旧手机、电脑屏幕都能回收再生?这 10 人做出德国大厂吓一跳的科技

全球前三大面板王国台湾,一年制造近一座巴黎铁塔重的废弃面板,除了碾碎做建材,剩下的去处就是掩埋。但有一组 10…

全球前三大面板王国台湾,一年制造近一座巴黎铁塔重的废弃面板,除了碾碎做建材,剩下的去处就是掩埋。但有一组 10 人团队,却完成连液晶原厂默克集团都认为极困难的事情,把废液晶回收再生。不只让台湾面板厂一年可省 10 亿元,还把这个科技输出国际,让台湾对世界环保也有贡献。他们是怎么做到的?

“全世界的液晶供应商都很纳闷,台湾怎么能回收液晶?”环保署资源回收管理基金管理会副执行秘书宋欣真说,液晶材料研发历史超过百年,德国默克集团等国际大厂是主要生产商,也是台湾面板厂最大进口来源,废弃面板中的液晶得以妥善回收再利用,这对供应商来说是件很困难的事。

这个谜题直到去年才解开。

帮面板厂省下超过 10 亿元采购费用

工研院研发的“废液晶面板再利用处理系统”,获得有“科技业奥斯卡奖”之称的全球百大科技研发奖(R&D 100 Awards),不仅让废液晶再生,重回制程使用,估计每年可替一家面板厂省下逾 10 亿采购费用,更把废玻璃变成新材料,解决土壤与水污染问题。

一片面板,从外头的玻璃到里头的液晶,都能再利用。这对台湾来说,也提高了废弃面板的价值与利用。根据联合国统计,2016 年全球产生 4,470 万公吨电子废弃物,重量相当于 4,500 座巴黎铁塔,其中超过八成都变成垃圾,未经妥善处理。

而电子产品中的关键零组件──面板,台湾更是全球前三大生产国,每年废弃面板多达 8,000 吨,除了掩埋一途,顶多经由碾碎,把玻璃制成建材,经济效益并不高。

“我们的(面板厂)良率是全球最高,技术也很好,但该怎么处理废弃面板,一开始是摸不着头绪,”工研院材料与化工研究所副组长洪焕毅坦承。

尤其,液晶为影响面板技术演进的关键材料,台湾长期仰赖进口,1 公克液晶价格约 5 美元,每年面板厂仍花将近 300 亿向默克等大厂采购。

有办法回收液晶吗?该怎么做,才能提升生产效益,又兼顾环保?由洪焕毅领军的工研院 10 人团队,花逾 10 年研发一套回收处理技术,替产业解决痛点,是一开始的出发点。

一举两得:省钱又环保

洪焕毅回忆,当时他到一家面板大厂参观,研发人员带他走进一间不到 20 坪的房间,架子上摆满无法使用的废弃液晶,“光这些就价值 20 几亿”,虽然液晶材料只占面板生产成本 3% 左右,但对面板厂来说,若把不要的液晶回收再处理,重新导入制程,便能直接节省采购成本,还解决废弃物处理问题,一举两得。

于是,工研院便着手开始研究,如何回收处理废弃液晶,但马上就遇到难题。“要突破每一项技术,至少都得花 3 到 5 年时间,”工研院材料与化工研究所研究员吕健玮回忆。

▲ 液晶面板回收再利用的技术复杂,光是萃取液晶的技术,工研院就花费 10 年的时间才研发成功。

他说明,目前回收液晶的主要来源有两类,一是制程中的不良品,二是电子废弃物里液晶,但一片面板只有几毫米,里头却有超过 10 种材料,把两片玻璃基板分开后,还得把其他材料排除,才能把液晶萃取出来,光这项技术的研发就将近十年。

取出液晶后,下一道关卡则是如何让它“变干净”。难度之高,连液晶原厂都认为不太可能。

液晶百百种,回收难度高

台湾区默克集团董事长谢志宏说,由于液晶是客制化产品,不同规格面板使用的液晶配方都不同,光默克销售的液晶就多达上百种,每种液晶的成分也不一样。

尤其,愈高阶的面板对液晶纯度愈讲究,“要把它全部一起回收,经由处理再回去利用,基本上很困难,”谢志宏说。

因此,为了挑战不可能任务,工研院透过蒸馏、吸附、过滤等程序,排除液晶中的杂质,设法提升其纯度到 ppb 等级,代表其中杂质含量不能超过十亿分之一。

当面板规格提升,液晶配方跟着调整,纯化技术也得精进,经过反复验证,才分析出各种液晶成分,调配成符合面板厂需求的产品,“这也是到现在国外都没有人能做的原因,”吕健玮说。

但,技术虽难,要让技术走出实验室更难。洪焕毅坦承,虽然前后历经多年研发,也申请好相关专利,起初却没有面板厂愿意采用,“往往都要靠在业界的关系,拜托人家帮忙,让我们试一试。”

因为对业者而言,如果采用回收处理后的再生液晶,造成产品品质出问题,更是得不偿失,加上进行技术验证需要停下产线,一旦停工,“一天一条产线的产能(价值)是 6,000 万,有谁愿意冒这个风险?”

后来光导入制程试产就等了一年时间,但也因为终于有第一家面板厂采用,其他业者才愿意跟进。

台湾面板双虎之一的群创光电,也在去年正式和工研院签约,预计两年内在台南 9 座厂房导入废液晶回收系统,目前相关设备正在建置中,把废弃面板中的液晶分离出来,再回到制程使用,预估一年可节省数亿液晶采购费用,也解决过去掩埋、磨碎用于混凝土添加剂等处理方法可能造成的污染问题,让面板的生产过程更环保。

城市矿山:废物还能吸废物

现在,这套系统一年可处理 1,000 吨废液晶面板,剩下的废玻璃,还可以做成奈米孔洞吸附剂,吸附废水和土壤中的重金属,改变传统混凝沉降做法,目前已在彰滨工业区的电镀专区试验。

“这代表废弃物不仅能回收再利用,还能拿来解决别人的污染问题,落实‘城市矿山’的概念,”宋欣真说。

▲ 工研院研发的系统可回收废液晶碎片中的液晶,其中的废玻璃可进一步制作成工业废水吸附剂。

然而,对面板厂来说,当液晶可以回收再利用,进一步节省成本,自然是件好事,谢志宏从客户的角度看待,认为一切都很合理,“我们站在环保的观念来讲,是不要浪费没错,毕竟每滴液晶都是成本,能够回收,对业者来说当然有效益。”

他表示,该技术目前对默克并未造成太大影响,未来也会持续和面板厂合作研发,开发新技术与应用,提供符合其需求的产品。

台湾好技术,让国际都受益

原本被当成垃圾的废弃面板,也能创造新价值。如今,工研院还将技术输出到美国,协助国外业者取出面板中的液晶,让废玻璃有更多用途,尝试用更环保的方式解决电子废弃物问题。

“虽然直接受益的看起来是台湾面板厂,更积极的意义是,全人类与环境都受益,因为垃圾、污染源都减少了。”洪焕毅说。

当电子产品复杂度愈高、汰换速度愈快,如何妥善回收再利用,将成为各国关注的议题。尤其台湾是面板、半导体王国,当未来各种智慧装置愈来愈多,必然制造更多的电子废弃物,如果能突破技术门槛,发展相关回收系统,对台湾而言,绝对是一门一举数得的好生意。

(本文由 天下杂志 授权转载)

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