第 1 章 綠色科技導論

1. 第 1 章綠色科技導論

2. 本章架構 • 1-1 何謂綠色科技 (Green technology) • 1-2 價值要素 (Value element) • 1-3 綠色科學 (Green science) • 1-4 綠色技術 (Green skills) • 1-5 綠色模式 (Green modules) • 1-6 綠色科技的應用

3. 環境問題的發生原因 • 要養活眾多人口 • 人口往都市集中，分配不均 • 人口排放的廢物超過環境自淨能力 • 要提高人類生活品質 • 豐衣足食更要科技享樂，消耗大量能資源 • 能資源在無效率或低效率的情況被消耗浪費，沒有發揮在任何用途上 • 永續發展 滿足當代的需求， 同時不損及後代滿足本身需求的權利。

4. 全球人口成長圖

5. 1-1何謂綠色科技

6. 何謂綠色科技 • 聯合國亞太農業工程與機械中心(UNAPCAEM) • 滿足當代的需求，同時不損及後代滿足本身需求的科技 • 能夠有助於解決各種新興的永續性議題 • 滿足當代甚至無限期未來的社會需要，讓自然資源不會損害與耗盡 • 改變製造與消費型態，以降低廢棄物或污染 • 產品本身可以完全回收或再使用 • 全新發明：替代燃料、新能源 • 既有工程手段：綠色工程、綠色化學、綠建築

7. 何謂綠色科技 • 「綠色科學」與「綠色技術」之總稱。發展全新應用方法或援引其他領域既存作法以改善或解決當前人類永續發展與生態環境問題，具有價值要素者，謂之綠色科技。 • 綠色科技 (Green Technology, Greentech) • 綠色科學 (Green Science) • 綠色技術 (Green Skills) • 價值要素 (Value Element)

8. 綠色科學、綠色技術、價值要素 • 綠色科學：基於改善或解決環境問題之需要，投入全新研究而發展出來的全新應用方法 • 例如：生物可分解塑膠 • 綠色技術：在其他科技領域既存的作法技巧，跨領域採用後出現了全新的用途或效果，可以有效改善或解決環境問題的技術 • 例如：變頻器 • 價值要素：(1)減少能源消耗；(2)減少資源消耗；(3)增加能源使用效率；(4)增加資源使用效率；(5)提升回收可行性；(6)降低環境衝擊

9. 綠色科技學門特色 • 著重於探討人類永續發展有關之議題 • 從農林漁牧基礎工業到光電生技現代高科技業 • 從現有的流程與產品著手進行改良 • 保有原功能性目的→滿足當代需求 • 注入價值要素→不損及後代滿足本身需求的權利 • 結合「綠色」自然生態系統與「科技」人類社會經濟系統 • 深刻研究自然生態系統的運作原理機制 • 充分掌握各項科技發展 • 學術性與應用性

10. 1-2價值要素 一、 減少能源消耗 二、減少資源消耗 三、增加能源使用效率 四、增加資源使用效率 五、提升回收可行性 六、降低環境衝擊

11. 價值要素的特性 • 構成永續發展的必要科技手段 • 可具體在產品或流程中實現 • 能區別出差異性 • 是最小的基本組成要素 • 能夠以量化的絕對數值而非相對比較數值進行評價

12. 生命週期裡的綠色科技價值要素

13. 第一價值要素－減少能源消耗(a)縮短加工步驟、簡化製造流程第一價值要素－減少能源消耗(a)縮短加工步驟、簡化製造流程 • 所有科技產品或產物都是利用能源將資源進行加工而得的 • 例如：以塑膠添加金屬方式作為科技產品的電磁波防護技術 (第六章) • 製程簡單 • 縮短供應鏈 • 符合品質和安全要求 • 較少的能源，達到相同的效果

14. 第一價值要素－減少能源消耗(b)充分利用自然力第一價值要素－減少能源消耗(b)充分利用自然力 • 再生能源 • 減少對傳統非再生電力能源的依賴 • 太陽能電池 (第十一章 ) • 風力發電 • 生態系統能量循環的驅動力 • 投入最低限量的人造能源，交由大自然以太陽能進行修復 • 生態工法(第十三章)

15. 第一價值要素－減少能源消耗(c)消滅需求來源 • 消滅需求來源(消滅惡性因素)，不是要求人們停止追求物質生活的慾望 • 以綠色科技消滅阻礙人類進步的惡性因素 • 例如：自動遮陽板、節能玻璃、隔熱材料 (第十、十一章 )，都是為了解決悶熱(惡性因素)導致空調負荷增加(能源消耗)，而研發出來的綠色科技。

16. 第二價值要素－減少資源消耗 • 人類行為介入切斷或破壞物質循環鏈，使得自然資源再生速度趕不上人類需求速度，造成資源耗竭 • 例如： • 洗衣服可以不必用水 (第四章) • 生態工法降低對鋼筋混泥土等人工構造物的依賴，減少加工資源的使用量 (第十三章) • 滴水灌溉讓水緩慢而穩定的滴在作物根部，減少水資源的使用量(第十四章) • 種子披衣可以降低肥料與農藥等資源使用量 (第十七章 )

17. 第三價值要素－增加能源使用效率 • 過去這150年能源使用效率已經提升10倍 • 擴大產出端的輸出量 • 能源使用量不變卻可以有更多的作功，讓能量的傳遞與使用比以往更有效率，就相同的做功需求，提升能源使用效率可以削減能源消耗量 • 例如： • 中央空調系統的節能手法(第九章) • 變頻技術 (第三、九章) • 伺服器機櫃冷卻背板 (第五章) • 油電混合車 (第二章)

18. 第四價值要素－增加資源使用效率 (a)修改物質傳遞流程 • 工廠製造住宅和預鑄技術，一部分的建造流程從工地移到工廠裡執行 (第十二章) • 系統模板，改變人工綁模、拆模的作業流程 (第十二章) • 遙測技術應用於農業耕作灌溉，改變農地經營的方式來使資源做更有效率的運用 (第十五章)

19. 第四價值要素－增加資源使用效率 (b)延長資源使用壽命 • 使用生命週期長、使用多年也不願意丟棄的產品 • 耗材 • 不適用於生命週期短暫的流行性產品 • 例如：系統模板，延長耗材使用壽命(第十二章) (c)讓資源同時具備兩種以上功能 • 取代另一項資源的使用 • 例如：建材一體型太陽能電池模組，兼具發電與建材功能(第十一章)

20. 第五價值要素－提升回收可行性 (a)推動式(Push)回收 • 修改既有產品(綠色技術)或開發新的替代產品(綠色科學)使其更具有可回收性 • 生物可分解塑膠，使塑膠易於環境回收(第七章) • 厚質隔熱材料，污泥回收再生利用(第十一章) (b)拉動式(Pull)回收 • 在提升或改良產品本身功能性目的(追求更高的生活便利享受)之同時，連帶使產品更具有可回收性 • 能得到較豐厚的商業籌碼與利潤 • 塑膠添加金屬，電磁波防護效果佳又易於回收 (第六章)

21. 第六價值要素－降低環境衝擊 (a)降低污染物排放 • 讓產出的污染物對環境的影響降至最低 • 不用洗衣粉洗衣機，避免洗滌劑進入生態環境裡造成污染 (第三章) • 生物可分解塑膠，免除了傳統塑膠對陸域及水域生態系統的危害 (第七章) • 無鹵素耐燃劑，停用環境有害物質(第八章) • 模組化建築工程，污染物集中控制、減少排放(第十二章 ) (b)減少對環境干擾破壞 • 生態工法 (第十三章) • 以最貼近自然的方式提高農業生產力 (第十六、十七章)

22. 1-3綠色科學 一、創新型綠色科學 二、媒合型綠色科學 三、中間型綠色科學

23. 綠色科學 • 綠色科學的表現型態(Prototype) • 創新型(Innovative type) • 媒合型(Interface type) • 中間型(Intermediate type)

24. 創新型、媒合型與中間型綠色科學

25. 創新型綠色科學 • 針對需要解決的某一項環境問題而進行專門研究而發現或發明出來的全新應用方法，且其具有價值要素，有助於人類永續發展。 • 常見於大型跨國企業的實驗室 • 虛擬伺服器 (第五章)；生物可分解塑膠與無鹵素耐燃劑 (第七、八章)；雙溫冰水、儲冰式空調系統 (第九章)；微生物肥料 (第十六章)；種子披衣 (第十七章) • 或出現於政府出資的研究機構或專案計畫 • 厚質隔熱材料(第十一章)；生態工法(第十三章)；滴水灌溉(第十四章)

26. 媒合型綠色科學 • 積極為現代科學研發成果尋找其可應用的領域或產品對象，並使其具備價值要素 • 科學本身並無高下優劣之分，差別只在於能否找到適當的領域恰好有這種需求、或是製作成適當的產品 • 例如： • 電致色變、氣致色變玻璃 (第十章) • 奈米環保商品 (第十一章) • 遙測技術 (第十五章)

27. 中間型綠色科學 • 為了解決某一項環境問題而將自身領域的產品外掛在其他領域的科技成果，也就是在這個新產品或流程裡面，自己的產品或流程只佔一小部分，其他大部分都是它領域的產品或流程，組合後可以強化產品原本已具有的價值要素，或產生新的價值要素。 • 這種綠色科學的表現型態，既非完全創新也不是全然的媒合，故稱為中間型。 • 伺服器冷卻背板 (第五章)；自動遮陽板 (第十章)

28. 1-4綠色技術 一、價值要素創造法 二、價值要素擴充法

29. 綠色技術 • 綠色技術的創新方式 (表現型態) • 價值要素創造法 • 價值要素擴充法

30. 綠色技術的創新型態

31. 價值要素創造法 • 技術本身或者在這項技術的傳統應用領域裡，剛開始不具備價值要素，甚至連解決環境問題的能力也沒有。 • 將這項技術移轉到其他領域加以應用時，這項技術會產生「質」的變化，創造出新的價值，成為一種新的環境技術、工具或方法。倘若創造的新價值為價值要素其中一項或多項組合時，即為綠色技術。 • 例如： • 油電混合車 (第二章) • 冷氣、空調系統 (第三、九章) • 不用洗衣粉(與水)洗衣機 (第四章) • 系統模板(第十二章)

32. 價值要素擴充法 • 技術本身或者在這項技術的傳統應用領域裡，就已經擁有解決環境問題的能力，有些情況下甚至已具備最少數量的價值要素。 • 當技術移轉到其他領域應用後，價值要素會產生「量」的變化，增加價值要素數量，使其具備更強大、更周延的能力，來改善或解決人類永續發展與生態環境問題。 • 例如： • 太陽能電池模組 (第十一章) • 模組建築工程 (第十二章)

33. 1-5綠色模式 流程型態 產品型態

34. 何謂綠色模式 • 在任何既有的流程或產品中，抽換其中一小部分改採用綠色科技後，不影響原流程或產品之既有目的，且具備綠色科技的價值要素，這樣的應用稱為「綠色模式」(Green modules) • 流程型態(Process Pattern) • 產品型態(Products Pattern)

35. 流程型態綠色模式 • 在能量、物質或作業(operation)的傳遞過程中，注入新的或它領域既有的技術，也就是把傳統流程裡的一小部分改以綠色科技來代替或補充，使得傳統流程具有價值要素 • 油電混合車 (第二章) • 抽換傳統汽車一小部分動力傳輸流程，加入「能量回收」這項綠色科技，讓已經到達能量轉換效率極限的內燃機驅動裝置，能夠突破極限 。 • 駕駛方式與傳統汽車完全相同

36. 流程型態的綠色模式

37. 產品型態綠色模式 • 組成該產品的各部位材料、構件、零組件等組合物，把舊的一小部位抽換成新的或它領域既有的綠色科技材料、構件、零組件等，使得整體產品具有價值要素 • 變頻器 • 空調冷氣機換上直流變頻馬達這項零組件後，達到了提升能源使用效率之目的 • 消費者而言，不僅產品功能不變，就連使用方式也沒有任何的改變

38. 產品型態的綠色模式

39. 1-6綠色科技的應用

40. 綠色科技應用彙整