循環經濟沒罩到 艾菲爾鐵塔「鋅」酸
文/ 林亭儀
舉凡小螺絲以至大型鋼鐵結構都需要防鏽蝕,法國首都巴黎的知名地標艾菲爾鐵塔也不例外。如同感情需要經營,這座鐵製鏤空塔也有「七年之癢」的隱憂,每隔7年就必須以人工方式,重新上漆。全球正走在追求碳效率的道路上,力倡「無碳、無廢棄、無汙染」,倘若當年有循環經濟加持,應用「熱浸鍍鋅」這項先進製程,艾菲爾鐵塔便不必耗費大量人力物力,頻繁做維護。
線性經濟遺毒 巴黎鐵塔「7年之癢」無解
鋼鐵於民生及工業上有廣大用途,但缺點是容易與空氣中的氧結合,產生鏽蝕,這也是艾菲爾鐵塔的一大罩門。艾菲爾鐵塔於1889年完成建造,高度超過300公尺,有好長一段時間名列全球最高建築物,是世界建築史上的傑作、法國文化的象徵。工業革命以來,線性經濟當道,是以「開採、製造、使用、丟棄」的模式來換取成長。作為傳統線性經濟模式底下的建物,艾菲爾鐵塔並不經久耐用,這個高聳巨大的歷史建築重達7300噸,每7年就需重新上漆防止鏽蝕。每7年上一次漆的規律是建築巨擘艾菲爾(Gustave Eiffel)所建議。建造他的艾菲爾雖已隕落,他的這套做法仍延續至100年後的今天。
為求續命 巴黎鐵塔淪碳排大戶
艾菲爾鐵塔的構件,當年是採用「攪煉法」(Puddling)[1]這項工序製成,因此每隔7年就需動用25名攀爬專家,冒著生命危險爬上爬下,仔細幫鐵塔塗上大量防鏽漆。這項例行性維護耗時18個月,每次使用的防鏽漆多達60噸[2]。經年累月下來,法國政府總計已用掉上千噸的防鏽漆來幫鐵塔「續命」,這是非常可觀的碳排放量。
有鑑於鐵塔所使用的防鏽漆詳細成分無法取得,且配方可能隨著時間會有所調整,為了便於讀者理解,「財團法人台灣碳環境永續基金會」(Taiwan Carbon Sustainability Initiative Foundation,TCSIF)溫室氣體盤查主導查證員洪晨喆,依據環境部「產品碳足跡資訊網」數據,估算鐵塔維護可能產生的潛在碳排,市面上適用於鋼鐵結構之防銹底漆是以環氧樹脂(Epoxy resin)配合磷酸鋅所製成,光是以環氧樹脂每公斤碳排係數3.02二氧化碳當量(CO2e)做推算,1000噸原料的碳排量即飆破3000噸CO2e。這相當是30萬人搭乘高鐵,往返台中台北兩地的碳排量。
採先進製程 巴黎鐵塔可撐半世紀
倘若艾菲爾鐵塔當年有採用熱浸鍍鋅的製程,就可以免去維護作業所產生的巨量碳排。熱浸鍍鋅(Hot Dip Galvanizing)是一項具創新、有效且具經濟效益的獨特工序。潔淨鋼浸入熔融的鋅液中,鐵和鋅產生冶金反應,形成一層層的鋅鐵合金層,可以保護鋼鐵防鏽蝕。經過此道工序的成品堪用逾半個世紀,期間不需要維護。[3] 熱浸鍍鋅防鏽蝕的原理有兩個,一為覆蓋隔絕,鋅層可隔絕鋼材與外界接觸,進而防止鏽蝕。其二為替代腐蝕原理,鋅原子活性較鐵原子高,可先氧化形成氧化鋅保護層,自我犧牲來防止鋼材鏽蝕[4]。熱浸鍍鋅能有效率地使用資源,因此這道製程對達成氣候中和具正面效益。
2023年,全球鋅產量約為1380萬噸[5],鋅主要用於防止鋼材鏽蝕,2022年,全球有6成的鋅用於熱浸鍍鋅製程[6]。鋅和鐵都具有無限循環再利用的特質。有別於用完就丟的傳統線性經濟,鋅加上鐵,能發揮1+1大於2的效益,促成永續循環經濟發展。
[1] Encyclopedia Britannica. Puddling Process. https://www.britannica.com/technology/puddling-process (accessed 18 April 2024).
[2] A4–Das DIN-Magazin. Zink zirkulär. https://din-magazin.de/nachhaltigkeit/circular-economy/zink-kreislaufwirtschaft-zinq/ (accessed 18 April 2024).
[3] Galvanizers Association. What is hot dip galvanizing? https://galvanizing.org.uk/hot-dip-galvanizing/ (accessed 18 April 2024).
[4] 中貿國際股份有限公司(CSGT). 熱浸鍍鋅. https://www.csgt.com.tw/?page_id=1518 (accessed 18 April 2024).
[5] Statista. Weltweite Produktion von Zink in den Jahren 2004 bis 2023. https://de.statista.com/statistik/daten/studie/38028/umfrage/produktion-von-zinkmetall-weltweit-seit-2004/ (accessed 18 April 2024).
[6] Government of Canada. Zinc facts. https://natural-resources.canada.ca/our-natural-resources/minerals-mining/mining-data-statistics-and-analysis/minerals-metals-facts/zinc-facts/20534 (accessed 18 April 2024).