廢棄物獲新生!金屬中心將石材邊角料與蚵殼再利用 打造可循環「多樣態轉化材」

隨著氣候變遷與海洋暖化,珊瑚礁正面臨存續危機,生態與環境保護成為關鍵目標。金屬工業研究發展中心研發的「多樣態轉化材」,以廢棄蚵殼和石材加工邊角料為原料製成,不但有機會取代傳統不可循環的鑄造模具原料,也可製作成環保珊瑚基座,助攻生物多樣性議題。

2024年,聯合線上倡議家與台灣山海天使環境保育協會合作的「永續山海行動」中,便使用了多樣態轉化材製作珊瑚基座,藉由金屬中心的技術與遠見,讓轉化材得以實際應用、落地於生態復育,為海洋生物的復甦盡一份力。

逐步擴大研究領域 金屬工業研究發展中心開發綠色創新材料

金屬工業研究發展中心自1963年成立以來,長期推動金屬及相關產業發展。隨著時代進步,中心的研究方向也擴展至永續、醫材、光電等創新技術。2020年,因應全球淨零趨勢,中心開始開發可重複利用產業廢棄物的綠色材料「多樣態轉化材」,朝實現循環經濟邁進。

研發人員將廢蚵殼與廢石材依不同用途調整材料比例。 圖/金屬工業研究發展中心 提供
研發人員將廢蚵殼與廢石材依不同用途調整材料比例。 圖/金屬工業研究發展中心 提供

關於多樣態轉化材的開發契機,起初,金屬工業研究發展中心研發團隊觀察到南部有許多被棄置的廢棄物,「在屏東,我們看到很多石材加工的邊角料被堆放,在台南也看到不少蚵農剩下的蚵殼被棄置、造成汙染,我們就開始思考,能不能用這些東西開發新材料?」之後,團隊便開始從化學式反應開始思索、展開研究。

開發過程中,團隊也曾遇過不少困難,「例如我們剛開始將轉化材珊瑚基座放入海中時,一放下去就立刻被溶解、變成一團粉末,畢竟轉化材廣義上也是一種石材,強度不足就會發生這種狀況。」後來經過多次嘗試、調整比例,轉化材的結構得到強化,才得以成為「海底雨林」的牢靠支柱。

一種材料,兩種樣貌 多功能的多樣態轉化材

多樣態轉化材之所以被稱作「多樣態」,是因為它擁有2種不同的應用方式。第一種方式是將蚵殼與石材邊角料高溫燒結,使蚵殼中的碳酸鈣與石材的二氧化矽進行化學反應,便能成為可抵禦極高溫的材料。

過去工業將熔融金屬倒入砂模、製造出零件後,砂模的廢砂大多無法循環利用,廢砂就算給廠商處理,也只能回收一小部分,大部分還是會採堆置方式,長期可能造成環境污染。若砂模鑄造使用轉化材作為砂材,鑄造後可以用水將其崩解、再次循環再生,不僅減少汙染,也降低製造成本。

經高溫燒結成型的多樣態轉化材,經過壓力測試可用於製造鑄造模具。 圖/金屬工業研究發展中心 提供
經高溫燒結成型的多樣態轉化材,經過壓力測試可用於製造鑄造模具。 圖/金屬工業研究發展中心 提供

如果採用第二種方式,不高溫燒結轉化材,而是在常溫下進行調配,倒入模具或3D列印機,也可製成珊瑚基座和魚礁,幫助海洋生態復育,既不會在海水中釋出有害物質,也能抵禦海浪的衝擊,不會輕易損壞或移位。

研發人員與山海天使聯手 發揮「1+1大於2」的海洋保育價值

台灣四面環海,珊瑚保育工作早已行之有年。其中,山海天使環境保育協會是首個使用轉化材進行珊瑚種植的復育團體。擁有豐富經驗的他們,自2015年起已種下超過千株珊瑚,在多樣態轉化材的開發上,他們也提供了意見與想法,使研發人員在設計時有更具體的方向。

「因為山海天使碰壁碰得夠多、失敗經驗多,當我提供意見給金屬中心時,他們也能夠把我想要做的東西付諸實行,雙方就這樣一拍即合。」山海天使環境保育協會秘書長陳映伶說。她也提到,通過雙方交流,不只從研發人員身上學到不少材料知識,也發現不同領域結合,可以發揮「1+1大於2」的功效。

金屬工業研究發展中心和山海天使環境保育協會合作,進行珊瑚基座的製作與改良。 圖/金屬工業研究發展中心 提供
金屬工業研究發展中心和山海天使環境保育協會合作,進行珊瑚基座的製作與改良。 圖/金屬工業研究發展中心 提供

自2、3年前金屬中心開始提供轉化材給山海天使,至今使用的場次早已超過10場,通過這幾年將轉化材實際運用於活動的經驗,團隊也將基座的外型進行了多次調整,到現在已經更新至第三代,每次修改都希望能越來越好。

持續推廣、擴展轉化材用途 期待未來的綠色轉型新起點

多樣態轉化材誕生後,金屬中心也全力將其推廣至各個產業,希望可循環的環保材料能被更多人看見、使用。同時,他們也開始嘗試讓轉化材朝藝文領域發展。團隊指出,「轉化材也很適合應用於像擴香石、工藝品等產品,如果未來轉化材能夠持續進步與擴展,將有望應用於古蹟修復,協助修補與重建老舊的歷史建築」。

目前除了應用於金屬工業及珊瑚基座,轉化材也開始投入工藝品製作用途。 圖/金屬工業研究發展中心 提供
目前除了應用於金屬工業及珊瑚基座,轉化材也開始投入工藝品製作用途。 圖/金屬工業研究發展中心 提供

將難以處理的邊角料、乏人問津的蚵殼為基礎,製作而成的多樣態轉化材,不僅具備全循環、零廢棄的潛力,也創造可觀商機,為產業與環境帶來新的雙贏局面。期待在不久的將來,轉化材能在業界開枝散葉,為傳統產業帶來綠色轉型的新起點。


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