燼土新生探索煤灰新價值

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燼土新生探索煤灰新價值

近年來，臺灣正在積極推動節能減碳和能源轉型，台電公司身為我國主要電力供應者，也在環境永續經營的課題上不遺餘力，而台電公司綜合研究所(以下簡稱綜研所)長期致力於相關技術研究，並且在所區裡面打造一片綠能生態園區，期望實現「製造－使用－回收再生」的循環經濟願景，也為原本只是事業廢棄物的煤灰開啟了高經濟價值的應用可能。

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綠能巡禮資源循環利用的革新

跟著綜研所的副研究員吳成有博士走進佔地一公頃的園區，在他的導覽下原來每一處都藏有學問。園區入口招牌所鑲嵌的立面，是綜研所利用退役的電線桿裁切出不同長短，再環繞並排而成的；生態池畔也可以找到由電線桿排列出來的階梯棧道，參訪者可以實際走上兩層樓高的太陽能循環水簾，俯瞰整片生態池。

致力研究煤灰新價值的綜研所吳成有博士。

沿著園區動線，除了風電和生質能作物的展示之外，還有結合太陽能與儲能的迷你智慧電網，負責調節園區的用電量，包含生態池水循環、庭園澆灌、照明等等，讓整座園區趨近零耗能，落實了綠能技術與生態環境的共存榮景。不僅有再生能源技術的示範，以煤灰為主角的資源再利用也令人大開眼界。園區使用飛灰取代部份水泥，多孔性底灰做基底蓄水骨材，製成「海綿步道」和植草磚停車格，其透水的設計讓雨水有效地匯集到中央的生態池，為環境的保水性加分；天氣熱的時候，水分還能從底層蒸發到地表，達到調節溫度的效果。

園區入口招牌是退役電線桿新生的代表。

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翻轉煤灰形象從事業廢棄物到高價值物料

不過說起煤灰的應用或處置，一般人可能還是有汙染的疑慮。吳成有說：「煤礦是遠古時代的植物經歷地殼變動，在高溫缺氧的環境中與週遭的礦物結合，再經數百萬年之後所形成的「植物化石」。在燃煤發電過程中，煤礦中的碳燃燒殆盡，所剩下的煤灰其實和自然界礦石並沒有差異」。且台電採從源頭就進行生煤的品質控管，煤灰完全符合「有害事業廢棄物認定標準」之毒性特性溶出程序（Toxicity characteristic leaching procedure，簡稱TCLP）各項標準，是非常有利用價值的資材。

從步道到座椅都是煤灰再利用產物。

台電每年產出的煤灰超過200萬噸，其中又可以分為多孔性結構的底灰，以及光滑球狀結構的飛灰，分別占了總量的20%與80%左右。而這麼多有價值的事業廢棄物要何去何從？當前主要的去化方式除了土木營建工程之外，另有三大應用面向，分別是將煤灰應用在水泥、塑膠和陶瓷等三個系列之綠建材與工藝產品開發，不過利用率目前大約維持在九成，仍然有很大的拓展空間。土木營建工程的運用，比如管溝回填、路基底層、隔堤和海事工程等等，取代原本需要額外開採的砂石，不僅是技術最成熟的使用範疇，土木工程單次使用量大，因而也是主要的去化途徑；在綠建材的開發方面，綜研所將煤灰加壓製成了煤灰磚，讓應用面不再隱藏在地底下，還成為品質看得見、摸得著的建築材料。依照不同製作工序，還能做成輕質磚或適合載重的結構用磚，並且由於底灰的多孔狀結構具有良好的透水性，非常適合作為花圃或綠屋頂的建材，使煤灰的應用融入日常生活中，隨處可見。

左邊的植草磚停車格與右邊坊間停車格外觀差異不大，卻更具透水性。

煤灰與自然界礦石並無差異，可作為生態池裡的建物材料。

輕質磚可作為花圃磚。

用煤灰壓製成的煤灰磚。

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雙料專利賦予飛灰新生命

至於塑膠系列的飛灰綠建材，則是把飛灰加入塑膠做成塑木板材，例如綠能園區內的座椅、圍籬便是用飛灰塑木製成。吳成有解釋，飛灰是體積非常細小的球狀結構，而且不具吸水性，因此可以輕易地和塑料混合，甚至可以用等比例的飛灰與塑膠，製作成塑木複合材，室外使用壽命可長達15年以上。事實上，發明第I598217號「飛灰塑木複合材之製造方法」正是他率領團隊取得的專利。吳成有進一步說：「市面販售的塑木，使用木屑粉為原料，受限於木屑粉的纖維狀組織，所以用它做塑木的添加量不能加太多，頂多15%就已經是極限了。飛灰可以完全取代木屑粉，而且添加量可到50%，也就是節省了50%的塑膠成本。」他如數家珍地說明飛灰塑木的優點，不只增加飛灰的去化率，而且大大提升產品的防水與耐固性，最多還可以節省50%的塑膠用量，既環保又降低成本。

塑木板材加入飛灰可大幅減少塑料成本。

而談到第三種去化應用方式–陶瓷，那又是吳成有令人驚艷的另一項成績了。從戶外走進吳成有的實驗室，一眼就能看見櫥櫃裡擺滿各式各樣的陶器，一旁聯通的隔間更是有兩座燒陶的窯，旁邊長桌上同樣擺放著一排排的陶瓷製品，他顯得興致昂然，笑說：「我有訪客來的話，他們都以為我對收集這些陶藝品很有興趣，我說不是，這個就是我們的資源化利用的研究項目之一。」

這些成品色澤黝黑飽滿，仔細近看還能發現均勻分布的圓斑，吳成有解釋這叫做天目釉，有別於傳統燒製天目釉需要調配釉料基材，飛灰本身成分就是渾然天成的釉料，其中含有7%到10%的氧化鐵可以視為發色劑，在燒製過程中產生結晶，所形成的就是黑色的天目。藉由上釉的厚薄程度、燒製過程的升溫快慢、高溫維持時間長短，還可以燒出像是赭紅色等不同色彩；就連亮澤是光滑抑或霧面，也能透過燒製技術，控制釉料在表面的結晶粗細而達成，甚至進一步應用還能做出止滑磁磚。

台電飛灰是渾然天成的釉料。

經過一連串的試驗掌握飛灰作為釉料的特性，吳成有也取得了另一個專利「利用飛灰產製天目釉陶瓷品之方法」，他並與鶯歌的陶瓷藝師合作推出多項文創藝品，從日用陶瓷到精緻大器的陶作皆有，因為飛灰天目釉色澤獨特，諸多好評，儼然是用科技玩藝術。

辦公室裡的窯是吳成有完成研究的重要工具之一。

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不只再生循環，更深化文化意涵

從目前已取得成果的各項應用技術來說，煤灰在土木營建方面的使用已經行之有年，它能取代部分砂石和水泥的開採與耗用，經由不同工法做成像是海綿步道和輕質磚等，還能發揮煤灰的特性，適合環境親和用途。將煤灰做成人工魚礁，也是綜研所對於生態循環永續的一大貢獻，藉由提供適合棲息的環境，使海洋生態鏈保持豐富穩定。而飛灰塑木複合材也是未來大有可為的應用範疇，除了成本和塑膠用量同時降低帶來環保與經濟效益的雙贏，防水和耐久的特性使其不需要太多維護，特別適合用在戶外作為公共設施。此外，由於使用的塑料屬於熱塑性，當塑木製品不需要了、或有所損壞時，回收後只需要加熱塑形就能再次使用；這也代表，台電的飛灰塑木複合材可以有更多元的運用空間，搭配不同模具甚至3D列印技術，就可以將強度更出色的飛灰塑木用在一般塑木無法應用的地方。至於陶瓷釉料方面，雖然飛灰使用量少而對於煤灰總量的去化幫助不大，不過吳成有認為，應用發展上應該是多元的。過去他的飛灰天目釉作品也曾被報導過，輾轉流傳開來之後，還確實有受到矚目。

不同火力機組出來的飛灰在釉色呈現上有令人驚豔的變化。

108年時任經濟部次長的王美花某次出訪菲律賓，行前為了準備符合永續發展精神的贈禮，看中了這項資源化利用的飛灰產品，於是便透過幕僚與吳成有聯繫。笑談起這段故事，吳成有的神色滿是熱忱，對團隊努力成果的自豪溢於言表，這次備受鼓勵的經歷也讓他更肯定陶瓷應用的價值，除了產值潛能可期之外，更能創造豐富文化意涵，更重要的是，在綜研所的大力支持之下，這項研究才得以發光發熱，台電在循環經濟的路途上又往前邁進了一大步。台電看好煤灰不只是所謂的事業廢棄物，設法處置之餘，它其實還有無窮妙用等待挖掘，不僅和強調永續經營的循環經濟概念有所呼應，甚至還能為臺灣創造經濟、甚至文化面的效益。確實，如果只是為了解決廢棄物問題，全力推動一個處理量最大的方案才是最省時省力的，然而從綜研所的研究成果即可看見，煤灰的應用不是單純只有「去化」一個目的，台電透過創新賦予煤灰全新生命，深刻地示範了追求循環永續的行動力。