長期壟斷全球石化業料源的原油，將不再一枝獨秀。美國頁岩氣的大量開採、原料裂解廠的投產，更低的進料成本、更多氣量與油量的產出，無疑帶來碾壓式衝擊。臺灣材料與化工業不能也不會坐以待斃，一方面投入特殊的生質材料研發，找到友善環境的新料源；另一方面翻新製程，往高價值路線前行。挺過這場殊死戰，材料與化工化產業才有永續希望。

石化料源革命殊死鬥 特殊生質及高值化異軍應戰

團對創新領航獎
工研院材化所－高值石化/ 生質材料研發團隊
【領航石化產業、開創產業競爭力】

文／鄭洵錚

2018 年，全球石化原料市場將掀起重大翻轉，扮演動見觀瞻角色的是美國。這一年，美國採用「頁岩氣」為進料的乙烯裂解廠預計完工運作，生產的PE、PVC、PS 將大量出口，全球石化相關產業將直接受到衝擊，臺灣自然也無法置身於外。

臺灣石化產業的產值在2013 年達到新臺幣1.9 兆元，若計算整體石化上下游生態鏈的綜合產值，更高達新臺幣4 兆元。然而，這個數據與前幾年相比，卻透露成長減緩的警訊－影響的因素之一是中國大陸提高了內需市場的自主供給，臺灣對其外銷量萎縮；再者是中東國家擴充新產能，市場競爭加劇。

但警示紅燈還不止於此。放眼未來，美國大量以頁岩氣( 天然氣) 新建的乙烯廠和乙烯衍生物廠，對臺灣石化業以原油為進料，造成極劇烈且深遠的衝擊。因為這已經不是價格戰爭，而是全新技術、數十倍產能的碾壓威脅。

然而，工研院材料與化工研究所( 簡稱材化所) 的「高值石化/ 生質材料」研發團隊，卻成功另闢蹊徑，協同臺灣石化產業在面臨市場嚴重衝擊前，找到一連串的新解方。

全球衝擊 高值研發不停頓

頁岩氣的市場衝擊有多可怕？它造成了C1/C2 原料和衍生物價格下跌，高碳數原料短缺，上中游的石化原料能也將明顯改變。

材化所所長蘇宗粲博士以乙烯(Ethylene) 比較兩種頁岩氣和原油兩種進料的數據顯示，頁岩氣生產出的乙烯進料成本卻少50%。很顯然，這可能是一場從上游進料來源就預見輸贏的殊死戰。

根據工研院的情報整理顯示，單是在2010 ～ 2014 年間，因為頁岩氣衝擊、無法競爭而關閉的日本知名石化工廠，就超過十座，殘餘下來的也被迫減產因應。而臺灣石化業高出甚多的生產成本和售價，自然也打不過美國。

於是，研究新興或替代原料來源的腳步已無法拖延。蘇宗粲認為，「雖然只要原油的購入成本仍然低於任何新興能源，它仍然會是石化業的主要料源。但我們必須走在前面幾步，替整個材料與化工( 可能不宜再稱為石化) 產業尋找出更高價值、有競爭力的新生路。」

全球數一數二可塑劑大廠聯成化學，就是著眼於「環保可塑劑」的未來性，而搶先接洽材化所，取得生產該原料的關鍵觸媒技術。對於提早技術佈局一事，聯成化學資深經理馬潮軫也提出相似看法。

「在環境永續的趨勢下，無毒化的可塑劑將是未來的走向。」馬潮軫指出，含鄰苯二甲酸物質的可塑劑目前除了三歲兒童以下的玩具用品不得使用之外，仍主宰市場。「但我們確實要提早實驗與準備，掌握環保可塑劑的生產技術和量產製程。這樣當市場需求到來時，才抓得準商機，不致於落於人後。」

綜觀產業鏈 挖掘差異優勢

材化所把預想的目標濃縮成一張「滾動式技術藍圖」。他們知道這項任務不是一、二年的短期專案可成，因而規劃長達七年的發展藍圖，以「2、2、3」年設立階段任務的目標。第一期要突破大宗石化品的劇烈競爭；二期意在解決關鍵材料的長期仰賴進口，並提高原料高值石化的利用率；三期目標直指切入次世代新材料。

為了穩定執行漫長的研發大計，材化所這回特別採取雙團隊齊步走的組隊方式。兩支團隊分別面向材料與化工產業生態圈的中上游和下游，由所內兩位副座各自領軍；王先知副所長帶領生質材料研發，林正良副所長則主持高值石化的計畫。這種同步在上下游啟動研發的規劃，期望能縮短原料研發到終端應用的時間差。

其中，王先知在2014 年底轉任新創公司巨生生醫的總經理，但仍受聘為材化所的顧問，繼續效力。她帶領的生質研發團隊，曾以「無雙酚A 生質環氧樹脂」，在2012 年榮獲全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)。

「來自國際機構的肯定，進一步增強團隊的信心。」蘇宗粲表示，「這項技術運用植物中的「木質素」開發的生質環氧樹脂，沒有雙酚A成份殘存的疑慮，結構及性質則與傳統以石油化學為材料的含雙酚A 的環氧樹脂接近，可以運用在( 食品) 罐頭內、作成防銹內膜或取代其他環氧樹脂的應用產品。」

一會員一產品 逐一拜訪探詢

材化所的策略目標以系統化思考，從上游原料、上中游和製程，到中下游產品各個層面，都試圖找出足以建立差異化的技術。然而，石化產業的源頭和終端應用的生態特性不盡相同，為了有效溝通和匯聚產研兩方面的研發能量，兩位計畫主持人也採行截然不同的接觸方式。

例如，生質團隊採取協同合作的模式，出面籌組成設立生質材料產業化聯誼會，訂出「一會員一產品」的目標。總計34 家業者和法人機構，表明自己的發展意向，經過討論後結合群力，儘可能幫助每家廠商做出成果。

而在石化中上游方面，因為國內石化業者的基礎能量本來就不弱，對市場的競爭情報也知之甚詳，因此林正良帶領的高值石化團隊整理世界趨勢，逐一登門探訪業者，以期挖掘新需求。

以聯成化學的環保可塑劑觸媒技轉合作為例，材化所協助該公司在高雄廠區建立「mini pilot」的實驗環境。雙方每月透過視訊會議討論進度，而且在幾個關鍵點，材化所都派員親自參與，敬業態度深獲肯定。馬潮軫舉例，「特別是當我們提出新數據，希望調整觸媒成份時，材化所二話不說，在實驗室重新做一個版本給我們；即使今年三月合約期滿後，材化所的研發小組仍然關心我們的後續實驗狀況。」聯成預計在年底前決定要以哪種方式進入量產的製程實驗，屆時材化所的支援勢必不能少。

製程創新 光電級EVA 達陣

一個產品的商業化製程，隨著使用不同技術，會產生價值高低不同的結果。而高值石化團隊的代表作之一是研發出新式蒸餾技術，提高VAM ( 醋酸乙烯) 廢液的純化率，讓原本只能生產一般等級EVA( 醋酸乙烯酯共聚物) 的製程，立馬跳升一級，得以產出光電級EVA。

蘇宗粲指出，「石化業運用材化所這套蒸餾技術的新製程，不但帶來高價值EVA 材料的生產能力，還能降低VAM 的成本，一舉兩得。」EVA 依據不同VAM 的含量，可用於熱熔膠、彈性薄膜、發泡填充材及包裝膜材等；其中應用在太陽能電池等電子產品的封裝材料，價格最優，已有台塑、台聚與亞聚等廠商投入生產。

此外，提高排水再生的利用率，是材化所針對上中游石化業開發的另一個製程創新方案，尤其隨著今年西半部大範圍的限水，這個議題特別凸顯其重要性。材化所開發的低耗能氨氮前處理技術，一方面協助石化業者達到氨氮放流水的管制標準，還能做為水回收製程的前處理程序，冷卻水回收率提高超過75%。

「我們還針對國內工業生產的製程，研發出噴射真空與高效率蒸餾的節能診斷。」蘇宗粲表示，目前材化所已經完成10 座石化工廠的節能診斷服務，業者能源節省成本預計達到10,395萬元/ 年，節能效益累積每年可達6.56 千公秉油當量，相當於減排二氧化碳1.88 萬公噸/ 年。

積木取向 生質料源成果豐碩

檢視生質料源的研發，材化所也交出可觀的成績單，並逐一落實在民生和高科技兩大產業。細探其中，這些成效跟他們設定以「生質積木(building block)」為定位策略，及早切入佈局專利的做法息息相關。

蘇宗粲舉例，「深耕生質料源，佈局專利，能讓產業善用大自然的高碳料源，也是往綠色產業發展的好機會。而材化所選定的生質題材是傳統石化產業前所未有的，它們做成的下游原料，也將有全新的性質。」

例如，生質團隊利用衣康酸(IA) 合成的熱塑性彈性體(TPEE) 做成的電線批覆材，有優異的抗紫外線性質。

有了可靠的原料生產技術，研發團隊進一步運用改良PLA 聚乳酸原有流動性慢、不耐熱、形成速度又慢的缺點，特別是耐熱溫度由攝氏60 度提升到100 度，突破消費市場遲疑的購買障礙。

截至2014 年，生質聯誼會的「一會員一產品」策略已見成果。有些是由材化所完成技術授權，如「抗震彈性材( 健策精密工業)」、「木質素系軟質膠材( 亞洲電材)；有些是協助完成業界科專申請，如「環保型大尺寸顯示器構件開發(BenQ 及喬福泡綿)」、「無雙酚A 環氧樹脂罐內漆與塗佈應用開發計畫(南寶樹脂)」；也有廠商自行研發的，如「100% 生物可分解/ 可堆肥環保清潔袋(宏力生化)」、「無醛屋健康塗料( 聚和國際)」等等。

引領高值 研發投資額倍增

石化產業和材料化工產業是各種應用產業的基礎，包括能源、生醫、機械、車輛和電子/ 光電等產業。材化所生質和高值石化兩大研發團隊透過滾動式藍圖的規劃，適時掌握產業鏈的缺口，特別是對產業發展方向，實際帶動他們在高價值產品開發的引領效果。

根據材化所提供的數據顯示，以往石化產業總是花最多投資在製程設備和其他大宗石化產品。但近幾年透過技術處申請設立的研發中心已有7件，對高值石化產品的研發投資金額也從2011 年的新臺幣193 億元，提高到2013 年的新臺幣478億元。在這股持續上升的力道下，預期整體產業將衍生更多效益。

「從料源到高值石化產品創新，由製程改善帶動節水、節能、回收再利用，材料與化工產業都有很好的進展。」蘇宗粲樂觀看待，「臺灣業者如果能在這一波頁岩氣的衝擊下穩住陣腳，進而開拓產業新優勢，將對下游應用產業注入新生命力，也對產業的永續發展帶來很好的助益。」

感 言＞蘇宗粲 所長

我國的石化產業和材料化工產業是各種應用產業之基礎，本所考量國家與產業的永續發展趨勢，並兼顧對國內的環境負載力的影響，積極思維如何協助產業突圍，無論在原料、製程及中下游產品方面，均需要加速發展差異化技術。本所由產業鏈結構，針對上中下游產業特性切入”原料、製程和產品”之競爭力分析，提出上中游石化產業在原料面，以”深耕生質料源，佈局專利”，在製程方面，強化”節能、節水和回收再利用，降低成本”，在產品面，切入寡佔市場，具有製程特色之關鍵中間體之策略；在下游產業方面，則善用價廉料源，結合未來需求，開創產業競爭力。

• 發布日期：2017/10/23
• 最後更新時間： 2024/05/03
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