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石化製品退散!永續環保的生物經濟崛起

文/羅濟威|國研院科政中心

文章圖片所有權:pixabay,Created by Unsplash

生物經濟(bioeconomy),是指使用生質來源、或通過生化製程產生具附加價值產品,而產生的經濟活動,這些生質來源或是產品包括了食物、作物、生質材料、生質化學品以及各種生物基質的產品。

有鑑於人類正面臨氣候變遷、環境被破壞、資源的枯竭等問題,持續投入生物經濟相關議題之研究,將可紓解石油資源的縮減、二氧化碳排放量持續增加、以及持續惡化的全球環境汙染問題。

生物經濟除了可解決石化短缺以及環境污染問題外,由於所使用之生質材料取自天然的材料,具有可再生及重複使用之特性,符合當前全球推動低碳工業以及減碳之趨勢。

生物經濟特色為:

  • 生物經濟基礎研究主要以生物科學與生物技術為主
  • 其原料來均為生物類生質資源
  • 生質原料通過生物精煉(biorefinery)轉換成生質能源、生質燃料或各式生質基產品
  • 生物經濟的推動與減少溫室氣體、環境保護、促進科技創新、產業綠色轉型、創造就業收入等密切相關

事實上,目前這項議題已引起各國關注,除了美國、歐盟、日本等先進國家外,包含印度、中國、馬來西亞等新興國家皆投入相關之研究,而專家也預測,隨著相關技術的進步,生物經濟將會對未來產生重大的改變,這使得各國推動生物經濟成為一種必然的趨勢,身為全球一員的我們,勢必會捲入此風潮中。

為了能了解我們在此風潮下之定位以及可行的方向,文中將就不同類型之國家,比較其生物經濟相關政策並進行分析,以作為我國將來推動相關政策之建議。

生物經濟大有可為──各國如何制定相關政策?

有鑒於生物經濟於未來所產生的影響力,世界各國政府都高度重視生物經濟的發展,並確立了生物經濟產業在國家經濟和社會發展中的重要作用及潛力,因而依照國情之不同制定了不同的推動以及優惠政策,使生物經濟能在國內快速發展。

本文除針對歐盟生物經濟政策規劃進行整理外,並介紹了美、日、德三個先進國家之政策發展,並比較各國在其自然資源以及產業結構皆不同的狀況下,其政策規劃方向,以作為日後台灣在相關政策推行上之參考。

歐盟:生物經濟將成優先發展重點

2005 年歐盟首先提出「以知識為基礎的生物經濟」(The Knowledge-Based Bio-economy,KBBE)概念,接著發表《以知識為基礎的生物經濟新視角》(New Perspectives on the Knowledge-based bio-economy)報告(EU Science and Research Commissioner,2005),報告中指出,推動生物經濟發展需符合社會需求與期待為前提。

而在技術發展上,生物技術需與其他技術領域相結合,藉由鼓勵國際合作以及制定相關政策,加速生物經濟市場之開發,此外也建議與里斯本戰略(Lisbon Strategy)、歐盟第七框架計畫(FP7)的相互連結。

2007 年歐盟理事會發表《邁向基於知識的生物經濟》(En route to the Knowledge- Based Bio-Economy)戰略報告(European Commission, 2007)。報告先闡明了生物經濟的驅動力,其次再從生質產品製造、生質能源、食品與營養、生技製藥等領域描述 2030 年生物經濟的發展前景,並對生物經濟相關新概念與新技術趨勢進行了展望,最後討論了生物經濟發展的障礙因素與建議。

2010 年 9 月發布的《基於知識的歐洲生物經濟:成就與挑戰》(The Knowledge Based Bio-Economy (KBBE)in Europe: Achievements and Challenges)戰略報告,對歐洲生物經濟當前市場、就業及其未來發展進行描述,提出了需要整合政策(integrated policy)、研究與創新、支持低碳、可再生產品系統轉換等建議 (Flemish government, Department of Economy, Science and Innovation,2010)。

2012 年 2 月,歐盟發布《為可持續增長創新:歐洲生物經濟》(Innovating for Sustainable Growth: A Bioeconomy for Europe)(European Commission,2012)戰略,此戰略表明生物經濟將成為歐洲的優先發展戰略,並促使歐盟經濟朝向使用更多永續的可再生資源,並使歐洲社會轉為更具創新性、低碳、永續同時保護環境和生物多樣性的經濟形態轉變。

生物經濟與永續發展—— 3 計畫加大前進步伐

此戰略目的為確保糧食安全、永續管理自然資源、降低依賴非再生資源、舒緩或適應氣候變遷,以及創造就業機會與維持歐盟競爭力。為達成此目標,歐盟提出需發展連貫的生物經濟概念,並擬定了 3 項行動計畫:

  1. 加強研究、創新與技術投資
  2. 增進政策互動與利害相關人參與
  3. 強化生物經濟市場與競爭力,具體內容包括了,加強研究、創新與技術投資,這包含了增加公私部門的投資,鼓勵跨部門或跨學科合作

在增進政策互動與利害相關人參與方面,則是建立生物經濟委員會(Bio-economy Panel)與生物經濟觀察站(Bio-economy Observatory),除了協助生物經濟發展之推動外,並定期評估、更新生物經濟發展策略。

在強化生物經濟市場與競爭力方面,除擴大市場外,並設立整合性與多樣化的生物精煉、示範與試點工廠物流網,包括必要的串連使用生質能與廢棄物的物流與供應鏈,並在歐盟建立生物基礎產業的研究與創新公私夥伴關係 (European Commission,2012)。

歐盟《展望2020》(Horizon 2020)(European Commission,2014)計畫進一步加大對生物經濟的關注與投入,在三大優先領域之社會挑戰領域項目下,計畫投入近 40 億歐元於生物經濟相關項目,其目的主要將歐洲產業導向低碳、高效資源利用和可持續發展,並將推動傳統工業生產過程和產品轉型。

產業缺口,生物經濟成歐盟工業新方向

藉由促進陸地和海洋可再生資源的可持續生產,通過生質精煉製程,生產各項食品、生質產品、生質能源,進而降低對石化資源的依賴,增強應對氣候變化能力,創造新的經濟增長和就業機會。

整體而言,歐盟之生物經濟發展策略,主要由 3 個基礎目的延伸:

  1. 技術的投入、研究與創新
  2. 政策協調與政策相關者
  3. 市場發展

相較於 PF7,Horizon 2020 增加投入於「糧食安全、永續農業、海洋與海事以及生物經濟」相關議題之資金,鼓勵持續發展研究和創新,使歐洲獲得未來相關市場領導地位。

另外鼓勵公私部門協力(Public-Private Partnership,簡稱 PPP)也為生物經濟推動策略之重要項次,藉由方案的推動,可以完整規劃、或解決生物經濟推廣於工業之相關問題,吸引業界的投入,使歐洲取得工業領導地位。

除基礎技術研究投入外,歐盟也設立生物經濟之專門委員會,除可確保政策之連貫性,亦可提供跨部門以及跨學科的政策建議。歐盟也透過研討會及相關推廣行動,強化對於生物經濟議題政策相關者之對話。

而在市場發展方面,則是著重於標準化之建立,歐洲標準化委員會( European Committee for Standardisation,簡稱 CEN)便負責了制定各項生質產品之檢測方式及標準,也推動相關知識之移轉、實驗專案以及合作倡議目標。

德國:有創新也有保護

2010 年,德國聯邦政府通過《國家生物經濟 2030 戰略研究》(National Research Strategy BioEconomy 2030)(Bundesministerium für Bildung und Forschung [BMBF],2010),旨在使德國成為生質產品、生質能源、生質精煉和服務的研究和創新中心,並滿足對全球環境、氣候以及資源之保護責任。

該戰略訂立了 5 個發展方向,包括全球糧食安全、生產健康且安全的食品、確保永續的農業生產、發展生質能源、工業再生資源,並提出應用領域和生物經濟價值鏈之相關發展措施。在戰略執行上,德國首先制定政策推動清單,藉以作為促進生物經濟相關行動之依據。

此外更補助可再生資源、工業生物技術、農業科學以及對技術強化和加速轉移措施的計劃,並希望能夠成立相關新創公司與示範工廠,並藉此形成產業聚落。

在基礎學研推動上,德國強化教育和開發訓練課程,並鼓勵跨學門以及國際合作,且為了使利害相關人能夠了解生物經濟發展之必要性,故在此戰略研究也將展開與社會對話。

制定生產標準,8 原則保護農業安全

在 2013 年,德國政府批准了新的生物經濟政策《國家生物經濟政策戰略》(National Policy Strategy on Bioeconomy)(Federal Ministry of Food and Agriculture,2013)。該戰略更為完整地提出推動生物經濟所需遵循的 8 個原則,包含了:

  1. 糧食安全優先
  2. 尋找生物經濟高值潛力
  3. 強化生物經濟競爭力
  4. 確保高素質專業人才之訓練以及培育
  5. 改善商業化之關鍵技術
  6. 滿足社會需求並承擔保護環境與生物之社會責任
  7. 補強政府部門管理薄弱區域
  8. 推動政治、經濟、科學與環境之合作

其中研發及政策規劃重點,主要聚焦於增加與穩定可再生資源的生產及供應,提高土地資源應用效率,在不影響德國國內農村發展以及糧食安全之前提下,將促進生質原料進口,使生質再生原料之供給能夠更加穩定。在產品的應用上,則是尋求加速技術發展步調以及鼓勵產品創新,此外制定各種生質產品之國際標準以及認證,以便帶動生質產品市場之成長。

日本:再利用生物原料政策成永續關鍵

日本於 2009 年,提出《促進生質原料利用基本行動方案》(Basic Act for the Promotion of Biomass Utilization),旨在全面推廣計劃生物原料利用政策,使日本達到永續的經濟社會,其行動包含促進使用生質資源、明定政府及地方之職責、規劃促進生質原料使用計畫。

此外日本亦設置全國生質政策委員會,進行生質產業之推廣、建立生質原料應用技術、以及提升效率,藉以改善溫室效應、農村經濟、能源問題以及增加競爭力(農林水產省,2013)。

日本於 2014 年接著推出《促進生物原料使用國家計畫》(The National Plan for the Promotion of Biomass Utilization),此計畫則建立生質原料使用相關執行方針,除建立各項連結政府與地方政策,以促進農林漁業之生質原料使用外。並對基礎建設、技術開發以及人才培育提出相關政策。

在計畫中,同時訂立了生物經濟中長期之規劃、以及相關基本技術發展方針,除探討各種生質原料之可能性以及使用率外,也規劃了發展纖維素醱酵技術、下世代之生質燃料、高值化產品、生質塑膠、生物原料蒐集以及儲存系統等中期發展議題,而遠程目標則著眼於發展生質精煉聚落,以及使用第三代生質原料——藻類,為其未來發展目標。

提升綠色工業,「藻類」成發展目標?

2012 年,日本接著提出《生物質產業化戰略》(The Biomass Industrialization Strategy),其目標希望藉由生物及商業化技術之提升,發展綠色工業,並提升可再生能源供應的比例,該戰略之執行策略,包含:

  1. 加速下一代生質技術開發:例如:纖維素酒精之醱酵技術、微藻提取技術之開發
  2. 創造市場及需求:其推動方式包括減稅、碳信用系統之使用(Carbon Credit System)、發展高值生質產品
  3. 生質原料供應策略:此部分最主要目的為保障生質原料能夠穩定的供應,投入項目包括,使用多樣的生質原料來源、生質廢棄物之使用以及建置蒐集與運輸系統、強化農業與森林生質原料管理、建立有效率的生質原料蒐集以及運輸系統、對高產量以及易於降解之能源作物或植物之研究
  4. 廢棄物生質原料具體策略:此類生質原料包含,木材類、廚餘、汙泥、動物性殘渣以及生物燃料,依據原料特質不同,規劃其轉化為燃料或是能源使用
  5. 全面性的支持政策:建立生質工業產業永續的原料供應系統、透過共同合作方式使生質產品製造鏈產業化
  6. 海外戰略:發展下一代技術及商業模式,並對亞洲區域進行推廣 (農林水產省,2013)

美國:期望以生技帶動就業

美國白宮於 2012 年 4 月 26 日為了創造經濟成長以及解決社會問題,發表《國家生物經濟藍圖》(National Bioeconomy Blueprint),其內容涵蓋了各種生物經濟的投資組合,並宣告未來美國將以生物技術為首的投資、研究與商業經濟活動列為優先支持的對象,期望藉由發展生物技術研究創新與商業活動,改善國內就業率下降及帶動經濟成長(White house,2012)。

因此,白宮科學與技術政策辦公室(The White House’s Office of Science and Technology Policy, OSTP)便於 2011 年 10 月起開始向生物醫藥、生物科技相關產業及研究機構徵集意見,歷經半年的規劃,始產出此部發展藍圖,而美國的經濟藍圖提出了 5 大戰略目標:

  1. 強化研究發展:支持各項研發投資作為未來生物經濟的發展基礎
  2. 促進技術移轉:促進生物技術發明的市場應用與商業化,包括加強轉譯和監管科學
  3. 減少法規障礙:改革並發展相關規範,以減少法規障礙、增加規範程序的效率與可預測性,並降低成本,同時保護人類與環境健康
  4. 發展人力資源:更新培訓計畫,並調整學術機構對學生訓練的獎勵機制,以符合國家與產業發展的勞動需求
  5. 增進伙伴關係:支持公私夥伴及競爭前合作關係的發展,使競爭者可以集中資源、知識,並從成功和失敗中學習專業技術

生物經濟發展有哪些要點?美國全都布局了

「國家生物經濟藍圖」對美國未來生物經濟發展的策略及具體做法看來,其內容相當廣泛,從促進各種生物技術的研發投資、生技成果商業化運用、產品上市管制鬆綁、科技人員培育,再到公私部門合作的增進,完整涵蓋了整個生物技術產業發展的各個必要環節。

另外,對應於此規劃藍圖,雖然美國農業政策並無明定發展生物經濟項目,但其內容也包含了鼓勵農村發展商業規模之生物精鍊廠,以生產生質燃料以及各項生質原料之供應,而在  2014 年之農業法修正案,更是強化對用於生質能源生產之生質原料、或植物之研究,而這些協助計畫皆能有效的提供協助或補足規劃藍圖之不足處。

起跑點高低大不同,自然資源成發展基準

綜觀各國生物經濟推動策略上,政策相同處分別為:把發展生物經濟提升至國家戰略層面、政策的優惠和扶持、鼓勵公私部門合作、支持基礎研究和創新,以及建立穩定之生質來源供應系統,並結合生質精練系統構成完整之產業鏈。

但由於各國自然資源以及所面臨之問題不同,故在政策的推動上也有所不同。以歐盟為例,生物經濟之推動主要重心放在如何取代石化燃料、以及減少溫室氣體兩部分,另外也希望發產一套新的製程技術將生質原料轉換各式生質產品。

美國這類自然資源豐厚的國家,便會將生物經濟策略主軸結合森林以及農業政策,發展森林或農產品資源製造各種相關產品,如顆粒燃料、生質酒精以及生質柴油產品,或是結合相關產業,使其產品高值化。

另外自然資源較為短缺之國家,如德國及日本,因具有優良的工業產業結構,則會將重點放在藉由生物經濟推動工業產業再造之目的,以及增加生質能源轉換或利用效率。

此外,為了取得更多的生質資源,這些國家也嘗試尋求與新興國家合作,藉以取得豐富穩定的資源,另一方面,在強化國內原料供應部份,他們也投入一些新興技術研究開發各種生質廢棄物再使用方式,藉以再強化原料來源的穩定供給。

規劃不全面!台灣應該怎麼做?

而台灣雖早於 2009 年便以提出相關之生技規劃策略,之後陸續提出各種生技產業行動方案,但其內容偏重於後端產品高質化之開發,建議我國在生物經濟之推動上需做全面性之規劃:在短期規劃上先投入資源,並鼓勵基礎生物技術之創新與研發,營造有利之產研環境,並培育人才。

此外設立專職部門推動,並規劃各種跨部門及跨領域整合之相關政策,使其能有效整合運用投入之資源,而制定生質認證以及鼓勵使用生質材料產品,皆有助初期生物技術發展。

在中期規劃上,可朝向搭建產學研合作平臺、生物技術產業連結以及科研設備共用平台,來推動我國生物技術的創新,並營造知識分享、鼓勵創新之技術發展環境,未免因對生物經濟之錯誤認知影響其發展。

生物經濟相關資訊以及知識之推廣也為此階段之目標,主導部門需主動建立與廠商及民眾溝通之管道。此外,藉鼓勵國內研究單位與國際廠商合作,也將有助我國技術能與國際快速接軌。

在後期的推動上,以建立生物經濟市場策略為主,內容涵蓋了生技成果商業化運用、產品上市管制鬆綁、科技人員培育等項目,再到公私部門合作的增進、原料供應系統之建立,使其完整涵蓋了整個生物技術產業發展的各個必要環節。

(本文授權改寫自:國研院科政中心 科技政策觀點網站各國生物經濟政策發展與趨勢

參考文獻:

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  8. White house.  (2012). national_bioeconomy_blueprint_april_2012.pdf. Retrieved June 16, 2015, from https://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/national_bioeconomy_blueprint_april_2012.pdf
  9. 農林水產省.  (2013). Biomass Town. Retrieved June 16, 2015, from http://www.maff.go.jp/e/biomass.html
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