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製程減廢與廢棄物資源化

本校自2021年起已建置循環經濟實作示範場域,結合半導體廢液高值化、電子廢棄物貴金屬回收與微反應器系統等新興技術實作教學與產學合作研究,教學研究示範項目簡述如下:

  •  半導體製程後溶劑加值化合成

在半導體產業鏈中,電子級異丙醇溶劑廣泛使用於矽晶圓體乾燥除塵之中,因除塵後含有雜質,無法重新再供給乾燥除塵,因此半導體製程之中,會產生大量高濃度異丙醇廢液。其中一種回收處理此類異丙醇的方式,是運用化學反應,將其轉化成為更高價值的化學品。第一種循環經濟新型態教學構想即是如此,我們參考了業界如長春大連集團、中石化、李長榮化工等工程新技術,建置出模廠等級的反應性蒸餾製程,並結合智能製程控制模擬系統。

  •  半導體製程後溶劑高效燃料

除了前述高濃度異丙醇廢液再利用之外,半導體製程亦會產生較低濃度的有機廢液,此類物質如運用化學合成或純化回收再利用的技術,仍不具備經濟效應。對於此類有機溶劑,本校參考了工研院及本校化工系開發的新穎技術,在場域中建置了化學迴路燃燒程序系統,作為第二種循環經濟新型態教學。化學迴路燃燒程序,與一般傳統燃燒程序不同,是藉反應器內金屬氧化物中的氧原子來代替氧氣,產生一系列化學反應變化(無火燃燒),最終形成熱能與二氧化碳,減少了空污中常出現的氮氧與硫氧化物,將半導體廢溶劑轉換成高能源利用效率、低成本、環境友善、高二氧化碳捕捉率的潔淨燃料。

  •  化學品綠色高效製造

在傳統化學工業製程之中,都是以巨型反應器,來大量降低生產成本,然而卻會產生低效率、高污染、高危險等風險。最近幾年來,微通道反應器技術在國內尚要起步。不同於傳統大型反應器,它是以微結構元件為核心,在微米的空間內產生反應分離的新技術。它的體積極小,約略為長型蛋糕盒大小,但因為能在微結構中快速反應,具有極高反應生成效率,每年仍可具有噸級的產量,如串聯多個微反應器,年生成量將不亞於巨型反應器,而它的微結構反應特性亦具備低污染、低危險等強大優勢,未來可能是洗刷化工界原罪的關鍵。因此,我們引入第三種循環經濟新型態教學:建置半導體相關化學品微通道反應器製程,以綠色高效製造模式來取代高污製程,達成製程前端溫室氣體製造減量之目的。

  •  城市環保採礦

因近代科技蓬勃發展,產生大量電子廢棄物,含有高含量的貴金屬(金、銀等),對於日漸稀少的資源,具有回收提煉價值。傳統回收的方式,主要是先將電子廢棄物分解與破碎、千度高溫焚燒、再以氰化物、強酸強鹼等化學溶劑,將金銀提煉出來,因而產生出大量空氣污染及劇毒廢溶劑。有別於傳統高污染模式,近期臺灣業者已開發出綠色貴金屬提煉製程,獨步全球。我們第四種循環經濟新型態教學,即是參考此新技術,建置貴金屬回收系統,運用環保低毒性、可再利用中性溶劑,以電解電鍍方式,先將貴金屬從電子廢棄物中提煉出來,再送至高溫爐中純化,大幅減少成本及污染。

    前述循環經濟示範教研場域,本研究中心師資劉志成教授及曾堯宣教授等作為主力成員參與執行,成果豐碩。近年來更一步與兆聯實業股份有限公司合作,進行電子業材料高質化循環再利用之產學合作研究、與住華科技股份有限公司合作進行化學迴路燃燒模廠設計建置,應用於廢溶劑燃料化之產學合作研究、與財團法人台灣產業服務基金會合作進行偏光片無害處理之系統優化之產學合作研究、並與勝一化工股份有限公司、鴻勝化學科技股份有限公司、薛長興工業股份有限公司、國精化學股份有限公司等多家業者形成微反應系統應用技術聯盟,進行各項化工製程減廢之產學合作研究。科技部計畫則是包含了廢塑膠循環分餾研究、車廢觸媒轉化器所含有鉑族金屬之新型萃取回收技術、交聯式流體化床轉化生質炭為合成氣之研究等;並有從固、液廢棄物中萃取金屬新技術之論文發表。未來研究方面將配合原有設備進行階段性研究目標規劃及儀器擴充,並逐漸拓展至營建廢棄物、農用廢棄物等面向。


圖一、製程減廢及廢棄物資源化

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