工業革命以來,人們獲得大量開採資源的能力,線性的生產消費模式也逐漸成為主流:這種「獲取、製造、丟棄」的系統是多數危及人類社會和生態系統的環境問題的根源,從塑料污染、氣候變遷到有限材料儲備的減少。1960年代有些人開始發現問題,肯尼思·愛華·博爾丁(Kenneth Ewart Boulding)的論文《即將到來的地球宇宙飛船經濟學》寫道「地球是一艘孤獨的太空船,沒有無限物質的儲備庫,既沒有開採也不能被污染,人類必須要回到自己在生態系統循環中的位置,進行物質再生產」。羅馬俱樂部於1972年發表《增長的極限》「人類生活的地球自然系統在長期消耗下,即使先進技術也可能無法支應2100年以後的經濟和人口增長率」。
面對這些隱憂,循環經濟的概念由之而生「設計具有恢復性和再生性的工業系統,讓經濟活動脫離有限資源的消耗」(World Economic Forum et al., 2016)。循環經濟被視為解決氣候變遷等環境問題的方法之一。據艾倫麥克阿瑟基金會估計,到 2030 年,向循環經濟轉型可以為歐盟帶來高達 1.8 萬億歐元、為北美帶來 4.5 萬億美元的經濟效益。
「循環」是一種在傳統社會就已經存在,並且在自然中持續發生的模式。傳統社會,資源取得不易,因此用具保養維修、畜牧、農耕,都必須考量長期(永續)可經營的作業模式;而自然界中,植物、動物生長繁衍,死亡後由真菌、微生物分解,物質在每種型態都有其功能,都有運用這些資源的受益者。台灣推動垃圾分類、資源回收行之有年,大家都不陌生,資源回收再地用是循環經濟的路徑之一,但它其實是相對消耗較多能量、損失較多資源的途徑。例如一項產品使用多種金屬、塑膠、玻璃製成,要將其拆解分離才能再利用,需要耗費相當多的人力、能量。且由於難免雜質,回收後的原料多僅能降級使用。因此,只有做回收是不夠好的。「循環經濟」的目標是更全面的從設計、製造流程、使用方式等環節,都需要考慮有效率、更節能的做法。
「循環經濟」將產品循環分為兩大類型「工業循環」、「生物循環」,竹子做為「生物質材料」在這兩個循環中都有可以發揮的空間。「生物循環」中,生物質材料的特性是最終可以回到土地作為肥料養分,但在此之前,可以做為材料、食物、飼料,或轉化成能源,透過多層次的利用,將效益最大化。而在「工業循環」中,分成流動性產品和耐久性產品。對於短期使用的流動性產品,以生物質材料作為原料,有利於分解。而對於耐久性產品,產品若可透過零件更新、檢修流程、二手市場等方式,讓物品可以持續發揮其功能,將是比變成垃圾或資源垃圾更好的方式。
一項符合循環經濟概念的竹產品應達成以下目標:
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產品有夠長的使用壽命,時間至少要足夠讓資源(竹)重新生長:竹子生長快速,因此依據不同利用目的,一~四年的時間即可更新循環。
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能夠替代非生物材料:例如替代鋼鐵。替代木材也有市場及生態效益,但以循環經濟的目標來說,更重視替代非生物材料。
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100% 生物基
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可在多個產品週期內重複使用:例如經過局部修復就能再使用。
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在其使用結束時,可生物降解或以其他方式安全燃燒以生產能源。
(一) 耐久竹產品
在循環經濟中,將非生物材料(例如鋼鐵)、有限的資源(例如雨林的硬木),以可再生的生物質替代品取代,是重要的手段之一,這也是竹子可以發揮的地方。工業竹製品例如建材、家具等,可以替代稀缺自然資源,如金屬、石材和熱帶硬木。這當中大致可以分為原竹材應用、工程竹材應用。
原竹材由於加工少,耗能相對也低。然而竹管不均質的特性讓機械加工、大量生產面臨很大的挑戰,且依據不同的防腐處理,也有可能造成環境汙染。原竹結構性能的標準化是推廣竹建築的關鍵因素,相關的可靠數據及法規都還有待研擬。
工程竹材(Engineered Bamboo Materials)有效解決原竹不均質、耐久度的問題,有些產品甚至具有比硬木更好的力學性能及耐候性。由於硬木的市場龐大,可做為替代的工程竹材具有相當的市場潛力。但製造工程竹材的過程較為耗能,並且經常使用大量黏合劑,造成環境負擔並使材料不利於循環使用。生物基質的黏合劑、塗料等均有待研發。
(二)短周期竹產品
除了耐用產品外,竹子還可用於製造一系列中短壽命產品,例如一次性餐具、紡織品、紙張。不過這個領域的原料,有許多原本就是生物質材料,因此替代的貢獻並不顯著。
為了替代塑膠,生物基質塑膠的市場持續成長,竹就是其中一項可以應用的資源,例如竹製的一次性餐具、牙刷。然而許多產品實際上是將竹子與合成材料結合,例如竹牙刷的刷毛通常仍由塑料製成(也有少數使用生物材料者),有些產品可能添加了有害的黏著劑,有些產品因為是複合物,有回收、分解的困難。改變一次性的使用習慣是更友善環境的做法。
縲縈(Rayon)泛指以來自木、竹的纖維素(Cellulose)為原料,透過人工再製的纖維。以天然的衣物原料而言,棉花生產涉及農藥、用水耗能等問題,相較之下,竹林種植簡易、生長速度快、更新周期短,是相當有潛力的原料。然而傳統縲縈製程使用大量危害環境的化學藥劑,而竹纖維的處理又比軟木需要更多溶劑,因此竹纖維在製程的環保、永續備受質疑。目前市場上已經出現新的處理技術來解決製程汙染問題,然而整個產業的轉型還需要更長的時間。支持無害環境的產品、延長衣物使用壽命,則是做為消費者可以努力的。
竹子也可以作為紙漿的原料,適合製作包裝用的紙板,全球的紙板需求持續微幅成長,加以仍有大量非法木漿,以竹為替代原料有其發展潛力。然而紙漿的製漿過程使用大量化學藥劑,有害廢液的處理技術或製漿技術的革新是造紙產業邁向循環經濟的關鍵。
(三)廢竹再利用
利用竹子、以竹製成產品的過程,多半會有剩餘的材料,將這些破碎的材料製成其他用品或轉換成能源,也是循環經濟的重要環節,可稱為「層級應用」,例如在竹產業的全盛時期,全竹都有利用價值,完整均勻的竹管可做成建材、家具,較細的尾段可製成筷子、牙籤,竹粉可以做成金紙。工業時代,細碎的竹屑可加工為中密度纖維板、開發3D列印的顆粒材料、製成生質燃料等。報廢的竹製品,可以加工成各種類型的生物質能源,包括竹炭、顆粒和木瓦斯,用於烹飪、取暖和電力。因此經過適當的生產規劃,工廠可以在製造目標製品的同時,產生有價值的副產品,將竹材有效增值應用,產生最少量的廢棄物。
(四)邁向竹循環經濟
儘管竹產品具有促進循環經濟的重要潛力,但不容忽視的是將竹子融入循環經濟仍存在許多障礙。
- 製程優化
積層竹、竹纖維板、竹塑料等,讓竹材可適應規模化的工業製程並提升材料性能,大大增加市場應用的潛力。但製作經常需要使用非生物基粘合劑或化學塗料,這些非生物成分會使產品不適合循環, 終末除了燃燒之外別無選擇。又或在竹纖維產品的製造過程,若為了軟化、分解、漂白纖維而使用化學藥劑,可能造成環境汙染。因此尋找竹製品生產過程使用的生物基替代品,以及完善的藥劑回收處理,皆是竹產業實現循環經濟的重要課題。
- 循環鏈建構
竹子為當前的線性生產和消費模式提供了一種可行的循環解決方案。然循環經濟推動需要政府部門、企業、消費者的共同努力。政策制定者和企業必須專注發展綜合型的竹產業,各循環階段都需要投資發展,透過循環經濟的模式為竹資源加值。政策制定者應將竹產業納入氣候及能源相關計劃,提供額外資金和政策支持產業轉型。對於竹產品貿易資訊、產品溯源等,也應導入科技追蹤系統,透過貿易的透明公開,來激勵投資和支持商業發展。
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