前言：「日本製鐵」包辦日本地方政府回收塑膠垃圾量的三成，製成本業所需的原料、化工原料與燃料，現在更致力於人工光合作用技術的研發，協助日本邁向2050零碳社會。
文/宋瑞文(加州能源特約撰述)
日本鋼鐵公司「日本製鐵」等研究單位，在2021年7月下旬發佈新聞稿，發表透過人工光合作用，直接從常壓下的二氧化碳合成塑膠的技術。消息一出，獲得朝日新聞、日刊產業新聞、日本雅虎新聞等多個媒體廣泛報導，網友也盛讚不已。
或許會有讀者會感到不解，鋼鐵公司和塑膠有何關係？為何會投入這樣的研究。其實兩者關係密切，「日本製鐵」平時都有回收一般人丟棄的塑膠垃圾，又再製成塑膠原料等各式各樣的產品。
100%的塑膠廢棄物再利用
原本在鋼鐵公司的製鐵過程裡，是把煤炭放進隔絕空氣的密閉煉焦爐內高溫烘烤，得到製鐵所需的焦炭。在利用回收塑膠時，則是把做好事前處理的塑膠廢棄物，連同煤炭一起放入，在隔絕氧氣的狀態下，以1200度的高溫加熱分解（下圖）。
＊日本製鐵再處理塑膠廢棄物的過程，送塑膠（プラスチック）跟煤炭進煉焦爐。（來源：日本製鐵）
如此一來，這些塑膠廢棄物會有20%變成焦炭，作為煉鐵的原料；40%變成可以取代石油的碳氫油，可做成苯乙烯、甲苯等多種化工原料；40%變成以氫和甲烷為主成分的焦爐瓦斯，作為廠內發電廠的燃料。達成100%的塑膠廢棄物再利用。因此回收塑膠對「日本製鐵」而言，可以獲得本業所需的原料、化工原料與燃料，並用化工原料做成塑膠等製品（下圖）。
*將塑膠製成三釐米圓柱狀的顆粒後就可以準備出貨了。（來源：日本製鐵）
這次日本製鐵與大阪市立大學人工光合作用研究中心等單位發表的，製造塑膠原料（脂肪族 PCD ：polycarbonate diol）的新技術，和以往的製程相比，不需要使用有毒的光氣與高壓下的二氧化碳。
＊東京電視台報導日本製鐵等單位發表的，從二氧化碳製成塑膠原料的新技術。（來源：東京電視台）
該研究中心的田村正純准教授評論道：「新技術的特點是，利用光觸媒（二氧化鈰）就可以直接從常態的二氧化碳漂亮地製成聚合物（塑膠原料）。」「二氧化碳雖然看不見，對氣候變遷卻有很大的影響。鋼鐵工業會產出大量碳排，若能製成有用的化學品，把以前要用石油做的東西，改成用二氧化碳做出來，有削減碳排跟成本的好處。」
人工光合作用與鋼鐵業
光觸媒是人工光合作用技術重要的一環。所謂人工光合作用，簡單地說，指的是利用太陽能製造化合物的技術（詳見延伸閱讀）。除了前述的技術之外，日本製鐵也正在開發一種「人工光合作用零碳製氫技術」，試圖直接利用太陽光與光觸媒製氫，再以氫替代後續製鐵過程所需的焦炭，減少製鐵的碳排（詳見延伸閱讀）。
突破減碳瓶頸
鋼鐵工業是日本碳排的大宗，佔產業部門碳排約4成，佔全體碳排約14%。以世界的尺度來看，鋼鐵需求逐年增加，據世界鋼鐵聯盟評估，粗鋼生產量在2019年為18.7億噸左右，2050年將增加到27億噸左右，成長倍增。可想而知，碳排將隨之水漲船高，減碳技術的發展刻不容緩。
＊鋼鐵工業是日本碳排的大宗，佔全體碳排約1成4。（來源：NHK）
另一方面，據經產省網站說明，由於日本企業長年來精進節能技術，在鋼鐵業也是一樣，節能空間有限。據國際能源總署（International Energy Agency，縮寫為IEA）調查，2011年日本鋼鐵業的節能潛力是世界最小，換言之，日本鋼鐵業的節能程度已經是世界頂級，想要百尺竿頭更進一步，唯有發展像「人工光合作用」這樣革命性的減碳技術。
如前所述，「日本製鐵」研發人工光合作用技術，在煉鐵與塑膠廢棄物再利用都有幫助；該公司粗鋼產量為日本第一與世界第三；同時包辦日本地方政府回收塑膠垃圾量的三成，減碳成果舉足輕重，絕對是日本邁向2050零碳社會不可或缺的得力幫手。
＊延伸閱讀：
1. 模仿植物的人工光合作用日本太陽能利用再升級（人工光合作用技術簡介）https://californiayocan.blogspot.com/2021/10/blog-post_66.html
2. 日本投入兩兆研發氫還原煉鐵 太陽能不可或缺（氫還原煉鐵技術簡介）https://californiayocan.blogspot.com/2022/01/blog-post_20.html
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