逢甲大學碳資產管理與認證中心顧問 廖光陽
碳盤查在最近一年受到關注的程度非常高，許多企業基於不同的理由已經紛紛逐漸展開規劃。不同的企業規模，所採取的盤查策略與手段也不盡相同，但究其盤查理由基本上以因應面對邊境碳費、滿足供應鏈要求與滿足法規要求等三大類為主。
前述三個理由，雖然企業均處於被要求之被動狀態，但追根究底其背後的根本的原因，則是要邀請全球企業參與阻止或者減緩持續大量碳排放所造成的氣候變遷議題之正面積極的因素。受工業革命影響，19世紀末以來人為碳排放迅速增加，這種增加的原因是工業產品引發了地球表面的溫度升高。了解碳排放與全球變暖之間的關係並不像表面看起來那麼複雜，《自然地球科學》發表的一項研究中確定，1千萬億噸的碳排放導致地球平均溫度升高約1°C。
為了減緩因為溫室氣體排放造成溫室效益而使氣候變遷導致人類生存環境持續改變進而影響企業的運營，聯合國開始要求全世界所有企業一起參與逆轉工業化對地球環境的不良影響。因此，多數企業以對其企業內部產品與組織之碳盤查作為起手勢，參與加入了救地球的行列，但是然後呢？接下來該做什麼？這是多數企業完成碳盤查後，所共同產生的最大疑慮。雖然企業經過碳盤查之後知道碳揭露用於找到減排方向，但是完成盤查的企業越來越多，真正可以減少的方案，除了更換省電設備與使用綠能，剩下可用方案與選擇卻很少。
以切削工藝為例，其於工業部門、機械製造產業裡佔有不可或缺的重要地位，如何降低切削加工生產過程中的能源消耗是綠色製造中一個至關重要的問題，亦即，若能通過降低碳密度來提高資源利用率，而達到切削製程之整體碳排放之減少，應可對於機械產業之減碳有顯著幫助。
下圖1為Congbo Li（REF.1）在2013年對切削加工設備之排放源，做了系統性的研究，圖中顯示，切削機切設備的主要排放源包含外部電力能源輸入(Energy conversion for machining system)、原物料輸入（Material processing system）、產出的廢料（Removed material processing system）、參與加工過程的配件（例如切削液、刀具及其他）等。在切削製程中，產生碳排放的總數CEms可以如以下公式(1)：
CEms = CEelec + CEtool + CEcoolant + CEm + CEchip ，
其中，
CEelec代表外部電力能源輸入的碳排放；
CEtool代表製程中刀具消耗的對應碳排放；
CEcoolant代表製程中切削液/冷卻液之碳排放；
CEm代表製程中消耗原物料之碳排放；及
CEchip代表製程中產生之廢料之碳排放。
減碳，對於企業經常是一個需要投入大量資源的過程，例如更新節能的設備、安裝綠色能源等投資，這樣的投資對於中小企業而言是一件困難的抉擇難題。中小企業一方面需要顧及供應鏈對於減碳的要求，一方面需要則需要考慮手上資源是否足夠。然而，在不添購新的設備的限制下，切削製程產業是否能找到其他的減排手段呢？其答案是肯定的。跟所有改善製造流程的過程一樣，要做到製程最佳化（精實管理），手段只有減少浪費與提昇效率。
Li的論文中，展演了切削製程條件之優化，可以有效降低總體能源消耗和減少碳排放。通過這種方式，優化製造工藝並將能源消耗和碳排放值降至最低，是可以協助中小企業在減排之路減少痛苦。經其實證研究顯示，適當的切削速度，對於整體的碳排放有決定性的影響，如圖2所示，在其他條件（頻率、深度等）固定下，僅改變切削速度，就對整體的碳排放可降低30%左右的成效。而且，由圖2也可以知悉，切削製程中，主要的排放源為刀具、冷卻液與外部電力，其中，刀具之碳排放與轉速呈現正相關，冷卻液則呈現相反的趨勢。再參考圖3，其可以很明顯的得知，透過調整適當的製程參數，可以在不用添購設備的前提之下，找出最低的碳排放製造參數。
除此之外，Ali的近期研究也顯示，切削製造過程中使用的切削刀具的設計對降低碳排放值具有顯著影響，因為它會影響其功率。因此，優化製造過程中的切削參數變量，對於切削產業之碳排改善仍有許多可以努力的方向。雖然透過研究結果顯示，企業是有機會在製程中，找到更佳、更低碳的製造方式；但是，這些手段在過往並不受到企業經營者的青睞，其主要原因無非是因為企業主都不喜歡隨意更動製造參數；然而，在減碳大時代趨勢不變的未來，現在實是企業主必須思考此一路徑的時間。
參考資料：
[1] Congbo Li et. al., Quantitative analysis of carbon emissions of CNC-based machining systems, Networking, Sensing and Control (ICNSC), 2013 10th IEEE International Conference on
[2] Ali Kemal Cakir A new approach to minimize carbon emission rate in turning processes, International Journal of Low-Carbon Technologies, Volume 16, Issue 4, December 2021, Pages 1444–1452,