永續資源管理技術手冊

專題報告

2013– 05

中華民國 102 年 12 月

永續資源管理技術手冊

永續資源管理技術手冊

永續資源管理技術手冊

永續資源管理技術手冊

財團法人中技社(CTCI Foundation) 於 1959 年 10 月 12 日創設，以「引 進科技新知，培育科技人才，協助國內外經濟建設及增進我國生產事業之生產能 力為宗旨」。初期著力於石化廠之設計與監建，1979 年轉投資成立中鼎工程，承 續工程業務；本社則回歸公益法人機制，朝向裨益產業發展之觸媒研究、污染防 治與清潔生產、節能、及環保技術服務與專業諮詢。2006 年本社因應社會環境變 遷的需求，在環境與能源業務方面轉型為智庫的型態，藉由專題研究、研討會、

論壇、座談會等，以及發行相關推廣刊物與科技新知叢書，朝知識創新服務的里 程碑邁進，建構資訊交流與政策研議的平台；協助公共政策之規劃研擬，間接促 成產業之升級，達成環保節能與經濟繁榮兼籌並顧之目標。

本著創社初衷，為求對我們所處的環境能有更深的貢獻以及協助產業發展，

對國內前瞻性與急迫性的能源、環境及經濟議題邀集國內外專家進行研究探討，

為廣為周知，提供讀者參考，特發行此專題報告。

本專題報告係由本社與台大環工所馬鴻文教授團隊完成三年合作研究計畫 後共同提出之第二本報告，延續本社 2012 年 12 月發行之「永續資源管理政策白 皮書」之內容，提供推動資源管理之技術工具及方法。馬鴻文教授為北卡羅萊納 大學環境科學與工程學系博士，現擔任環工所所長一職；鄒倫博士現任職於財團 法人中技社環境技術發展中心主任。

發 行 人：潘文炎

總 編 輯：馬鴻文、鄒 倫

執行編輯：李佳禾、陳必晟、邵功賢、王怡心、廖孟儀、陳思蓉、

陳潔儀、潘惠萍 發 行 者：財團法人中技社

地址 / 106 台北市敦化南路二段 97 號 8 樓 電話 / 886-2-2704-9805

傳真 / 886-2-2705-5044 網址 / www.ctci.org.tw

本社專題報告內容已同步發行於網站中，歡迎下載參考

前言 1

第一章 物質流管理 3

二、物質流分析目的 4

三、常用物質流名詞定義 6

四、物質流系統盤查與計算 8

五、應用軟體介紹 11

第二章 國家層級物質流分析技術 15

一、各國之物質流分析工具使用現況 15

二、國內物質流研究案例現況 22

三、建立國家層級物質流資料庫方法 28

四、國家層級物質流指標 32

五、資料庫來源 45

六、政策應用 46

第三章 企業層級物質流技術 49

二、企業及產業層級物質流執行及管理 50

三、企業及產業物質流核算方法與指標 55

四、企業及產業物質管理方案 65

五、企業及產業物質管理優勢及效益 81

第四章 總結 85

參考文獻 87

目錄

目錄 目錄

目錄

1

為求邁向永續發展，永續資源管理已成為國際的重要趨勢。許多國家與國際 組織已啟動各式資源管理的措施或行動方案，因為永續資源管理所要處理的正是 全球正在面對的課題，包括有限的資源將限制現在的經濟發展模式，資源的使用 亦造成許多環境問題。故我們亟需思考，如何從國家、產業及企業各層面進行永 續資源管理？如何以最少的資源消費，產生最大的效益？我們可以看到，高度發 展國家為首的 OECD 正在倡導各國提高「資源生產力」；聯合國 UNEP 已規劃 了 10 年架構，以推動「永續消費與生產」；歐盟為 2020 年設定其「資源效率」

的提升目標；日本以健全的法規制度落實「循環型社會」與「低碳社會」；美國 則檢討資源保育與回收法(RCRA)，將「永續物質管理」的概念整合到現有的廢 棄物及資源管理制度。有鑑於此需要，財團法人中技社已與台灣大學環工所合 作，2012 年底共同發表「永續資源管理政策白皮書」(專題報告 2012-06)，探討 我國產業發展與國家整體政策制度，提供推動永續資源管理之方向。

永續資源管理仰賴對使用資源的體系有完整的了解，相關的體系包括國家、

產業或企業等不同的層級。物質流分析為其主要的工具，用以解析不同資源使用 體系，讓我們了解各體系使用了多少資源?其中有多少資源屬有效的利用?有多少 不當的資源使用造成環境的負荷?並指出體系中那些生產消費的環節需要做調 整，以提昇體系的經濟利益與環境績效。故物質流分析將有助於政府釐清我國的 資源生產力，並找出提高資源生產力的關鍵物質與產業。另外，物質流分析亦可 運用於產業或企業管理，減少原物料與廢棄物之成本，提高企業獲利與環境績 效。財團法人中技社與台大延續已出版之政策白皮書，編彙此「永續資源管理技

前言 前言 前言 前言

財 團 法 人 中 技 社 財 團 法 人 中 技 社 財 團 法 人 中 技 社 財 團 法 人 中 技 社

2013 -05

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術手冊」，本手冊的主要目的為介紹物質流分析，讓政府與產業能運用物質流分 析，以有效管理經濟、資源、環境等重要議題。

本手冊首先介紹物質流分析的目的與應用，並說明其分析的方法學、列舉相 關軟體與資料庫。並分別從國家的角度以及企業的角度，提供物質流分析的做 法，包含物質流盤查、計算、指標、分析與應用，並有相關案例作輔助理解學習。

本手冊已參考許多國內外的經驗和做法，然而限於篇幅，仍有許多優質案例未能 納入，物質流分析的方法及應用亦與時俱進，仍祈各位先進提供指教，亦歡迎產 業界能提供所發現物質流管理的實務需求，以利後續充實本手冊之內容，更有助 於我國推動永續資源管理。

3

第一章 第一章 第一章

第一章 物質流管理 物質流管理 物質流管理 物質流管理

一 一 一

一、 、 、環境管理工具 、 環境管理工具 環境管理工具 環境管理工具 —物質流分析 物質流分析 物質流分析 物質流分析

物質流分析(Material Flow Analysis, 簡稱為 MFA)可以用於資源管理、廢棄物管理及 環境管理，支援其決策分析，因為物質流分析是以系統性的方式，評估一個特定的區域 及時間範圍內，物質的流量(flow)及存量(stock)。它的系統包含物質的來源(sources)、去 向(pathways)、中間轉換(intermediate)及最終流向(final sink)。依據物質不滅定律，物質 流分析的結果可以運用質量平衡來完整掌握各程序(process)中的輸入、輸出、存量，此 為物質流分析的特性。一般來說，物質流分析可以描述人類圈與環境圈的物質交流關係，

人為系統(anthropogenic systems)，又稱經濟系統，可大幅干擾物質在自然生態系統體的 平衡，同時也造成的資源或環境的問題，圖 1 描述人類圈與環境圈間之關係，物質、能 源、空間、資訊及社會經濟的議題必須包含於人類圈中，而物質(M)、能源(E)、生物(LO) 及資訊(I)在人類圈與環境圈相互交流。物質流分析雖然未必包含上述全部面向，然而大 部份的案例中，有考慮到物質流動與這些面向的關聯性，並在物質流分析中探討，因此，

物質流分析時常結合能源、經濟、都市計畫之分析。

圖 1：人類圈與環境圈交換之關係 (Brunner and Rechberger, 2004)

物質流分析傳遞一個完整且一致的資訊，即一個系統中由許多程序、流量與存量所 組成。物質流分析檢核輸入與輸出是否平衡，故能更清晰掌握廢棄物產量及所造成的環 境負荷，對應的物質的來源也能從系統中指出。許多物質流動在短時間內看似無明顯變 化或立即危害，然而，透過物質流分析，可看出未來潛在的巨大損害，故能及早發覺資 源存量的消耗或廢棄物的累積趨勢，以提供對策。

物質流帳(Material flows accounts, MFAs)可採用生命週期的系統觀點，以提供完整的 環境資源管理資訊，追蹤物質從其開採、製造、使用、廢棄，至回收等階段之使用情形，

人類圈 人類圈 人類圈 人類圈

人為趨動力

環境圈 環境圈 環境圈 環境圈

自然趨動力 M, E, LO, I

4

如圖 2 所示，故世界資源研究所 World Resource Institute 認為物質流分析在制定環境政 策中，是相當重要的工具。

圖 2：物質流生命週期 (WRI, 2005)

物質流帳提供一套方式，可整合環境與經濟政策之問題，並提供決策良好的基礎物 質資訊，亦可幫助政策制定、改善企業環境管理等議題，並提出可行之解決方案。在檢 視物質循環的同時，亦能導向下列關鍵問題：

1. 所制訂的政策是否會與經濟成長及物質使用衝突？

2. 政策是否有助於企業做環境有善的產品與製程設計，防止有害物質進入環境？

3. 生物可分解產品是否持續增加？

4. 自然資源轉換為消費產品的製造效率是否提昇？

5. 何種自然資源進入經濟圈，其如何改變？

在物質流分析的概念下，已發展出許多種方法及工具可供不同管理標的使用，如 SFA(substance flow analysis)、PFA(product flow accounts)、物質平衡(material balancing)、

生命週期盤查(life cycle inventories)及(bulk material flow accounts)等。計算單位以物理量 (physical units)呈現，通常以重量單位表示，如公斤、公噸等。分析範圍涵蓋開採 (extraction)、生產(production)、轉換(transformation)、消費(consumption)、再循環(recycling) 及廢棄(disposal)等階段。物質流分析也可以進行不同空間尺度的分析，包括跨國、國家、

區域、社區(community)或企業等。

二 二 二

二、 、 、物質流分析目的 、 物質流分析目的 物質流分析目的 物質流分析目的

物質流分析(Material Flow Analysis, 簡稱為 MFA)屬於系統性的評估方法，主要用於 評估特定空間與時間的系統中物質的流量與存量，其中包括了物質與貨物的平衡，是一 個用於描述與量化人類系統和自然系統代謝機制的方法，其主要的分析原理是建構於在

原物料 供給

製造 使用 廢棄

輸入

回收 再製 再利用

排放至空氣、水體、土壤

5

質量平衡的概念之下。有部分的研究並未將物質與貨物明確的區分開來，因此元素流分 析(Substance Flow Analysis，簡稱為 SFA)有時候也可以用來代表物質流分析，不過一般 而言，SFA 指的是單一元素或分子的物質流分析。透過物質流分析可檢視系統內部的物 質流動分布，若是將物質流分析結合能源流分析(Energy flow)、經濟分析(Economic analysis)以及消費導向之分析，則可應用於人類經濟活動管理。物質流同時可應用於去 物質化與去毒化之製程管理，所謂的去物質化係指增加物質的再生循環使用效率，而所 謂的去毒化係指減少物質使用所造成的有害物質排放。物質流分析可以有效的找出環境 問題管理的優先順序，並且達到去物質化與去毒化的目的，進而建構永續物質管理，使 得物質在使用的過程中，不僅可以提昇物質的使用效率，同時可以降低物質使用對於環 境的衝擊。其目的如下：

1. 用完整明確的定義將系統內物質流量與存量加以描述。

2. 以合適的決策考量為基礎，盡可能的將系統簡化。

3. 運用物質平衡概念並考量不確定性，進而量化目標物質的流量與存量。

4. 用明確、可理解並具有再現性的方式呈現系統內物質的流量與存量。

物質流分析方法是在特定的區域及時間下，以系統性的方式評估物質的流量(flow) 及存量(stock)，它包含物質的來源(sources)、去向(pathways)、中間轉換(intermediate)、

及最終流向(final sink)。依據物質不滅定律，物質流分析的結果可以由簡單的質量平衡 來比較目標物質在各程序中的輸入量、輸出量與存量。此為物質流分析的特性，而此方 法特性使其成為資源管理、廢棄物管理及環境管理中之決策依據。

物質流的概念有多種方法及工具可供使用，如元素流分析 SFA(substance flow analysis)、產品流分析 PFA(product flow accounts)、物質平衡(material balancing)、生命週 期盤查(life cycle inventories)及總合物質流帳(bulk material flow accounts)等。計算單位以 物理量(physical units)呈現，通常以重量單位表示，如 kg、ton 等，分析範圍涵蓋開採 (extraction)、生產(production)、轉換(transformation)、消費(consumption)、再循環(recycling) 及廢棄(disposal)等階段。物質流分析也可以進行不同空間尺度的分析，包括跨國、國家、

區域、社區(community)或公司等層級。

運用物質流做管理之目標包括：(1)資源保育及降低能資源消耗、(2)降低廢棄物產 生量及環境負荷。若欲達成此目標則需藉由分析、評估及管理物質及產品在人類圈中的 流量及存量。如同一般會計用來檢視資金之收支平衡，物質流分析方法可用來檢視物質 的投入產出情形，並加以改善能資源的效率或供需平衡，運用於大尺度的系統，物質流 分析亦可檢視人類圈物質的循環情形。若運於中小尺度的系統，例如都市、工業區或工 廠，此工具可提供決策者物質消費及使用效率等資訊，以支援永續城市的建構發展，或

6

指向減少生產製程的物料成本的方案，物質流分析的結果也有助於思考新產品設計及原 料選擇，還可協助人類預測物質釋放至環境對未來之潛在危害。因此，物質流分析可作 為決策重要參考依據，產業能依此持續改善製程及使用效率，同時也為經濟永續發展盡 一份心力。

物質流分析傳遞一個完整且一致的資訊，物質流系統中是由流向流量(flow)及製程 (process)及存量(stock)所組成。檢核投入產出的平衡，廢棄流向，將有助於掌握及實際 系統所造成的環境負荷，物質流分析確認物質的來源；而且檢討消耗或累積趨勢與速度 對未來的存量的影響，故可以及早被發覺相關問題，以提供預防性的對策，因為對當短 期間看似微小的問題，做出的微小管理變革，在長遠看來可能會避免巨大的損失。物質 流計算(Material flows accounts)是追蹤物質在開採、製造、使用、廢棄、回收等各階段之 使用情形，如圖 2 所示，其分析結果可以作為資源、環境、廢棄物管理的基礎。

三 三 三

三、 、 、常用物質流名詞定義 、 常用物質流名詞定義 常用物質流名詞定義 常用物質流名詞定義

物質與能源會在人為系統(Anthroposphere)及環境系統(Environment)中交互流動，而 人為系統所包含之項目更廣，如空間、資訊及社會經濟議題等。物質流分析雖然可以不 包括人為系統的項目，然而在大部份的案例中，這些面向的影響必需在物質流分析結果 中使用。因此，物質流時常結合能源、經濟、都市計畫之分析。常用之物質流名詞定義 如下：

(一) 物質 (material)

在物質流分析中，物質(material)一詞可用於純物質(substance)或貨物(goods)的意 思。在化學中，純物質被定義為一種具有單一均勻單位的物質，若此單位為原子(atoms) 則稱為元素(element)，如碳(C)或鐵(Fe)；若為分子(molecules)則稱為化合物(chemical compound)，如二氧化碳(CO2)、二氯化鐵(FeCl2)。貨物是指由純物質或混合物所組成 的有價物質，有些物質具有正面價值(如汽車、燃料、木材等)，有些則具負面價值(廢 棄物、污泥等)。雖然在經濟學中，廣義的貨物一詞亦包含非物質性的貨物，如電力 以及資訊服務；在物質流分析上，貨物僅代表物質性的。但是，在應用物質流分析管 理時，物質流分析所定義物質和經濟學所定義之物質，兩者間的關聯性相當重要，若 處理資源管理之議題，便需要同時從經濟學與物質流之面向做整合性的分析。

(二) 程序 (process)

程序(process)被定義為物質的運輸(transport)、轉換(transformation)或儲存(storage)

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過程。運輸可以是自然的，也可以是人為的，前者如磷隨著在河川流動，後者如用管 線中輸送天然氣至消費端或廢棄物清運。而轉換程序亦有屬自然及屬人為系統兩類。

(三) 存量 (stock)

存量(stock)的定義為物質留存於分析的系統中，且以重量單位計算。存量是程序 的一部份，存量是系統代謝(metabolism)重要的特性之一。當某程序的輸出與輸出相 等，存量不變化，而處於穩態(steady-state)，存量亦可能是處於增加或減少的狀況。

(四) 流量/通量 (flow/flux)

流入或流出程序的物質是由流量(flow)或通量(flux)表示，流量係指單位時間的流 量，常用計量為公噸/年，通量指單位時間通過某單位切面的量，國家級物質流分析 常會以單位人口做為其單位切面，便於比較各國的物質密集度，故其計量單位為噸/

人．年。流量或通量在跨越系統邊界(system boundary)時稱為進口(import)或出口 (export)；而跨越程序時稱為輸入(inputs)或輸出(output)。

(五) 系統 (system)

系統(system)是由數個流量、存量與程序所組合而成的集合，最小的系統至少包 含單一程序(process)。物質流分析案例中可見不同的系統，例如：地區、都市焚化爐、

家戶、工廠及農場等。而系統邊界(system boundary)係指系統的時間跟空間邊界，空 間除了可指地理或行政上的區域(如：集水區、縣市界)，也可以實際活動作為邊界(如：

家戶及維持其家庭生活所需的衛生、運輸等服務)。

(六) 活動 (activity)

除了上述的基本系統組成之外，在物質流分析中，亦常常納入活動資訊，運用其 對於物質流系統以進行評估與設計，活動可包含許多程序，並引起許多物質的流動。

基本上，活動是為了各種滿足人類需求的行為，例如食物的攝取、清潔、溝通、居住 等等，物質流管理關切諸多人類經濟活動的模式，如何減少物質資源的消耗，同時又 能滿足人類的需求。

(七) 人類活動圈的物質代謝(metabolism of anthroposphere)

人類活動圈是由能量、物質還有訊息交換的複雜空間所組成，屬於地球的一部份，

而且包含了所有由人類設計、運作的程序。人類活動圈可以比擬為一有機體，如同自 然界的生態系，其健康的代謝需要透過生命體內的各種生物化學轉換、養分的吸收、

傳輸以及儲存等方式來進行。人類活動圈與環境的交互作用則是透過資源的開採、使

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用以及廢棄物排放等物質代謝方式來進行。簡單來說，人類活動的所有區域都可視為 人類活動圈範圍，物質流之父 Brunner 與 Rechberger (2001) 藉由物質流分析，發現 了許多人類圈特有的物質代謝的現象，並因此指出資源管理、廢棄物管理及環境管理 的關鍵議題。

四 四 四

四、 、 、物質流系統盤查與計算 、 物質流系統盤查與計算 物質流系統盤查與計算 物質流系統盤查與計算

物質流的系統邊界通常由研究目的來決定，而且通常會與國土範圍、都市行政區或 是工廠所設置的區域空間一致。一般而言，系統邊界通常會選擇設置在國家、州、都市 等行政區，因為研究所需的統計資料大部分都以行政區為單位來建置。對於物質流分析 而言，系統範疇的選擇應該以能夠將所有程序與物質流納入的情況下，盡可能縮小系統 邊界。以都市中營養鹽的物質流分析為例，居住在都市中的民眾攝取生活所需的食物，

而生產食物的製程中隨著土壤的流失以及肥料的使用，會對生產食物的所在區域造成環 境衝擊，若都市本身並非食物生產地，在進行都市的營養鹽物質流分析時，系統範疇除 了都市本身之外，同時也該將供給都市食物來源的生產農地納入考量(Brunner 與 Rechberger，2004)。

在物質流分析中，系統邊界的選擇扮演著重要的角色，而最合適的系統範疇則會依 據每個研究背景與目的不同而相異。時間的系統邊界相對空間邊界而言較容易決定，特 別是適用長時間內平均流量與存量變動的研究，系統即使有短暫不穩定起伏，但對長期 的總變化並無明顯影響。對於許多人為系統的物質流分析，研究的時間區間通常會選擇 以年作為單位；如果研究的目的主要係探討隨時間內的異常變動，需要較的時間解析度，

則較短的時間區間較適合作為研究的範疇。

(一一一一) 分析物質與分析物品之選定分析物質與分析物品之選定分析物質與分析物品之選定分析物質與分析物品之選定

物質流分析中，有許多方法可以用來選定欲分析的物質，其中較常用的方法是根 據物質流分析的目的或是分析的系統來選定物質。一般而言，可參考法規所規範物質 做為選定的依據，例如空污法規、材料標準等，對這些物質，已具有相當程度的了解 與知識，另一方面也可以確定所選定的物質有受到主管機關的重視。

其次，在分析系統中影響程度較大的物質也會納入分析評估。例如選擇對環境影 響較大的物質進行分析，而評估的指標會以物質在環境中流量的多寡或是單位物質對 於環境衝擊強度的大小來選定，如營養鹽、非再生性資源耗竭、再生資料耗用、有害 物質對人體與生態系統之影響或具經濟價值之戰略性物資等等。另外也應該要評估納

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入物質流分析的項目貨品是否夠齊全，較可行的方法是將系統中輸入與輸出的物品項 目分成固體、液體、氣體三個物品組別，然後在各類別中選取含有該物質的之物品，

至少應占該物質於該組別的總流量 90%以上。另外所選的物品項目其目標物質的含量 應大於自然的含量，才會造成人類圈對環境圈的干擾，Brunner 與 Rechberger(2004) 計算目標物質在各物品含量與其在地殼岩層含量的比值，若比值大於 10，則可選定 為分析物品；若比值皆小於 10，則選取濃度較高的分析。最後分析的結果亦須再次 檢視，與一開始選擇的物品項目是否有一致性，以及是否合理。

第三另外許多物質流分析的物質選定方法通常跟探討的問題本身有關，有些問題 涉及兩種以上的物質，例如針對歐洲家用物品的銅含量研究，其分析的物質就是銅，

如果議題是優養化，則氮與磷都應該納入分析。

綜言之，物質流分析的物質選定最終依據主要仍是根據研究的範疇、目的以及研 究可分配之人力、預算、及資料的可及性來決定。從物質流分析的經驗中，在人為或 自然系統中受到關注且具有影響的物質僅有一小部分，大致上以 N、P、Cl、Fe、F、

Cu、Zn、Hg、Pb 為較常見的化學元素。

(二二二二) 量化系統內目標物質之流量與存量量化系統內目標物質之流量與存量量化系統內目標物質之流量與存量量化系統內目標物質之流量與存量

在確認分析物質與系統邊界之後，首先應對於系統進行粗略的質量平衡，透過文 獻、報告或者向有關單位進行訪談，可取得所需物質的相關資料。在這個步驟中，小 於系統輸出流量 1%的物質可以忽略不計；然而流量較小的物質對於系統的物質平衡 仍具有一定程度的影響，因此在後續詳細對於物質流量調查分析的時候，應該再重新 檢視被忽略掉的物質相較於整個系統而言，是否確實可以被忽略不計。下圖 3 為單一 程序物質流平衡圖，包括輸入(input)、輸出(output)及存量(stock)。其平衡計算方式為 輸入等於輸出加上存量。

_ =
 _ + _{  }

圖 3：製造程序中物質流示意圖及計算公式 (Brunner and Rechberger, 2004) 程序

存量

m_input

m

m

10

產品中的元素總量(Ẋ)，可以直接透過產品質量(ṁ)與元素在產品中的濃度或含量(c) 計算得到。計算公式如下：

Ẋ_ = ṁ_∙ c_

其中

i=1,……k， 指產品種類

j=1,……n， 指在該物種產品中所含元素的種類

若欲盤查的 n 種元素存在 k 種不同的產品中之流量，則可製成一個 n×k 的矩陣。上 式之結果可由下表 1 表示，其中 G 代表產品，S 代表元素。

表 1：產品中元素流含量計算

物品 流率 噸/年

元素含量

S1、S²、S²、…、Sⁿ , 毫克/公斤

元素流率

S1、S²、S²、…、Sⁿ , 公斤/年 G1 m1 C11 C12 C13 … C1n X11 X12 X13 … X1n

G2 m2 C21 C22 C23 … C2n X21 X22 X23 … X2n

G3 m3 C31 C32 C33 … C3n X31 X32 X33 … X3n

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . . Gk mk Ck1 Ck2 Ck3 … Ckn Xk1 Xk2 Xk3 … Xkn

資料來源：Brunner and Rechberger, 2004

欲達到物質平衡，除了上述進流及出流量之估算外，亦需考量物質之存量(stock)。

目前主要有兩個方式可以估算系統內的存量：第一，直接計算存量的大小或是透過存量 的體積與密度來計算系統中的總存量，此方法通常應用於存量不隨時間變動的系統中

(mstorage⁄mstock<0.01)；另外一種方法是針對存量快速變動的系統(mstorage⁄mstock<0.05)，在這

類系統中，存量的變化可以透過輸入與輸出隨時間變化的差值(t0-t)來計算，其中 t0時間 的存量已知，假設 minput 與 moutput和時間無關，利用下列公式可計算任何時間 t 的存量

(mstock)。質量平衡的概念可應用於系統中所有程序及所有物質，造成物質無法達到平衡

的原因可能是某些物品的流量被忽略而沒有被納入系統，或者是物質濃度的資料有誤。

通常系統輸入與輸出的差值在 10%之內可被視為合理的誤差。

) ( )

( )

( )

( ₀

.

0 0

t m d m

d m

t

m

t

t output t

t input

stock =

∫ ^{τ τ}

∫ ^{τ τ}

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五 五 五

五、 、 、應用軟體介紹 、 應用軟體介紹 應用軟體介紹 應用軟體介紹

物質流分析目前已有成熟的應用軟體，而不同的軟體各有其優缺點，在此介紹其中 兩種常用之物質流分析軟體，包括 STAN 及 UMBERTO，分述如下。

(一) STAN

STAN 為最早提供物質流分析之免費軟體，由奧地利 Cencic 與 Rechberger 等人 所研發。雖然尚無法進行過於複雜的物質流分析，然而易於上手之使用者介面及免費 等特性(下載網址 www.stan2web.net)，使該軟體成為進行物質流分析之重要工具。

STAN操作介面如下圖 4 所示，STAN 軟體主要優點如下：

1. 圖形化介面易懂易操作

2. 資料輸入考慮不同單位及不確定性

3. 可區分為不同時間及階層(產品、物質、能源) 4. 可修自行偵測及修正錯誤

5. 可以與 Excel連結，進行輸入及輸出之轉換 6. 免費軟體

圖 4：STAN軟體示意圖

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(二) UMBERTO

Umberto NXT 軟體是德國 ifu Institute for Environmental Informatics Hamburg GmbH軟體系統設計公司，從 1992 年開始，致力於發展軟體，協助管理製程、產品 與生產系統， 旗下 Umberto NXT 是一物質流為基礎所開發出來的軟體，在軟體系統 中可以輕鬆建立生產系統之 Sankey 圖，有助於製程工程師與管理階層進行有效之溝 通，促進製程改善，截至 2013 年 11 月最新版的套件功能包含：

1. 能源流與 CO2 排放當量分析(Umberto NXT CO2) 2. 製程生命週期評估(Umberto NXT LCA)

3. 製程效率與物質流成本會計分析(Umberto NXT Efficiency)(圖 5) Umberto 有以下特色：

1. 在 Umberto 中能有效建立視覺圖型化的系統模型(圖 6)，清楚描述系統內各程序 之物質流與能源流，流量和流向路徑都一目了然，有助於工程師與管理階層認 識系統的狀況、問題與改善機會。

2. 透過 Umberto反映製程系統物質與能源使用之成本，找發掘降低成本的契機，

同時也提升製程之能源與物質效率。

3. Umberto提供模擬功能，於 Umberto 建立新製程之系統模型，以評個製程改變的 成果，以達成製程改善之目的，例如節省能耗或是有效提高產量。

4. Umberto可以輸出簡明易懂的 Sankey 圖，有助於團隊合作來進行系統設計或系 統改善，製程設計研發團隊可以藉由 Sankey 圖，對系統中特定關鍵程序提出改 善方案。

5. Umberto建立的模型結合了程序技術資訊以及系統整體的視野，適合進行物質流 管理。

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圖 5：Umberto 成本分析(資料來源 Umberto網站)

圖 6： Umberto操作介面(資料來源 Umberto 網站)

物質流、能源流 製程模型

流量盤查表單 物料

資料庫

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第二章 第二章 第二章

第二章 國家層級物質流分析技術 國家層級物質流分析技術 國家層級物質流分析技術 國家層級物質流分析技術

一 一 一

一、 、 、各國之物質流分析工具使用現況 、 各國之物質流分析工具使用現況 各國之物質流分析工具使用現況 各國之物質流分析工具使用現況

(一一一一) 物質流管理在國家政策上之應用物質流管理在國家政策上之應用物質流管理在國家政策上之應用物質流管理在國家政策上之應用

歐盟執行委員會(European Commission)於 2002 年提出第 6 次環境行動計畫(6th Environmental Action Programme, 6 EAP)，針對天然資源永續使用策略之描述為：「物 質永續使用策略為確保物質使用量與其造成之環境衝擊不會超過環境涵容能力，並促 進經濟成長與資源使用兩者脫鈎」，此為近代物質管理策略提出明確之註解。

經濟合作與發展組織(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)在 2001 年提出永續物質管理(Sustainable Material Management, SMM)的概念，

希望以生命週期概念出發，降低物質對環境之負面衝擊。OECD 各會員國亦陸續提出 各國之 SMM 本土化定義，作為環境政策制定之依據。我國亦於 2008 年第二次 SMM 會議中就廢棄物管理、生態工業園區建構與半導體回收等政策面向，提供經驗分享。

現今各國在擬定環境相關政策時，永續資源管理為其共識與努力目標，期望在考量經 濟發展與環境公義下，透過降低物質生命週期過程中負面環境衝擊，並保存自然資源 之行動，達成物質永續使用之目標。

物質永續使用須轉變傳統工業活動中開放式線性形態流動，而是仿效生態系統之 觀念，使物質代謝構成一封閉式迴路，物質不以廢棄物方式離開系統，而是重新投入 新的製程，使物質循環於人類活動之中，達到永續使用的目標。以生態理論應用於工 業系統即為工業生態學之基礎概念。擴展生物圈法則至經濟圈，以物質流分析兩者間 之互動關聯，包括資源的開採與污染物產出，都屬工業生態學所欲解決之議題。工業 生態學概念可應用之研究與實務層面包括以下九類¹：

1. 物質流與能量流研究(工業代謝) 2. 去物質化與去碳化

3. 人類技術改變對環境之影響

4. 含生命週期思考之規劃、設計與評估 5. 環境化設計

6. 生產者延伸責任

1 工業生態學期刊 http://www.is4ie.org/jie

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7. 生態工業園區

8. 產品導向之環境政策 9. 生態效率

由以上可知，工業生態學在應用上有兩個主要特點：首先，著重於環境圈與經濟 圈間之關聯，尤其是人類活動所造成之環境衝擊。再者，對物質的探討應思考其完整 生命週期，而非侷限於末端廢棄物與污染物排放階段之環境危害。以永續物質管理角 度而言，物質流分析成為工業生態學中一項重要的分析應用工具，運用物質流分析，

我們可以由流向與流量鑑別各資源運用與污染物排出所造成之環境衝擊熱點，藉此聚 焦於提升資源生產力與降低環境衝擊的方法，達到永續物質管理之目的。

許多國家體認永續物質管理之重要性與趨勢，逐漸採用物質流相關應用工具，探 討其國內物質使用流布情形。以下簡述日本、德國、丹麥與英國之做法，介紹國家層 級物質流分析之應用現況。

(二二二二) 日本日本日本日本

日本推動循環經濟發展堪稱為世界標竿，在建立循環經濟法體系的基礎上，明 確制訂循環型社會推動計畫，並利用物質流分析方法訂定出具體的發展目標。日本於 1992年開始進行經濟系統物質流研究，主要是由國家環境研究院(National Institute for Environmental Studies，簡稱為 NIES)每年提報物質流資料；另外，日本環境廳(Ministry of Environment，簡稱為 MOE)則負責編撰物質流指標。在日本，與物質流相關之主導 機構除了 NIES 與 MOE 之外，還包括日本環境衛生中心(Japan Environmental Sanitation Centre，簡稱為 JESC)，以及民間之顧問公司 Fuji 研究院(Fuji Research Institute Corporation)。學術界研究的主題包括實體投入產出表(Physical Input-Output Tables，

簡稱為 PIOTs)與生命週期評估(Life Cycle Analysis，簡稱為 LCA)等。以下簡介四種日 本常用的重要方法：

1. 經濟系統物質流帳(Economy-wide MF accounts，簡稱為 EW-MFA)：EW-MFA乃 依據歐盟統計局之架構與方法，內容涵蓋 1980 年至 2004 年之資料，由日本政 府每年進行資料更新。

2. 實體投入產出表(Physical Input-Output Tables，簡稱為 PIOTs)：PIOTs 是結合日 本國內的經濟投入產出表，已成為國家環境統計系統之一部分，早期試用版之 PIOTs是由 NIES編撰完成。

3. 國民經濟會計環境矩陣(National Accounting Matrix including Environmental

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Accounts，簡稱為 NAMEA)：NAMEA 是由經濟社會研究院(Economic and Social Research Institute，簡稱為 ESRI)編輯，主要將環境負荷納入經濟投入產出表中。

4. 物質系統分析(Material System Analysis，簡稱為 MSA)：已完成幾類工業物質之 分析，包括木材類、塑膠類、金屬類與可回收再利用之物質等。

日本近年來研究的主要方向為利用不同尺度的物質流模型，建立對應的指標與方 法，以評估永續生產與消費相關政策。在相關之資訊推廣方面，日本已出版了兩本與 環境會計相關的主題書，一本是將能源與排放密集度資料整合至國家投入產出表；另 一本則是利用物質流分析，描述與日本相關的全球資源流動。第三本物質流著作於 2004 年出版，主要是建立收成木材之實體投入產出表以及計算與其相關之碳流動現 象。

日本政府於 2000 年頒布「循環社會基本法」，依據該法之精神，於 2003 年推動

「建立循環型社會基本計畫」，該計畫每五年修訂一次；2008 年再度頒布「建立循環 型社會第二基本計畫」，該計畫明白揭示日本邁向永續發展的架構，必須結合循環型 社會、低碳社會以及與自然和諧共生、社會共同發展。在推動「建立循環型社會基本 計畫」時，日本政府將物質流指標納入循環經濟政策指標中，並明確制訂執行期程，

三個重要指標分別為資源生產率、回收再利用率與廢棄物最終處置量，其定義與目標 如下：

1. 資源生產率：指單位物質投入量所產生的 GDP。日本政府計畫該 GDP 由 2000 年每噸 280,000 日圓，提升至 2010 年每噸 390,000 日圓。

2. 回收再利用率：指再利用和再使用物質的數量與總物質投入數量的比值。日本 政府計畫該利用率由 2000 年的 10%，於 2010 年提升至 14%。

3. 廢棄物最終處置量：指無法再利用和再使用，最終成為廢棄物之量。日本政府 計畫該處置量由 2000 年的 5600萬噸，於 2010 年減少至 2800 萬噸。

除了以上三個重要指標外，另建立數個補充指標、偵測改變之指標、驗證指標 等，以下條列各項擴充的物質流指標：

1. 量化指標

(1) 資源生產率=GDP/直接物質輸入 DMI (2) 循環：循環使用率(循環使用量/總物質輸入) (3) 輸出：最終處理量(廢棄物)

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2. 補充指標

(1) 非地球與岩石耗用之資源生產力 (2) 低碳社會

a. 廢棄物 CO₂減量

b. 廢棄物部門溫室氣體排放 3. 偵測改變之指標

(1) 石化資源生產力 (2) 生質資源輸入率

(3) 總物質需求分析(TMR)與隱藏流(hidden flow) (4) 以國際資源循環為基礎之指標

(5) 工業區資源生產力

4. 驗證指標：計算環境負荷、轉換因子等相關盤查方法之發展，以利日後國際合 作與驗證

另外，日本政府也制訂執行循環型社會之成效指標，各項指標條列如下：

1. 設定目標之指標 (1) 廢棄物減廢量

a. 市鎮廢棄物減少量 b. 工業廢棄物減少量 (2) 對循環型社會關注之改變 (3) 提倡循環型社會之商業

a. 提倡綠色消費 b. 提倡環境商業管理

c. 擴充循環型社會商業市場 (4) 個別循環法持續進行 2. 偵測改變之指標

(1) 租賃市場規模 (2) 購物袋重複使用率

(3) 二手貨市場規模、電池回收率 (4) 可重複使用杯子之數量

(5) 地方層級執行物質循環基礎計畫之數量

(6) 執行垃圾付費之地方政府比例、廢棄物減量頂尖城市

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(7) 資源回收設備數量

(8) 市鎮廢棄物回收率、廢棄物收集量

由日本實際經驗顯示，物質流分析方法所計算出的重要指標，尤其是三個量化指 標，是推動循環型社會發展的重要依據。在物質循環的理論架構下，日本建立了不同 層級的循環經濟模式，從企業的小循環，到整個社會的大循環，都有成功的模式值得 各國參考學習。

(三三三三) 德國德國德國德國

德國在物質流分析之成就舉世聞名，其擁有相當豐富的物質流分析經驗，早在 1990 年代中期，即編撰世界第一個實體投入產出表(PIOTs)，此實體投入產出表主要 是仿效該國國家會計系統中的貨幣投入產出表，並將物質流分析納入該投入產出表中。

德國並以物質流分析架構與實體投入產出表為基礎，發展整合性物質能源流資訊系統 (comprehensive Material and Energy Flow Information System，簡稱為 MEFIS)。

1. 實體投入產出表(PIOTs)

整個 PIOTs 分為 60 個經濟生產與消費活動別，成為建構德國實體流會計的主 體架構。 目前德 國國 家主要的 會計系 統包 括環境經 濟會計 系統(Environmental Economic Accounting，簡稱為 EEA)、國民經濟會計制度(System of National Accounts，

簡稱為 SNA)與環境經濟綜合帳整合系統(System of Integrated Environmental and Economic Accounts，簡稱為 SEEA)，由於 PIOTs 發展相當成熟，使得上述幾個會計 系統皆可相容。

現階段德國實體流會計系統中除了以 PIOTs 做為主架構外，另外並涵蓋數個次 模組(sub-modules)。這些次模組包括經濟系統物質流帳(EW-MFA)、 NAMEA 類帳(包 括能源流會計、初級物質流帳、水資源流帳、空氣污染物排放帳、廢棄物流帳、區 域實體流帳等)，未來 NAMEA 類會計將納入營建與交通面積、運輸、環境稅與環境 費之資訊等。PIOTs 僅於 1990 年與 1995 年分別進行編撰，而各次模組(sub-modules) 則固定每年進行編撰，因此各次模組可以做為 PIOTs 的輔助系統。

2. 經濟系統物質流會計(EW-MFA)

EW-MFA主要是由學術界於 1993 年發展出的一套會計系統，其功能在於描述 經濟系統與自然系統間物質交換，可以測量輸入、流出與留存於系統的物質量。德 國首次計算 1993 年至 2000 年的 EW-MFA，並提供聯邦政府 1960 年、1970 年、1980

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年、1990 年四年之物質流會計資料，作為會計系統的輔助資料。整個 EW-MFA 可 以與 PIOTs 系統相容，近期德國並計畫出版國家指導手冊：物質流會計。

整體而言，德國物質流分析可謂各國仿效之前驅國家，目前德國聯邦統計局 (DESTATIS)每年皆提供物質流會計資訊，德國環保署(UBA)並在其公布之環境資料 (Environmental Data Germany)中將物質流指標納入其中，目前有關物質流會計資訊 之相關報告，主要是由 UBA 與 Wuppertal 研究院提出。2007 年，UBA 出版有關剛 果共和國內稀有鈳鉭鐵礦的開採，此研究凸顯對稀有金屬強烈的需求引起的軍事衝 突，並找出現階段可能解決的方法。

3. 指標與政策管理

德國經濟系統物質流會計主要計算的指標包括：DMI、DMC、PTB、DPO、NAS 與 原 物 料 生 產 力 (raw materials productivity) 等 。 其 中 ， 原 物 料 生 產 力 公 式 為 GDP/(DMI-biomass)，其觀念與勞動生產力及資金生產力相近，主要呈現國內經濟系 統中有關非再生資源的使用效率。與國內政策對應，原物料生產力指標可以納入德 國環境指數中，也可以做為德國 21 個永續發展指標之一，在 2002 年德國通過永續 發展策略後，宣示 2020 年原物料生產力將提升為 1994 年的 2 倍。此外，德國政府 也將能源生產力納入政策執行目標中，宣示 2020 年德國在能源生產力方面，將提升 為 1990 年的 2 倍。長遠來看，德國政府若要達到上述的具體成果，該國資源與能源 消耗應降低至 4 倍級(Factor 4)的水準。

(四四四四) 丹麥丹麥丹麥丹麥

丹麥政府並沒有正式的物質流會計計畫，不過丹麥學界在丹麥研究基金會(Danish Research Foundation)、丹麥環保署(Danish Environmental Protection Agency)與歐盟統 計局(Eurostat)的經費支援下，已陸續完成 1997 年至 1999 年與 2002 年至 2006 年的 EW-MFA。此外，丹麥也於 2006 年依據實體供給使用表，編撰較詳細的物質流資料 庫，資料涵蓋 1993 年至 2002 年。丹麥計畫 2007 年底開始將物質流會計納入丹麥環 境會計中，並且定期出版 EW-MFA 資料。整體而言，丹麥在 EW-MFA、NAMEA 與 PIOTs都有相當豐富的經驗。

丹麥有關物質流分析之主導機構包括丹麥統計局(Statistics Denmark)與丹麥環保 署(Danish EPA)。丹麥統計局主要負責物質流分析(MFAs)與實體投入產出表(PIOTs)；

丹麥環保署則負責計算與國家永續發展相關的物質流指標。

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1. 經濟系統物質流會計(EW-MFA)

編撰 EW-MFA 主要是依據歐盟統計局(Eurostat)之方法論，並根據丹麥統計局的 實體供給使用表與物質流資料庫，目前可以取得 1997 年丹麥 TMR 的數據，以及 1993 年至 2002 年 DMI、 DMC 與 PTB 的數據。

2. 實體投入產出表(PIOTs)

1990年開始編撰，以實體供給使用表為基礎，涵蓋 27 個產業與 1600 項產品；

而 2007 年所編撰的 PIOTs 則建立於擴充的實體供給使用表，該實體供給使用表已 涵蓋了 1800 項產品。此外，PIOTs 也建立了產業之廢棄物會計帳。

3. 丹麥國民經濟會計環境矩陣(NAMEA)

此為國家會計中的衛星會計系統(satellite accounting system)，此會計系統主要是 結合經濟、資源與污染等資料，目前相關資源與污染資料包括能源、水、空氣污染 物與廢棄物等。

4. 指標與政策管理

丹麥政府計畫自 2007 年底開始，每年皆發布 EW-MFA 指標，包括 DMI、 DMC、

PTB等。有關政策管理部分，丹麥在其永續發展國家策略報告中，確立了資源效率 化的目標與原則，為達成資源效率化的目標，丹麥政府著眼於能源消耗、飲用水之 消耗、全國廢棄物總量等三項，分析此三項因子與 GDP 的關聯性，以此做為偵測國 家永續發展的重要觀察項目。

(五五五五) 英國英國英國英國

英國於 1999 年開始進行物質流分析，並發展出經濟系統物質流會計(EW-MFA)，

在 2002 年出版的 EW-MFA，其資料庫主要涵蓋英國 1970 年至 1999 年之物質資料，

英國之物質流會計主要是由英國國家統計局(Office for National Statistics ，簡稱為 ONS)主導。物質流會計已納入政府會計之一部分，除政府部門執行物質流會計外，

民間非官方組織也同時進行實體投入產出表(PIOTs)之計算工作。

1. 物質流分析系統

在英國，與物質流相關之三大評量系統包括：經濟系統物質流帳(EW-MFA)、物 質流質量平衡(MF Mass balance)、實體投入產出表(PIOTs)。其中，EW-MFA乃由英 國國家統計局(Office for National Statistics，簡稱為 ONS)主導，2002 年正式出版

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EW-MFA，其資料庫主要涵蓋英國 1970 年至 1999 年之資料，目前更新版本為 2005 年出版之 EW-MFA。ONS 針對 EW-MFA 正著手於幾個方面之研究：(一)間接流之評 估、(二)物質的邊界，研究物質在國與國間進出口貿易活動中所造成之環境衝擊，

並研究可行之評估方法、(三)相關的環境衝擊與毒性權重計算之研究。

2. 物質流質量平衡(MF Mass balance)

2003年英國已完成物質流質量平衡計算，目前物質流質量平衡計畫主要是由未 來論壇組織(Forum for the Future)執行，稱為 Biffaward Mass Balance programme，該 計畫涵蓋特定物質、特定區域、特定部門、與廢棄物管理等四大方向之計畫，可以 協助企業界掌握物質資源在使用時所帶來的環境衝擊。

3. 實體投入產出表(PIOTs)

計算工作主要是由 Stockholm 環境研究院與都市與區域生態機構共同執行，

2005年並發表技術報告書供各界參考。

4. 指標與政策管理

在英國發展的相關物質流指標包括 DMI、DMC、TMR、物質生產力(人均 GDP/

人均 DMC)等，英國之物質指標為國家永續發展指標之一，不過英國政府尚未將物 質流指標納入成為官方之永續指標。在實際之政策執行方面，英國政府目前並未針 對資源使用提出具體的政策目標，不過依循該國永續發展之方向，英國政府承諾致 力於提升該國之資源生產力。

二 二 二

二、 、 、國內物質流研究案例現況 、 國內物質流研究案例現況 國內物質流研究案例現況 國內物質流研究案例現況

國內對於物質流之研究屬於剛起步階段，但對於資源或廢棄物之問題已有不少研究 成果。下表 2 為整理台灣現階段已執行的國家層級物質流的相關研究，研究議題包括重 金屬、廢棄物、能源、天然資源及產品等類別，關注之面向包括下列三點：(一)資源使 用及消耗、(二)資源再利用現況與未來因應對策、(三)對台灣環境造成污染之物質流布 情形及改善方針。以下以鋅(Zn)為案例說明：

中技社與台大研究團隊針對鋅物質曾經進行國家層級物質流布盤查，並得出具國家 整體規劃及發展方向之結論。圖 7 呈現台灣整體鋅循環的現況，工業對鋅的需求來自鋼 鐵鍍鋅處理，占總用量的 61.3%、染料占 20.5%、黃銅占 12.5%，因此在廢棄物資源管 理的體系中，鋼鐵鍍鋅處理的鋅回收會是最重要的一部分。而且分析廢棄金屬占了總鋅

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廢棄的 28.7%，這一部分也具有高度回收的潛力。另外在都市的固體廢棄物(MSW)以及 工業廢棄物中的鋅流量也有明顯的貢獻(71.3%)，然而其組成複雜，鋅含量低，鋅資源的 再生並不經濟。

圖 7：台灣鋅物質流之循環現況 (Ma et. al., 2011)

與全球一樣，鋼鐵工業是鋅在台灣最主要的用途，我們嘗試探討鋅如何投入到鋼鐵 工業與其最後流向，對於國內外產品流動、資源回收、廢棄物管理等整體流布情況進行 細部調查，找出可供問題改善的契機。圖 8 為 2009 年鋅在台灣鋼鐵工業中的流向循環 情況。

由圖 8 所知，台灣電弧爐灰及轉爐灰之鋅含量高，可回收粗氧化鋅作為煉鋅原料。

在台灣，電弧爐灰以旋轉窯爐與 Primus 等製程回收，轉爐灰則是以旋轉熱還原爐(RHF) 回收氧化鋅與鐵。因台灣規範電弧爐灰為有害事業廢棄物，限制其再利用用途，使用電 弧爐灰一度成為各廠的燙手山芋；然而經由分離處理過後的粗氧化鋅不但可以出售，且 副產物爐碴還可以再利用於道路鋪面與水泥製造等用途，這些電弧爐集塵灰，反而變成 了有價的資源。

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圖 8：鋅在鋼鐵工業製程中與廢棄流向 (Ma et. al., 2011)

雖然大部集塵灰中的鋅(約 89%)都可以被有效地回收，但仍有大約 11%的鋅會進入 旋轉窯爐碴當中，其再利用方式將終止其內的鋅之循環，無法再生為鋅金屬，若再加上 轉爐煉鋼的廢棄物用於水泥或級配以及進入掩埋場的部分，2009 年台灣在鋼鐵工業中，

總共流失了近 5 萬噸的鋅。

在鋅回收的部份，台灣在 2009 年電弧爐灰的產量為 14.9萬噸，此量大於全台所有 電弧爐灰的處理容量(8.5 萬噸)，所以有 42.8%的電弧爐灰被暫存在各個電弧爐廠中，所 幸在 2010 年後台灣的處理容量將可提昇至 20 萬噸，不但可以處理每年所生產的電弧爐 灰，也可以消化歷年來的暫存量(總共大約 50 萬噸)。由於國內並沒有煉鋅廠，因此大約 95%的粗氧化鋅出口至中國、泰國、以及日本等國家作為煉鋅的原料。

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表 2：台灣物質流分析相關研究及內容概述 議

題 子

題 發表內容

重 金 屬

鉛

鉛(Pb)為台灣地區使用量最大的重金屬之一，卻屬於毒性有害物質，故本研究藉由物質流分 析方法來量化鉛在台灣地區之流布情況，了解台灣地區鉛之使用情況，並找出環境鉛排放 之熱點，並透過物質流分析與生命週期衝擊評估結合，將鉛之環境排放利用 USEtox 衝擊 評估模式轉換為人體健康與水體毒性衝擊，作為鉛物質管理之參考依據。

砷

砷(As)被廣泛、多元地應用於經濟活動的使用上，但是，砷及其化合物具有致癌及非致癌 之毒害特性，因此在無法有效禁止砷及其化合物的使用下，有必要針對砷進行流布及流向 分析、探討。研究顯示，經濟圈主要使用量為玻璃製造業、水泥業、鉛蓄電池、木材防腐 業以及半導體、光電業等五項產業，在環境砷釋放上，則是以水泥業、煤礦使用、原油煉 解以及金屬礦物冶煉為主要污染釋放熱點。

鉻

鉻(Cr)被廣泛地用在耐火材、表面處理、製革業和染整業等用途上，然而，鉻化合物為毒性 物質，有必要了解其危害程度。 該研究參考相關的物質流研究，建立台灣的物質流網路架 構，及物質的生命週期系統，然後結合風險評估，以健康風險的角度，了解現今對鉻的使 用是否過當。該研究更進一步把環境釋放量，以產業或活動規模分配在各行政區，結果顯 示除了宜蘭縣、南投縣、嘉義縣、屏東縣和東部地區，其他行政區的風險與危害性都超過 安全標準，即為產業過度發展之結果。

鎘

土壤鎘(Cd)污染是台灣嚴重的環境污染事件之一，該研究希望能以物質流的概念，建立一 鎘金屬在台灣生活圈中流向與流量之初步架構，並估計台灣可能之鎘淨存貨增加量。該研 究建立 2000 年台灣從進出口、原料加工、產品製造、市場使用到廢棄物處理階段，鎘金屬 之可能流向與流量，並歸納出台灣高鎘金屬貢獻源主要在鎳鎘蓄電池，以及含鎘塑膠（包 括 PVC、ABS、HDPE、LDPE、PP、PS）兩類產品。

鉛

以重金屬鉛(Pb)、鎘(Cd)為對象，進行家戶垃圾處理處置生命週期物質流盤查分析，評估重 金屬鉛、鎘的含量及流量分布狀況。依盤查評估結果，家戶垃圾處理處置生命週期中，鉛 主要分布於底渣，鎘則以反應生成灰及底渣為主要流向，至於煙道氣中之鉛、鎘量皆甚低。

汞

燃煤發電是汞(Hg)排放至大氣之主要來源，因此，調查國內燃煤發電程序含汞物質之流布 為刻不容緩之議題。該研究採用物質流分析方法，將汞投入來源以燃煤量與煤之汞含量計 算，產出之底灰、飛灰、石膏、污泥及煙道排氣等含汞物質，以質量守恆原理進行估算。

並依實地訪視之中部燃煤 A 廠、B 廠及南部燃煤 C 廠之權重比例，做為估算台灣地區燃煤 產業含汞物質之流布依據。

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議 題

子

題 發表內容

能 源

生 質 能

應用物質流分析與投入產出分析，推估台灣地區產業部門之能源物質投入量，結合綠色國 民所得環境延伸表與能源平衡表，估算能源利用衍生之污染產出量，並延伸生質能物質轉 換概念，估算再生能源物質當量，最後彙整物質流分析與經濟發展指標，探討能源投入與 國民所得之關聯特性。

生 質 能

工業代謝領域中之物質流分析方法可以用於檢視區域資源使用的情況，該研究透過建立生 質能之物質流分析架構，分析了解生質能對國家整體經濟發展的影響。將我國當前所利用 之各類生質能進行初步的統計，並且將生質能之物質流架構結合傳統能源的部分，針對我 國整體能源進行物質流分析，分析結果發現 DMI、TMR、DMC 三項指標均呈現逐年成長 的趨勢。

廢 棄 物

廢 棄 物

以事業廢棄物來看，主要是以工業廢棄物之產量占極大比例，且組成成份也較複雜難處理。

該研究嘗試修訂物質流分析產出面向指標，納入目前台灣物質流分析未考慮之副產品與地 下經濟，擴大工業廢棄物的統計範圍與指標延伸探討，針對製造過程中所產生的副產品循 環，新增國內再生副產品使用率(URRB)、製程副產品可再利用率(RRPB)、副產品使用時間 (BUT)及副產品再利用率(RRB)四項指標。

廢 棄 物

該研究之目的為:(1)修正台灣地區物質流分析架構並更新其資料庫，其中尤以廢棄物之產出 量為探討重點；(2)應用物質流分析與投入產出分析，推估台灣地區產業部門之一般事業廢 棄物產出率；(3)結合一般廢棄物排放帳與國內所得，估算家戶部門之垃圾產出率；(4)延伸 一般事業廢棄物及家戶垃圾產生量之時間序列資料，預測未來廢棄物產出情形；(5)彙整物 質流分析與經濟發展指標，探討廢棄物產出與國民所得之脫鉤現象。

廢 棄 物

採用整體質量平衡法與統計學之算術平均分析方法，推求各本土化之再利用事業廢棄物，

其再利用率和事業廢棄物產出因子，同時採用整體質量平衡法與物質流分析，探討物質流 分析應用於再利用率及產出因子之可行性，期望能將已建立之再利用率及產出因子應用於 事業廢棄物之查核，有效達到事業廢棄物管理目標。

天 然 資 源 / 產 品

石 化 業

該研究是以台灣石化業物料產量及能源使用量為依據，希望透過物質流分析，了解石化業 資能源的使用狀況。於是該研究參照 Graedal and Allenby 在 1995 年所建立的工業生態模 型，將其修改為五個階段的石化業生態模型，並參考詹子慧在 2002 年對台灣石化業工業生 態之研究所運用的部分圖形、代號及計算式，包含了上游物料處理階段、中游物料處理階 段、下游物料處理階段、消費者階段、及資源回收階段。

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議 題

子

題 發表內容

塑 膠

該研究旨在探討台灣地區民生用塑膠塊材物質於生命週期各階段之流動情形。研究步驟以 工業生態調查流程架構，調查民生用塑膠製品生命週期各階段之生產、外銷與存貨數量，

並依質量平衡原理，將各民生用塑膠製品之統計數量均一化為重量單位，再推估各類廢棄 塑膠製品廢棄量與公告應回收項目之回收量分析，最後完成台灣地區民生用塑膠製品製造 業工業生態調查圖之建置。考量限塑政策推行前、後台灣地區的人口成長變化，並對照民 國 88-94 年台灣地區一般塑膠袋及可分解性塑膠袋之耗用量消長情形，明顯發現對塑膠袋 之減量效應僅為政策公告初期，近二年來塑膠袋之耗用量不減反增，政策說帖的預期目標 與事實差距甚遠。

金 屬 罐

進行金屬容器物質流分析。在建構金屬容器工業生態調查評估架構過程中，考量之生命週 期包括金屬原料投入、金屬空罐生產、廢金屬容器回收等階段。其結果顯示，在末端使用 後廢棄回收的金屬容器，回收量有逐年下降的情形。

資 源 生 產 力

台灣地區的物質流分析架構和資料庫已有初步成果，該研究沿此架構進行資料庫的更新與 修正，並以物質流的投入和產出相關指標分析資源生產力。物質流指標的分析結果顯示，

台灣的物質需求大多仰賴進口，近年來物質需求量仍有成長趨勢，污染物質的排放亦是逐 年增加，且物質使用呈現單方向流動，物質循環利用比例不高。以 IPAT 法分解物質流分析 與資源生產力的相關指標，探討物質使用與環境衝擊間的關係，結果發現財富成長是主要 影響物質投入與排放的主要因素，因此，惟有提升國家物質的使用效率或生產力，才能有 效地降低環境衝擊，以兼顧國家經濟、社會與自然環境三者的平衡發展。

液 晶 顯 示 面 板

台灣液晶面板產值市場佔有率達全球 44.2%以上，相對廢棄面板數量於台灣更相對棘手，

該研究以物質流分析方法，針對 2007 年台灣 LCD 面板，包含裸面板與貯存於應用產品中 之面板及其中具資源化潛力之組成分進行流布調查與推估。經台灣面板廠排出之廢液晶面 板不良品達 6971.6 公噸，與回收體系拆解後排出之廢棄面板皆為掩埋處置，換算回收潛力 成分則分別包括玻璃 6,721.3 公噸、塑膠 1,146.6 公噸、液晶 10.2 公噸、ITO 15 公噸，若能 有效將台灣 LCD 面板回收處理後取得前述可資源化資源，除可大幅減低掩埋場地消耗外，

亦可大幅減緩資源枯竭速度，有效減輕環境負擔。

砂 石

該研究乃針對台灣地區的砂石利用課題，以工業生態學中之物質流分析的理論基礎，從台 灣地區砂石蘊藏量、可採量、供需量、進出口量、廢棄混凝土中含量、平均每人和單位土 地面積砂石需求量、總砂石需求、歷年砂石使用密集度與使用效率等面向，一一探討與整 理砂石的過去困境與未來經營之道。

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三 三 三

三、 、 、建立國家層級 、 建立國家層級 建立國家層級物質流資料庫方法 建立國家層級 物質流資料庫方法 物質流資料庫方法 物質流資料庫方法

本章節說明 OECD 所建議國家層級物質流資料架構，能將國家的資源物九流動系統 依各個行業部門以及需求或使用部門進行拆解，並以結構化的帳表做表示(OECD，

2008b)。

(一一一一) 直接及間接物質統計直接及間接物質統計直接及間接物質統計直接及間接物質統計 1. 直接物質統計

為了計算物質在國內經濟圈中的投入量，必需將物品所含之各物質組成加以分 配至使用該物質進行生產之行業部門或最終使用。對於自然資源的投入有兩種作法，

包括開採前及開採後兩種方法：所謂的開採前是將所開採資源分配至資源開採業；

而開採後則視其為加工產品之原物料，而被歸類至使用該原物料行業之使用。以上 二種方法皆符合實體物質投入產出表(PIOT)之計算。

物品包含產品及原物料，產品(包含成品及半成品)的輸入不僅在使用用途上必需 分類，在原物料的種類亦是如此。此分類計算方式簡單且清楚，如下表 3 所示：

表 3：經濟活動直接使用物質統計表

物質種類 經濟活動

生產各類貨品之部門 最終使用種類 PB1 PB2 …… PBn 家戶

消費 公共

消費 資本

形成 出口 國內開採

(DRM)

DRM1 DRM2

… DRMn 物質輸入

(IRM)

IRM1 IRM2

… IRMn 成品及半成

品輸入(IP) IP1 IP2

… IPn 總物質及產

品

DRM1+IRM1+IP1 DRM2+IRM2+IP2

…

DRMn+IRMn+IPn

註：(1)DRM: Domestically extracted raw materials (2)IRM: Imported raw materials (3)IP: Imported semi-finished and finished products assigned to the main type of raw material

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2. 間接物質(隱藏流)統計

隱藏流是指為生產產品所投入的物質，然而卻未成為產品的一部份，即未進入 經濟圈中之量。舉例來說，一輛車之總重量並不代表其所投入原物料的重量，其亦 應包括在製程中之損耗及能源投入。

在 此介 紹 兩 種 最 常 用 來 評 估 隱 藏 流 之 方 法 ， 其 分 別 為 投 入 產 出 表 法 (IOT-approach)及係數法(coefficient approach)。

(1) IOT-approach：第一步為評估國內產品中各種原物料含量；第二步為將物質含 量之投入表與投入產出表(我國又稱產業關聯表)結合。此種方法適用於國內生產 及輸出之經濟體。

(2) coefficient approach：應用於非全國性的產品盤查。理論上，對於以輸出為主之 國家而言，產品係數方法仍是遵循 IOT 架構，然而盤查所有物質投入產品之係 數困難度太高，因此本法以簡化之係數盤查直接使用，並儘可能盤查間接之產 品製造程序。

(二二二二) 經濟物質流會計系統計算經濟物質流會計系統計算經濟物質流會計系統計算經濟物質流會計系統計算

物質流帳(material flow accounts, MFAcc)為物理流量計算，聯合國已於 2003 年推 行 環 境 經 濟綜 合 帳 整 合 系 統 （ System of Integrated Environmental and Economic Accounting, SEEA），MFAcc 追蹤直接(即物質有實際進入經濟圈)、間接及未使用物質 (即該物質並未進入經濟圈，但與物質開採及產品上游製程所造成的環保議題有關)。

相 較 於 SEEA ， 經 濟 系 統 物 質 流 會 計 (Economy-Wide Material Flow Accounting, EW-MFAcc)較能完整指出各種進出國家經濟系統的流動，然而 EW-MFAcc 非物質流 帳表，而是數個相關指標組合的系統，所 OECD 改進其中一種物質流帳表—實體供 給與使用表(PSUT)，使其統計項目更如 EW-MFAcc 具有系統完整性。下表 4 及表 5 分別為其使用表及供給表之盤查範例。