有鑑於日漸成長的塑膠生產、使用及廢棄量，導致地球環境遭到污染及破壞，以及各國的環保法令越趨嚴格，塑膠產業必須從線性經濟(Linear Economy)逐步過渡至循環經濟(Circular Economy)，意即將現有廢棄的塑膠製品進行回收再利用，並進一步創造出更高的產值。相關的塑膠回收技術已經發展了一段時間，從專利申請活動可以觀察出目前最新技術的發展趨勢。

圖1.塑膠回收科技一覽圖
(圖片來源：European Patent Office | October 2021)

根據歐洲專利局(EPO)於2021年10月發布之「次世代塑膠專利報告」(Patents for tomorrow’s plastics)內容指出，如圖1所示，塑膠回收需要有適當的基礎設施及正確的廢棄物回收規則才有辦法達成，目前尚未有統一的技術可以處理所有種類的塑膠廢棄物，其中塑膠廢棄物又可分為消費前(製造端產生)及消費後(消費者產生)，真正造成回收上有困難者在於消費者端所丟棄，各式各樣不同種類的塑膠廢棄物。面對如此複雜的塑膠廢棄物，不能僅將廢棄物分開，而必須要能識別廢棄物包含的塑膠種類，並在應用後續所提的回收方法前先進行分類及清洗。然而，面對更進階、包含不同種類塑膠疊合成的多層塑膠結構，如何將各種塑膠分離，以及去除內部的雜質，使塑膠材料達到可回收再利用的程度，是目前受到關注的發展方向。

在完成各種塑膠廢棄物的分類、分離及清潔後，第二步便是要利用各種處理技術將這些塑膠廢棄物進行再利用。機械處理技術「將塑膠變成產品」是目前最簡單也最常用的方法，透過熔化及重塑熱塑性塑膠，來製作新的產品(即「塑膠至產品」)。該方法的侷限之處在於，廢棄物仍無法100%滿足產品需求，而須額外加入產品原料，或者回收的塑膠廢棄物品質不佳，無法滿足產品需求。

在此背景下，化學及生物處理技術提供可行的替代方案，且逐漸成為技術發展的核心。化學處理技術是透過裂解、氣化或熱裂解等手段，特別是熱處理，將回收而來的塑膠廢棄物分解成更短的分子(即「塑膠至產品原料」)，可以作為新的化學反應或產生能量來使用，以供石化產業靈活再運用。新興的化學處理技術則是將聚合物降解成單體形式，使其作為更基礎的化學原料，產生更多不同的塑膠循環流程。生物處理技術則是通過使用酶或活有機體將聚合物降解成堆肥或單體。最後，對於無法回收處理的塑膠廢棄物，處理方式僅剩焚化一途。以下分別就塑膠廢棄物回收技術、機械處理技術及化學及生物處理技術進行專利申請趨勢分析。

塑膠廢棄物回收技術一直是塑膠循環產業裡發展最快的領域，以收集、分類與分離、清洗三個主要技術特徵專利申請趨勢來看，如圖2所示，以塑膠廢棄物分類與分離的專利申請件數最多，且申請趨勢持續成長，於2014年申請量達到高峰約350件，至於塑膠廢棄物收集與清洗專利申請量則相當平均，年申請件數在50至100件之間。

圖2.塑膠廢棄物回收相關之專利家族數趨勢圖(1980至2019年)
(圖片來源：European Patent Office | October 2021)

機械處理技術-從塑膠到產品的循環技術是目前最簡單也最常見的塑膠循環再利用處理方案，這個方法通常是用於回收熱塑性材料，將其加熱後重塑再製成產品，其專利技術依據回收來源可區分為消費端及生產端，如圖3所示，機械處理回收塑膠的技術主要集中在消費端所產生的塑膠，其申請趨勢持續成長，於2014年申請量達到高峰約400件；至於處理來自生產端塑膠廢棄物專利申請量則相當平均，年申請件數在50至100件之間。

圖3.塑膠至產品之專利家族數趨勢圖(1980至2019年)
(圖片來源：European Patent Office | October 2021)

因為聚合物不斷重複利用，其熱機械性質的下降及降解程度，限制了其可循環利用的次數，因此化學及生物處理技術於近20年來脫穎而出，成為塑膠循環回收再利用領域裡最重要的子領域，其專利技術可區分為處理至產品原料、處理至單體及處理至堆肥三個部分，如圖4所示，以處理至產品原料的技術申請量最多，於2014年申請量達到高峰700多件，至後申請趨勢下降，到2019年申請件數為464件；另兩類專利申請件數則持平，處理至單體類技術的年申請件數在200至300件之間，處理至堆肥類技術的年申請件數在100至200件之間。

圖4.化學及生物處理技術之專利家族數趨勢圖(1980至2019年)
(圖片來源：European Patent Office | October 2021)

從專利數據可以觀察到，雖然機械處理技術及塑膠廢棄物分類回收已經發展了很長一段時間，卻仍呈現活躍的專利申請活動。相較之下，將塑膠轉換為產品原料之化學處理技術從2014年的高峰後呈現衰退的趨勢，可能的原因在於成本的考量，以及化學藥劑使用上不環保等問題。不過，將塑膠轉換為聚合物單體之化學處理技術以及生物處理技術仍保持一定程度的創新能量。以生物堆肥處理法為例，雖然其呈現出較小的專利申請量，但是這項技術有望實現塑膠完全循環，利用酶或生物對聚合物進行降解，使最終產物成為生物可分解塑膠，能為大自然所吸收。未來的塑膠回收處理技術已經不只注重在回收處理後的材料品質，更加關注在處理過程中減少耗能及溫室氣體排放量等層面，力求保護地球環境，達到資源永續再利用。

• 發布日期 : 111-06-05
• 更新日期 : 111-05-27
• 發布單位 : 國際及法律事務室
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