整顆輪胎進入替代燃料製程

表4.1-2 輪胎成份與重油、燃煤之比較[1]

圖4.1-7 美國波特蘭水泥廠使用廢輪胎作為輔助燃料之工廠數量成長圖[2]

參考文獻

YUKIO NAKAJIMA, “UTILIZATION OF WASTE TIRES AS FUEL FOR CEMENT PRODUCTION”, Conservation & Recycling, Vol.4, No.3, pp.145–151, 1981.
Portland Cement Association, “TIRE-DERIVED FUEL”, Sustainable Manufacturing Fact Sheet, May 2008.
経済産業省，”鉄鋼業の現状と課題”，平成27年4月21日
Kenichi Sato, “Effective use of coal ash as ground materials in Japan”, International Workshop on Geotechnics for Resilient Infrastructure, The Second Japan-India Workshop in Geotechnical Engineering