再生鋁工業溫室氣體排放的減量、盤查以及計算

        由於從鋁土礦(Bauxite ore) 提煉出鋁需要消耗大量的能源，是一個資源密集型的產業，而且在提煉的過程中會產生大量的溫室氣體排放，每製造一公噸的原生鋁(primary aluminum) 會產生約 22 公噸的溫室氣體排放。而使用再生鋁 (recycled aluminum) 來製造鋁製品，以所消耗電力及產生之溫室氣體約僅佔原生鋁 5%左右，因此近年來再生鋁所生產的成長率已高於原生鋁，原生鋁有明顯被再生鋁替代的趨勢 (陳柏偉，2017)^[1]。

二、溫室氣體排放量的盤查標準

        2003年，由世界商業永續發展協會(World business council for sustainable development，簡稱WBCSD) 及世界資源研究院(world resource institute，簡稱WRI) 共同公布之溫室氣體盤查標準「溫室氣體盤查議定書」(GHG Protocol)。其後國際標準組織(International standard organization，簡稱ISO) 於 2006 年正式公告 ISO 14064 系列相關標準，當年的 3 月完成了 ISO 14064-1、14064-2、14064-3 溫室氣體組織層級、計畫層級、及確/查證等國際標準，組織層級的溫室氣體排放清冊，係由下至上(bottom-up) 針對特定設備所排放與移除溫室氣體的計算結果 (陳龍通，2016) ^[2]。
        「產品碳足跡」(Carbon footprint of product，簡稱 CFP) 是指產品的生命週期溫室氣體排放量。為確保計算CFP的一致性，英國政府於 2001 年成立一家全球氣候專業顧問公司 Carbon Trust，並於 2006 年推出「碳減量標籤」（Carbon Reduction Label）。英國標準協會（British Standards Institution，簡稱 BSI）於 2008 年首度發布CFP計算的規範，即 PAS 2050。隨後ISO和WBCSD參考 PAS 2050 進一步發展成為 ISO 14067，2018年12月將ISO 14067:2013 升級為 ISO14067:2018 的版本，該標準是規範CFP資訊盤查的方法，用以量化、檢測、紀錄和查驗溫室氣體排放 (陳，2023a；陳，2023b)^[3]。

三、ISO14064、ISO14067和CBAM的邊界界定

四、鋁工業溫室氣體排放量的計算方法

 (一) 根據CDM AMS-III.AJ. 方法學

      聯合國(United Nations，UN) 於 1992 年在巴西召開聯合國環境與發展會議（UN Conference on Environment and Development，UNCED），簽訂「聯合國氣候變化綱要公約」（UN Framework Convention on Climate Change, UNFCCC），要求 35 個工業化國家共同約定在 2000 年以前將溫室氣體排放量降至 1990 年之水準。1997 年於日本召開之締約國大會（conference of the parties, COP）為UNFCCC 制訂「京都議定書」（Kyoto Protocol），提出了三種減量機制，分別為: 國際排放交易機制（international emissions trading，IET）、共同減量措施（joint implementation，JI）及清潔發展機制（clean development mechanism，CDM），這些機制均允許國家或經濟體間共同合作減量。^[10]

1. 以回收鋁有關的基線排放

        回收鋁的基線排放(baseline emission) 應以「原鋁」(primary aluminum) 為原料進行鋁產品的生產，其溫室氣體的排放量即為基線排放量(baseline emission，BE _metal,y)，但是以原鋁為原料生產鋁製品的情境僅限定在擁有特殊資源的國家，所以基線排放的公式主要是藉由以下所介紹的係數來計算:

其中，i: 金屬類型 (鋁為6)；Q_i,y: y 年回收金屬(類型)送至加工/製造廠的量(t，噸)；基線排放僅計入於非附錄一國家(non-Annex I countries，在此簡稱NAIC) ^[11] 的基線排放，其計算為專案活動得到的回收材料的總量(基線和專案必須放在同一個基準來比較) 以校正係數Bi來調整，B_i為在NAIC 生產的材料(鋁的i = 6) 和全世界生產的總量的比值，在鋁業中B_i值為0.72 (B₆ = 0.72)；SE_i : 生產金屬 i (6)的「比溫室氣體排放係數 」(specific GHG emission factor，tCO₂e/t)，生產鋁的SE_i為8.40，我們從(1)式和上列數據可以計算出「鋁的溫室氣體排放係數」(GHG emission factor of aluminum，簡稱EF6；請注意在此沒有specific(翻譯為比)，在此specific 有特別的涵義!) ，而且我們由下列算式(1.1) 導出鋁的溫室氣體排放係數(EF₆)為6.048 t CO2e/t!
 
2. 以回收鋁有關的專案排放 其中，PE_y : y年專案排放量；EC_PJ,y: 第y年回收廠的電耗量(MWh，百萬瓦特×小時)；EF_el,PJ,y:  在專案年y電網(electride grid) 提供電力給回收場的二氧化碳排放係數 Emission factor (tCO2e/MWh); FC_f,PJ,y : 第y年回收廠消耗燃料量(單位質量或體積/公噸)；NCV_f,y: 第y年回收廠中消耗的石化燃料類型 f 的淨熱值(net caloric value，GJ / 單位質量或體積 )；EF_f,CO2,y: 第y年回收廠中消耗石化燃料類型 f 的二氧化碳排放係數(CO₂ emissiomn factor，tCO2/GJ)。如果是天然氣( natural gas) 作為燃料，其溫室氣體排放係數為0.00188082 t CO₂e  /m³。簡單來說，就是計算回收廠使用的燃料和電產生的溫室氣體排放量。
        對於回收廠僅包括由第三方加工廠進行廢棄物分類和加工的專案活動，專案排放量由下面的公式(3)決定：

其中，SEC_P,i: 在加工/製造廠 P 加工回收材料 i (鋁 i = 6) 的「比耗電量」 (specific electricity consumption，MWh/t)，鋁數值為0.66；SFC_{f,i, PJ,y}: 第 y 年加工廠分攤給材料類型 i (6，鋁) 的燃料類型f的「比消耗量」 (specific consumption，單位質量或體積/t)。
        專案活動達成的減排量(ER_y)當以基線排放量 (BE_y) 和專案排放量 (PE_y) 和洩漏量 (L_y) 之間的差值來決定(算式4)。

        其中，BE_y，第y年基線排放量 (emission in basline ，tCO₂e)；PE_y : 第y年專案排放量(emission in project，tCO₂e)；ER_y: 第y年的減排量 (emission reductioms，tCO2e)；L_y: 第y年的洩漏係數  (leakage emission，tCO2e)。^[12]

(二) 依照CBAM計算鋁產品的碳含量方法

        根據歐盟CBAM的正式文本提到碳排放的監測方法有數種，大略分為基於計算的方法 (calculation based approaches) 和基於測量的方法 (measurement based approaches)，其中計算的方法又分為標準方法學 (standard methodology) 和質量平衡法(mass balance approache)，所謂標準方法學是將活動數據的平均值 (燃料或生產投入消耗) 乘以排放係數等於溫室氣體排放量。所謂質量平衡法為利用製程中物料質量和能量之進出及轉換所進行的平衡計算。^[13]
       根據標準方法學的計算方法，應將邊界內所有之排放設施或作業活動全部納入彙總，邊界內每種排放源的活動強度數據(activity intensity)，須依適當的排放係數(emission factor)，計算出各排放源所產生之溫室氣體排放量。由於不同溫室氣體之溫室效應對於氣候的衝擊程度的不同，必須透過全球暖化潛勢(global warming potential，簡稱GWP) 來轉換為二氧化碳當量(ton or kg CO₂e)。所謂GWP的定義為在排放已知質量的物質、在選定的時間範圍內累積之後，測量的輻射力和參考物質二氧化碳相比較的指標。因此，GWP 代表了這些殘留在大氣中的物質在不同時間的結合效應及其造成輻射強迫力(radiative forcing) 的影響( Calvin 等人，2023) ^[14]。IPCC 1990 呈現三種評估時間 (time-horizons) ―20、100和500年―作為用於討論的候選，不能被當作有任何特別的意義。不同溫室氣體的種類的GWP和其計算時使用的評估時間長短有關，在空氣中很快就分解的氣體可能在評估期間初期GWP數值較高，但在中後期，因氣體被分解，GWP數值降低。例如依照聯合國政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change，簡稱 IPCC) 第六次評估報告(the sixth assessment report，簡稱AR6)，甲烷的GWP(20年) 為81.2，GWP(100年)為29.8，GWP(500年) 為7.95；一氧化二氮的 GWP(20年)和(100年)均為273，GWP (500年)為130。但並非所有溫室氣體的GWP的數值皆隨著評估時間的延長而變小，例如六氟化硫GWP(20年)為18,300，但GWP(100年)為25,200，GWP(500年)為34,100。^[15] 京都議定書(Kyotol Protocol) 則選擇100年測量時間尺度(Fuglestvedt等人，2023)^[16] (GWP數值參見表三)。 完成數據蒐集與盤查，則可著手進行碳足跡計算，此階段亦可稱為產品碳足跡的衝擊評估。目前，碳足跡的計算方法大多採用標準方法學的計算方法。^[17]

       歐盟CBAM聚焦在產品生產過程中的隱含排放量(embeded emissions)，並將進口產品分為「簡單產品」(simple goods) 和「複雜產品」(complex goods) 兩種，「簡單產品」 所使用的原料不含任何的隱含排放，因此計算時不計入原料的溫室氣體排放量；其餘的產品都算是「複雜產品」，需納入生產過程所使用的原料之碳含量(表四)。       故複雜產品的產品隱含排放計算方式為生產過程排放加上所使用原料之碳含量，再除以生產產品數量。以鋁產品為例，其屬於「複雜產品」，複雜產品的計算公式如下(5):
SEEg=AttrEmg+EEInpMatALg…………………………………………………………………………..(5)

其中 ，SEE_g: 複雜產品的比隱含排放量( specific actual embedded emissions of complex goods)；AttrEm_g: 生產過程排放的溫室氣體(Attributed Emissions of goods)；EE_InpMat: 所投入原料之碳含量 (Embedded Emissions of the Input Materials)；AL_g: 產品的數量(Activity Level of the goods)。這一個公式可以簡單地描述為：一產品之比隱含排碳量以「二氧化碳當量/公噸產品」 方式表達，其計算即該產品生產過程中所產生之排碳量，加上生產所投入原料之 排碳量，除以該產品之產量。^[19] 而CBAM 直接排放量只要以二氧化碳 (不用二氧化碳當量)估算，若是以石化燃料，天然氣的溫室氣體排放係數為0.001879 tCO₂/m³，液化石油氣為0.0017529 t CO₂/L。^[20]
        歐盟有兩個立法機構，包括歐盟部長理事會(the council of European Union，簡稱CEU)和歐洲議會(The European Parliament，簡稱EP) ，CEU版本的 AttrEm_g 僅包括製造商於生產過程中所產生的「直接排碳」(direct emission，第3條第(15)款定義)，相當於我國「溫室氣體排碳量盤查作業指引」所定義之範疇一排放。範疇二(用電)和範疇三之其他(因產品運輸、管理活動) 所產生間接排碳則非 CBAM 所涵蓋。
        EP版本將間接排碳納入 CBAM 管制範圍中，其公式修改如下(公式6)。
AttrEmg=DirEm+Emel-Emel,exp.......................................................………………………(6)
其中，DirEm 是指直接排放量；Em_el 是指用電所產生之排碳量；Em_el,exp 則是供給他方電力之排碳量。^[21]
        特別應注意，在CBAM 的過渡期 (transitional phase)，出於監測的目的，進口至歐盟的(出口)廠商被要求報告直接和間接的溫室氣體排放，從2026年1月1日開始為確定期(definite phase)，鋼鐵、鋁和氫氣的範疇僅限定在直接排放，而水泥和肥料進口至歐盟的(出口) 廠商則應同時申報直接和間接排放量。^[22]  我們從環境部的碳足跡數據可以看出再生鋁較原鋁有較低的產品溫室氣體排放量 (表五)。
        台灣缺乏天然的鋁礦資源，鋁原料的供應悉數仰賴國外進口，而且由於從鋁土礦提煉出鋁需要消耗大量的能源，會產生大量的溫室氣體排放，而以回收鋁生產再生鋁製品可以減少95%能源的消耗和溫室氣體的排放。所以使用回收鋁為原料進行再生鋁產品的製造是台灣當前最主要的產業型態，此可以大幅降低溫室氣體的排放量和消耗的能源。利用CDM的方法學AMS-III.A.J. 的計算方法，以原鋁原料進行鋁製品的生產，所建立(原鋁製造鋁製品的)溫室氣體排放係數為6.048 tCO₂e/t，有了這個排放係數，我們只要知道以回收鋁為原料生產再生鋁的公噸數(t)就可以算出回收鋁的基線排放量(baseline emission)，但是關於以回收鋁來生產再生鋁製品不同於原鋁的生產系統，需要依照實際的製程、鋁廢料回收與再製鋁製品的耗電和燃料的數據，才能建立再生鋁的溫室氣體排放係數。政府以及國內的鋁業廠商應該要研究如何運用廢鋁回收的技術建立新的方法學，讓回收鋁生產再生鋁成品製程所產生的溫室氣體量成為CDM方法學中的「專案排放量」(project emission)。並且針對再生鋁工業發展出更多的減碳方法，目前台灣鋁工業只能做到低碳排再生鋁的程度，期待不久的將來，台灣鋁產業能夠開發真正「無碳再生鋁」的加工技術，有效提升台灣鋁工業的競爭力，方能面對碳關稅時代的挑戰。