06. 綠色設計的概念 環境化設計 綠色設計概念

產品生命週期概念 處置 物料開採 物料處理 製造 使用 再利用 再製造 再使用 環境化設計 綠色設計概念

自然的循環 在自然界所有的廢棄物都被利用 範例： 在淡水湖中生長的水草可供湖中的魚類食用； 當魚死亡後(如果沒被吃掉)，它的身體可被分解作為另一世代水草的營養份。

回到工業的循環 我們可不可以設計一個類似自然的循環一樣的工業系統 範例： 樹長大後被我們砍下做成紙，各種紙類產品可被收集起來，製成堆肥。 這些肥料又是森林另一世代的營養份。

生態系統設計 當複雜的系統能夠如同生命系統組織，適應並與不斷變化的環境共同演進時，這種類似生態系統的設計模式，將會逐漸取代傳統的製造方式。 自古以來，自然界的生物系統已發展出很好的解決方案，人類又何必捨近求遠?

包裝 香蕉皮會讓人誤以為它只是一個單純的外皮而已。但是它能保護果肉，容易剝開，從它的外貌可以看出裡面到底熟了沒有。有多少人造的包裝可得到此種好處?

新的生產方式 細小的蜘蛛體內藏著極為精密的「工廠」，可以在沒有高壓、加熱或強酸下，製造出強度與韌性極高的纖維。

石灰岩建材 將石灰岩切割成塊狀，再磨碎，送至窯爐煅燒約 1200 ~ 1600 C，產生波特蘭水泥。 飼料→雞→下蛋→蛋殼 蛤蠣或牡蠣→海水與養份→殼

次世代強效電池 麻省理工學院的研究人員，稍早成功利用一種病毒，使金離子附著於氧化鈷，變成次世代電池的主要原料。 這種病毒對人體無害。 在奈米科技的微觀層次，應用生技原理突破材料研發瓶頸的最好例子，對於提升電池續航力大有幫助。

這種次世代電池的電力可達現有電池的 3倍，不過體積與重量都相去不遠。 (Source: Ki Tae Nam)

環保織品 有機棉花 天然麻紗

挑戰 啟動新計畫的資源被限制。 組織與文化的慣性導致企業傾向 “一動不如一靜（business as usual）”。 在管理者與員工之間，環境議題並不是充分被瞭解。 現有的會計系統並不適用於反應環境的價值。 設計團隊害怕會犧牲產品品質或生產效率。 環境化設計 綠色設計概念

企業可行之綠色設計 清潔 生產製程 永續資 源利用 綠色 產品 環境化設計 綠色設計概念

更清潔的產品 修改產品的設計與物料成分，使其在生命週期各階段中產生較少的污染與廢棄物。 既然製造過程只是產品生命週期的一個階段，此方法包括清潔生產製程的開發，同時也探討產品本身更主要的基本改變。（不同於清潔生產的產品是不變的） 環境化設計 綠色設計概念

存在的限制 企業普遍以現有的生產製程做些微的改進，而不是重新思索該產品的基本技術與設計。 著重在單一尺度的改善量測(如廢棄物體積)，而非採用完整的環境績效觀點。(全面性的環境績效指標) 環境化設計 綠色設計概念

存在的限制 選擇對企業最有利的改善製程但不一定是最有效率的方法；所以常常只能收成一次，無法繼續。 以 case-by-case 的方式執行改善，(見樹不見林) ，未能將其整合入公司的營運策略。 環境化設計 綠色設計概念

源頭減量的設計 減少產品的尺寸、零件質量、及包裝的重量，特定輕量化的物料，設計較薄的外殼，增加液態濃度，使用電子文件。 環境化設計 綠色設計概念

範例：手機減量 環境化設計 綠色設計概念

環境化設計 綠色設計概念

環境化設計 綠色設計概念

軟性飲料容器減量之實例 容器類型 1972 (g) 1992 (g) 一次使用玻璃瓶 (0.47L) 344 218 -37% 48 33 -31% 鋁罐 (0.36L) 20 16 -22% PET 瓶 (2L) 66 54 -18% 環境化設計 綠色設計概念

為節約能源而設計 減少生產與配銷過程的能量使用。 減少設備的耗電量。 使用可再生的能源。 環境化設計 綠色設計概念

該手機在充足的陽光下放置1小時，可通話15分鐘，若完全充電則需約8小時，手機充電完全後可以使用2到3天 太陽能手機 該手機在充足的陽光下放置1小時，可通話15分鐘，若完全充電則需約8小時，手機充電完全後可以使用2到3天 資料來源：台灣醒報, 2009.05.21

範例：剪報 華盛頓州已通過立法，明定電腦與電子製造商必須負責回收自家賣出的廢棄設備。 估計，去年全美的企業與個人合計換換了650萬部個人電腦，並丟棄1.3億支手機。此外，還有2,000至2,400萬台舊電視及廢電腦未計算在內，因為主人不知如何處理而留在家中。 廢棄的電視及電腦可能含有多達八磅的鉛、汞、鎘及其他掩埋在土地中將對健康產生威脅的物質。

產品拆解 破壞性拆解(Destructive disassembly) 人力破壞(brute force) 如焚化、切割、…. 非破壞性拆解(Non-destructive disassembly) 逆向組裝(reverse-assembly) Screw in, screw out.

End-of-life options 元件 產品 處置 原物料 材料程序 製造 使用 修理/再利用 再製造 粗料再循環

物料回收 避免複合材料、特定的可回收物料、及使用可回收的包裝。

零件回收 設計可再利用的容器，設計成可修復與可再製的零件。

範例：可再使用

易於接近零件 最佳化拆解的順序，設計成容易移除，避免內建元件。

簡化零件的介面 避免使用彈簧、滑輪、及安全帶等，避免用黏或焊的，避免用線捆綁固定。

簡化 減少產品的複雜性、元件的數目，設計多功能的元件，儘量使用一般的元件。 使用標準化零件

為廢棄物減量而設計 源頭減量 : 減少產品的尺寸、零件質量、及包裝的重量，特定輕量化的物料，設計較薄的外殼，增加液態濃度，使用電子文件。

- 99.3% - 69% Nokia Talkman (~ 10 kg) (Pb-Battery) Nokia 2110 ( 236 g) (Ni-Cd) Nokia Cityman (~ 770 g) (Pb-Battery) - 42% Nokia 8210 (79 g) (Li-polymer) - 42% Nokia 6110 (137 g) (NiMH or Li-ion)

分離性 易於辨認物料，使用少數幾種物料，使用相似或相容的物料。

產品拆解的成本分析

工廠廢棄物回收之型式 開環式 閉環式 原料 A 原料 原料 C 製程 1 製程 3 製程 1 製程 2 製程 4 製程 2 產品 B 產品 D 產品 甲廠 乙廠

資源的利用降階化 資 源 品 質 利用時間 二次降階環 Initial use 2nd use Recovery 3rd use Recycling 一次降階環 Final use 利用時間

資源利用降階化的原理 適當的應用: 保留最高品質的資源給最需要的地方使用。 擴大利用: 增加一份資源的利用，如延長其使用時間或對抗資源品質的惡化(如透過再生)。

資源利用降階化的原理 重新連結: 在降階環的每一個守舊連結中，考慮將資源轉移到利用較大的第二個降階環(e.g., 利用廢棄物或副產品作為另外制程的原料)。 永續性: 確保資源的消費速率與資源再生的速率達平衡。

影響物料回收的因子 回收物料的經濟誘因及二次料市場的存在。 回收物料的數量、濃度、及純度。 回收與分離技術的存在及一個適當的回收基礎建設。

使用二次料的節能效益 鋁, Al 95% 銅, Cu 85% 鐵/鋼, Fe 74% 鉛, Pb 65% 鋅, Zn 60% 紙 64% 紙 64% 塑膠 >80%

使用廢鐵/廢鋼的效益 節省能量 74% 節省原料 90% 減少空氣污染 86% 減少水用量 40% 減少水污染 76% 節省能量 74% 節省原料 90% 減少空氣污染 86% 減少水用量 40% 減少水污染 76% 減少採礦廢棄物 97% 減少消費者廢棄物產生量 105%

資源回收的流向 使用中 廢棄 分得不好的CR 降階利用 循環 大量資源, MR 關鍵性資源, CR

範例：汽車的拆解 報廢汽車的銅線要分開處理，否則會和車殼或引擎的鐵混在一起。銅(CR)和鐵(MR)的合金，其性能不佳，更難將其分離。

46

廢電子產品 拆解 標準 元件 (如IC) 塑膠 (包括 PBB/ PBDE) 玻璃 含鉛 玻璃 汞 大型 金屬 元件 連接線 電路板 金屬 塑膠 混合物 塑膠 木材 電池 再利用 進一步 處理 精製 回收 能量 特殊 處理 特殊 掩埋 破壞 Ragn-Sells AB, Sweden

WEEE中物料之比例 物料 百分比 鐵 38 非鐵 28 塑膠 19 玻璃 4 木材 1 其他 10

零件的終期價值 設計的零件應能符合封閉廻圈製造上的再利用。 設計的零件由於他們的一般功能、彈性及可程式能力而被再利用於二手的應用。 利於非破壞性的拆除零件，例如表面封裝的晶片不容易回收是因為他們的細腳很容易折損。 設計的零件應可加速測試與修復的功能。

零件回收設計考慮重點 運送：避免正常幾何體積以外的突出物，以減少轉運中的損害，並幫助儲存時的堆置。 拆解：減少扣件的數量與種類，以減少拆解時所需的工具。多用標準扣件，可減低拆解的時間。

挑選：使用相同或非常不同的零件，以減少需花在分辨零件上的努力。 清潔：避免在產品的某些地方積塵，如尖銳的溝槽與凹槽，增進清潔工具與液體的方便進出。使用適當的物料、構造及顏色，減低髒的外表與清潔過程的損壞。

評估：正確而明確地指示一個零件的剩餘有用時間，減少需評估零件再利用性的努力。 整修：設計不會壞的零件，或是注意力放在預料會磨損或壞掉的可移除或替換的零件，如嵌入物件或套管；以減少勞力與資本密集的整修需求。