中華鋪面研究室

 他山之石—荷蘭成為全球瀝青再生模範的三個原因 老天給的環境、政府頒布的政策、相關人的努力和創意 自然資源不足的先天環境驅動，國家政策支持營造利於再生的環境經濟條件，熱拌廠掌握恰當時機很爭氣地投資新設備及新技術確保品質。 圖1、荷蘭的熱拌再生廠在拌合塔加設順流式刨除料加熱爐 (圖片來源：BESIX Infra網頁) 與臺灣類似，荷蘭的熱拌廠大都是分拌式，再生採用的工法是在拌合塔加設順流式刨除料加熱爐，如圖1所示，刨除料(Recycled Asphalt Pavements, RAP)經烘熱至約130℃暫存計量後加入拌合機內與新粒料拌合，消除採用「拌合機內熱傳導法」的新粒料超高溫及大量水蒸氣的問題。據統計荷蘭2015年運營中的44座熱拌再生廠中有38座有此類順流式刨除料加熱爐，可以添加政府規範至多50%RAP。 分拌式廠因一盤一盤分開拌而容易應付多變的產品類別需求是重要的優點外，購置費較高、維修保養費用較高、耗能耗電、甚至品質控制都比不上先進的連續式烘乾加熱拌合鼓(Dryer Drum Mixer, 詳參作者另文 熱拌瀝青廠的發展趨勢 )；加裝設的順流式刨除料加熱爐則有烘乾效率較差及爐內葉片堆黏不易保養的困擾。從2007年開始荷蘭從美國引進「內外雙筒烘乾加熱拌合鼓(double barrel drum mixer)」，常溫RAP直接餵進拌合鼓內外筒間的攪拌艙。 如圖2所示，轉動的內筒以三種不同的葉片設計提昇烘乾加熱效率： 調控區葉片：迅速將粒料缷入筒中並且打散粒料中的團塊； 播散區葉片：確保筒中粒料均勻散布於受熱氣流中； 燃燒區葉片：避免粒料碰觸阻礙火焰燃燒但需持續散布粒料以便極大化輻射熱效率。 圖2、內外雙筒烘乾加熱拌合鼓的內筒以三種不同的葉片設計提昇烘乾加熱效率[1] 外筒包在內筒燃燒火焰端外緣形成拌合艙(mixing chamber)，新粒料在內筒烘乾加熱至超高溫後由末端缷出至拌合艙與新加入的刨除料混合，混合料不被提昇過半圓高，拌合只在內外筒空間的下緣約1/4圓周處進行，減少葉片堆黏，內筒的高溫輻射熱充份利用作新舊料熱傳導的熱源，經由適當設計不同區段的拌合葉片角度使得混合料邊拌合邊向缷出槽推進，如圖3所示；此拌合艙產生的蒸氣与藍煙抽往燃燒器再燒，使得尾端廢氣中的有機物量較低，此種拌合廠在刨除料添加量高達50%時也不會有明顯的有機廢氣；新瀝青噴入的點可以調...

 飃洋過海的廢輪胎-印度的後院熔爐 路透社檔案照片/Edgar Su：2019年8月7日在馬來西亞柔佛州古來鎮(Kulai)的一家廢輪胎裂解廠，工一名工人在走過一條工業廢胎及背後堆滿的廢胎鋼絲[1] 路透社報導(2019/10/18)Trading tires: How the West fuels a waste crisis in Asia(輪胎貿易：西方如何燃起亞洲的廢棄物危機 ) 根據報導環境科學、能源和綠色設計的知名美國非營利新聞網站 Mongabay在2019/9/27的報導 ：印度本身每年產出的廢輪胎量占全球總量超過6%，每天棄置約27.5萬輪胎，目前還沒有完整的處理計畫，不僅如此，印度還從其它國家進口數百萬的廢輪胎用在熱裂解工業；在接受非政府組織的陳情後，印度國家綠色法庭(NGT)已表達對日益嚴重廢棄物問題的關切，並且要求中央污染控制會(CPCB)對此擬訂完整的計畫；NGT也要求CPCB探尋限制廢輪胎進口的方案，以免印度成為全球廢輪胎的棄置場。 後院熔爐(Backyard Furnaces) 在入夜後開始燒從西方進口的廢輪胎，位於北印度的Nabipur不久前仍是寜靜的農村，現至少有12座這種後院熔爐以所謂的熱烈解程序將源源不斷地由西方進口的廢輪胎製成低品質的油料。 根據管理有害廢棄物買賣的「巴塞爾公約(Basel Convention)」，廢輪胎不在有害廢棄物之列，也就是說，除非進口國另有規定，國際上的廢輪胎貿易很少受到限制。對許多發達國家來說，將輪胎運往國外比在自已國內回收要便宜許多，而印度等國家對工業爐燃料的需求旺盛，加上中國製造廉價的熱烈解設備，以及全球監管不力，都助長了廢輪胎貿易。進出口業者表示，廢輪胎進入印度後分別流向切割磨粉處理廠，處理後再利用到鋪路、運動場、及燒輔助燃料的水泥窯和磚窯，但也流向合非及非法的熱裂解廠。印度的汽車輸胎製造商協會估算，大部份的進口廢輪胎流向熱裂解廠。支持廢輪胎熱裂解的人士宣稱這種處理方式是能將廢輪胎轉化為有用油料的較乾淨技術，然而，這種由多種化學品、合成橡膠、天然橡膠組成的複合物，要在控制污染的條件下，經由熱裂解獲得可用油料是很昂貴且難以大規模盈利的。先進的熱裂解廠可能耗資數千萬美元，但市場上販售的中國製設備價格則只要3萬美元。由於大都流向不合當地相關法規的「後院熔爐(Backyard Furnace)...

 飃洋過海的廢輪胎-加州的輪胎悲歌 先進國家的環保法規在1970年代就嚴格起來，有害廢棄物的處置成本高漲，此時正逢全球航運發達，方便廢棄物越境(transboundary)移動，而許多低開發國又急需外國現金，因此，從先進國出口到低開發國的有害廢棄物貿易量迅速成長。「加州的輪胎悲歌」是廢輪胎越境移動的故事。 2016年電子媒體TakePart報導「 廢胎悲歌：加州廢胎再生計畫並未避免環境危害 」如圖1所示。這是恰當的比喻：根據美國太空總署2015年在Nature Geoscience發表的資料，雖然美國西岸在2005至2010年間的空污排放量降低，但空氣品質並未改善，因為同期間在太平洋彼岸中國的空污排放量提升[1]。 圖1、2016年報導的廢胎悲歌：加州廢胎再生計畫並未避免環境危害[1] 背後的故事是這樣開始的… 大火燒出廢輪胎管理計畫 1983年堆在維吉尼亞州Mountain Falls的700萬條廢輪胎燃起的大火燒了9個月，受大火油煙影響的環境問題受到普遍關注，據信是人為緃火的這場大災難改變了廢棄物的處理方式。根據華盛頓時報，滅這場火的代價是在該場址留下84萬加侖的油污水(含69萬加侖油漬)要清理，美國環保署雖然在災難過後馬上將該場址命名為「超級基金場址(Superfund site)」投入大量資源進行環境清理工作，持續了22 年總花費1,180萬美元，終於在2005年8月底在環保署的清理場址名單中除名[2]。該項清理工作的花費主要來自向化學商品徵來的稅支應，2013年10月的「化學與工程」雜誌特以該場大火做為封面，如圖2所示，說明這場大火改變了廢物管理的方法，算得上是重要的哩程碑[3]。 圖2、登上「化學與工程」雜誌2013年10月號封面的1983年維吉尼亞州大火[3] 加州是全美註冊汽車數最多的州，年產廢輪胎量也最大，受到廢輪胎大火的啟發，在1989通過「加州輪胎再生法(California Tire Recycling Act)」，該法案促成「加州的廢輪胎流向管理計畫」如下： 廢輪胎回收許可證：回收業者收運堆存廢輪胎必需申請許可並且受到堆存量的限制， 成立專責單位推動循環再利用：當時成立「加州整合廢棄物管理會(California Integrated Waste Management Board)」(現已更名為加州資源回收部門，CalRecycle...

 澳洲的輪胎產品監護計畫 The National Tyre Product Stewardship Scheme in Australia 圖1、澳洲輪胎監管統計估算的2015-2016全國及各地方分區的廢輪胎處理狀況[1] 高單價的本土再利用占10%，低單價的出口占27%，零單價又會衝擊環境的掩埋棄置占最大宗(63%)；澳洲除了幾個人口較密集的大都市外大都地廣人稀，都市之間像西北邊的西澳、北領地、和 昆士蘭 的遠距運輸成本高，掩埋棄置占比更高， 錯失資源再利用的機會。 廢輪胎資源管理趨勢 依照近代循環經濟的3R原則，世界可持續發展工商理事會（World Business Council for Sustainable Development, WBCSD）旗下的輪胎工業專案(Tire Industry Project, TIP)強調製造高品質且耐用的輪胎，減少廢舊輪胎的產生數量(Reduce)，這些輪胎經消費者使用更換後，則區分為舊輪胎與廢輪胎，舊輪胎是指可以翻新再用者(Reuse)，再製輪胎市場也應維持，至於不能翻新者，才稱為廢輪胎(End-of-Life Tire, ELT)，ELT是可貴的資源，應回收利用(Recycling)，符合廢棄物管理層級的所謂蘭克辛梯子，如圖2所示。 圖2、廢棄物管理層級(蘭辛克階梯) 依據WBCSD TIP的研究報告顯示，全球主要19個國家和歐洲區域（隸屬歐洲輪胎回收和製造協會範圍），每年產生的ELT總量超過2,500萬公噸，每年回收的ELT總量超過1,700萬公噸，平均回收率約69%，回收量最大的國家和地區依序是中國、美國和歐洲。廢輪胎資源的管理機制可以區分為自由市場制、政府收稅管理制、及延伸製造商責任制(Extended Producer Responsibility, EPR)三種，如表1列出不同管理機制的比較，詳參作者另文「 廢輪胎資源管理全球比一比 」。歐盟把EPR聚焦在製造商必須承擔其產品終止使用後的回收、處理和再利用的責任，也就是將將廢輪胎被棄置荒野污染環境的責任歸於輪胎製造商。 表1、現行三種廢輪胎管理機制之比較[2] 澳洲輪胎監護(Tyre Stewardship Australia) 在澳洲這塊與美國本土面積相近可說是地廣人稀的古老大地上，除了部份全胎打包出口及少部份經處理再利用外，每年有大量的廢輪胎...

橡膠碰觸公路之處   將廢輪胎鋪回路面的發源地：亞利桑納州鳳凰城 Where the rubber meets the road，直譯"橡膠碰觸公路之處"，意譯"事物真象揭曉的時刻" 橡膠瀝青的發源故事從1950年代亞利桑納州鳳凰城的麥當勞叔叔說起… 1950年代亞利桑納州鳳凰城市政工程師Charles McDonald在公路旅行拖的尾車頂破漏時嚐試用瀝青貼補；而後為了提升效果在瀝青中添加廢輪胎橡膠粉。 1960年代McDonald替鳳凰城市政道路的坑洞修補發明「橡膠瀝青貼(AR Band Aid Patch)」，由於先將廢輪胎橡膠粉與加熱的瀝青拌合後再施作，稱為溼式法。 1970年代在開裂的舊路面撒播一層橡膠瀝青，再於其上撒布細碎石後滾壓的「碎石封層(Chip Seal Coat)」在鳳凰城和亞利桑納州公路局的道路上使用。(該橡膠瀝青碎石封層工法沿用至今) 橡膠瀝青碎石封層設計原理示意及實際施作照片[1] 1978 出現好幾個橡膠瀝青專利。 1980年代開始拌製鋪築越級配和開放級配橡膠瀝青混合料：由於橡膠瀝青中的橡膠粒與瀝青只有「部份反應」(部份瀝青油成份溶入橡膠分子結構中使之膨脹)，拌合溫度較高，且需減少混合粒料中的砂量來容納橡膠粒，故需與開放級配或是越級配搭配，不應用在一般密級配。 橡膠瀝青(上)與其它瀝青膠泥在視覺上的差異[1] 亞利桑納州橡膠瀝青越級配與一般瀝青密級配比較示意圖[1] 用在越級配時因粗粒料形成的主架構具良好的抗變形能力，高瀝青含量展現的較厚瀝青膜提昇耐久性，而瀝青膜中含有的彈性橡膠粒給予很好的抗疲勞性。 亞利桑納州橡膠瀝青開放級配與一般瀝青開放級配比較示意圖[1] 不同瀝青混合料的組成比例與裹覆瀝青模厚度意圖[1] 用在開放級配時，因高瀝青含量展現的較厚瀝青膜降低鬆散剝落提昇耐久性。 1990年代是否全國強制使用的政策爭論：1993 未搭配適當經費補助的ISTEA強制使用條款引發爭議(詳參作者另文 橡膠瀝青與工廠化橡膠瀝青在各國推動狀況 )；後遺症是這段期間因配比設計或工法錯誤而出現不少「橡膠瀝青的負評」。 1994年ASTM D8明確定義橡膠瀝青，最小胎磨膠粉量為15%。ASTM D6114列出橡膠瀝青(Asphalt Rubber, AR)性質規定；一般橡膠瀝青中：80%瀝青膠泥、20%胎磨膠粉。...

從加州2019年廢輪胎市場報告瞭解廢輪胎鋪路的驅動力 穩定的瀝青鋪路市場 運輸部門的強制條款 容納各種不同的替代方案 持續提供橡膠瀝青補助金 最強外掛：在設計手冊中提出設計需求 圖1、2019加州廢輪胎市場報告封面 加州是全美註冊汽車量最多的州，每年新生44萬公噸廢輪胎，2012年的狀況作為輔助燃料(TDF)只占16.9%、磨粉占23%是擴大市場的主要重點，其中鋪路占約11.3%。翻新再用或無害處理並有效益地應用在其它領域，則仍是相當大的挑戰。加州推動廢輪胎鋪路的歷程詳參作者另文「 廢輪胎鋪路台灣比美加州 」；加州設有資源回收再生部門(California Department of Resources and Recovery, 簡稱為CalRecycle, https://www.calrecycle.ca.gov)，該部門依照1989年通過的California Tire Recycling Act (加州輪胎循環利用法)強制執行ELT的管理工作，緃使聯邦政府廢止ISTEA強制使用橡膠瀝青(AR)的條款，加州仍基於廢輪胎資源再用的議題持續進行，並在2000年通過Senate Bill (SB) 876來擴大加強。在有效益地再用廢輪胎資源部份，也在2003年通過國會338法案(Assembly Bill No. 338)在公共資源法(Public Resources Code)中增列第42703節(PRC 42703)，規定州運輸部門(Caltrans)在興建/養護道路使用瀝青混凝土時，應依一定比例搭配使用廢輪胎橡膠粉(Crumb Rubber Modifier, CRM)，且搭配的比例在檢討效益後應逐年增加。 依據2020年8月發佈的加州廢輪胎市場報告如圖1所示，該報告說明加州廢輪胎清運處理及再生利用產業鏈，如圖2所示。 圖2、加州廢輪胎清運處理及再生利用產業鏈圖 2019年加州產出約518,400噸(相當於51.8百萬個轎車胎，PTE)廢胎，銷往不同的九種市場管道，如圖3所示。美國用的「轎車胎當量(Passenger Tire Equivalent, PTE)」：1 PTE重20磅，2000磅為1噸，所以1噸為100條PTE，故51.8百萬PTE等於51.8萬噸廢輪胎。CalRecycle認定的廢輪胎妥善處理是指廢棄掩埋以外的處理方法，而所謂再生利用則不包括...

 低耗能的新式拌合技術 熱拌、溫拌、半溫拌 圖1、目前瀝青拌合科技走勢是降低拌合溫度[1] 瀝青混合料有熱拌與冷拌之分，若搭配施工方法，則理論上可有熱拌熱鋪、熱拌冷鋪、冷拌冷鋪、及冷拌熱鋪四種，冷拌熱鋪尚未實現外，前三種分別是傳統熱拌瀝青(Hot Mix Asphalt, HMA)、修補用常溫瀝青、及國內較少用乳化瀝青拌製的冷拌瀝青混合料。HMA的品質最高是市場占比最高的材料，但因熱拌熱鋪伴隨高耗能高污染；面對全球減碳的議題，目前的科技走勢是降低拌合溫度，如圖1所示。圖中顯示若將拌合溫度由180 ℃降至115 ℃，則每拌一公噸瀝青混合料可以節省1.5kg燃油(氣)。 溫拌瀝青(Warm Mix Asphalt, WMA) 依據Hasan等人2017年發表的文獻整理[2]，HMA的製程溫度在140℃~160℃之間，屬高溫熱拌故CO 2 及其它溫室氣體排放污染較重，一向是重要的環境議題；近年有所謂的綠瀝青科技(Green Asphalt Technology)，其中以泡沫溫拌瀝青最具永續發展潛力。溫拌瀝青降低拌合及施工溫度，伴隨降低能耗及排放污染，也對鋪路職工健康做出貢獻。一般定義溫拌瀝青(Warm Mix Asphalt, WMA)是指拌合溫度比傳統熱拌低20℃至40℃，但仍超過100℃。如表1所列，泡沫瀝青拌合技術可區分為：製程加水(water-based processes)和帶水摻料(water bearing additive)兩類，後者是在高溫瀝青中加入含水的固體摻料，這些摻料中的水遇高溫瀝青汽化膨脹發泡；前者則直接將少量的水加入高溫瀝青中汽化發泡，使瀝青的體積脹5至15倍，伴隨的表面積增加及黏度降低，使其在較低溫度即能與骨材充份拌合，也能在拌合後在較低的施工溫度滾壓完成。製程加水的泡沫瀝青在與粒料拌合時因仍處於較高溫，泡沫逐漸消散而回復成正常瀝青黏在粒料表面，此時最好不用有過多餘水以防瀝青剝脫，一般可加少量水泥既防剝脫又能在拌合過程中提昇瀝青散布的均勻度。一般而言，製程加水的泡沫瀝青可將拌合溫度降20℃至30℃。 表1、生產溫拌瀝青(WMA)採用的發泡技術[2] 美國發展的內外雙筒組合乾燥拌合鼓，已經具有低輻射熱損(內筒輻射熱供外筒材料加熱)、逆流式烘乾加熱(降低排煙溫度)、可以在較高的鼓內熱氣流速下操作、袋屋的壽命確保(較低溫...