撰文/郭瑀琁

在當今全球面臨自然資源枯竭、環境污染和氣候變遷等多重挑戰的情況下，各國經濟體正積極尋求實現經濟成長與可持續性發展的平衡策略（United Nations Environment Programme, 2023）。臺灣也承受年平均氣溫上升、廢棄物處理等問題，國家發展委員會也將「2050淨零排放」作為目標，因此實現淨零碳排目標成為當務之急。全球產業供應鍊已正式進入所謂的「綠色淘汰賽」時期，其中經常被提出的解決方案，是將當前的線性經濟轉變為循環經濟（Lehmann et al., 2022）。隨大眾對於環境議題和生態足跡的整體意識的普遍提升，循環經濟已被認為是不可逆轉的全球趨勢（European Commission, 2019）。

隨著進入工業4.0的變革浪潮，產業從根本顛覆過往傳統製造思維並應用在產品生命週期的各環節，重新思考包含前端的原料、設計、市場、研發、生產、及後端的銷售服務，甚或是消費者產品使用反饋。工業4.0的本質在於推動產業的循環經濟商業模式，有助於資源、資產與設備進行加速循環來創造新的價值（Rosa et al., 2019）。在科技與技術的幫助下，產業在探尋多樣化生活應用場景的同時，也能兼顧全球永續發展之推動與實踐。

設計精神以人為本 打造 C-STONE 創新循環塗料

創新材質的發展過程需與產業趨勢和技術緊密結合，並在複雜的環境及社會議題下整合跨領域專業知識和技能，以提出適合的解決方案。設計思考（Design Thinking）是一種以人為本的設計精神與方法，著重於人的需求與行為，亦兼顧科技或商業的可行性（Brown, 2008）。這項結構性的創意思維工具有助於協助企業探索各種創新議題的解決方案，從對人的深度理解出發，挖掘未來循環材料的機會點。

圖一：以設計思考（Design Thinking）驅動石材創新流程 資料來源：本研究整理

2023年，台灣設計研究院與財團法人石材暨資源產業研究發展中心展開合作研究，將設計思考方法導入產業創新，為循環材料創造市場價值。研究中初步提出「設計驅動的材質創新流程」，以材料驅動設計理論（Material Driven Design，MDD）強調將材料置於設計過程的核心，不同於傳統的問題、功能或形式導向，讓材料本身成為專案的出發點（van Bezooyen, 2014）。通過四個主要步驟，包括（1）瞭解材料：技術和體驗特性分析、（2）創建材料體驗願景、（3）實現材料體驗模式、（4）設計材料/產品概念，將這樣的設計路徑應用於材質創新，以提升產品的功能性與附加價值，並增強市場競爭力。

探索石材工業裡的循環經濟契機

在建築中，為因應不同時期的流行與建築機能與風格，石材市場需要十分多元的選擇，臺灣本身生產石材主力為大理石、石灰石、蛇紋石與花崗岩，並沒有足夠多元種類的石材開採足以提供市場創新與多樣化需求，多須仰賴進口，而加工與運輸時因機具切割產生大量耗能、且中間有開採與加工失敗風險、多有損耗，因此業者多向國際尋求更價格相對較低的貨源；未來全球石材生產將越來越集中在中國、印度、土耳其、巴西、義大利和西班牙為主的少數國家，前十大石材大國的產量占世界總產量的83%左右（Mordor Intelligence, 2022），而衍生之污染與工安問題也十分嚴重，目前全球除了石材開採與製程優化、亦同時發展新材質如人造石(Acrylic Solid Surface) 與施工工法規範 (Vierra, 2021)，希望減少資源耗損、製程耗能、工安、汙染與廢棄物處理問題。設研院2023年度與石資中心合作、並於後期鏈結成大昶閎科技股份有限公司（樂土），進一步探索如何發展石材石材加工產業裡的循環經濟。

為了解材質選購與加工工法選擇之實務面如何進行，選擇透過文獻整理與產業專家訪談的方式，研究初期邀請品牌商、工業設計師、石材專家、塑膠專家等進行訪談，檢視產業供應鏈從研發到銷售的流程，發現由於材質推廣需仰賴材質與工法組合後才能進行應用效果示範，材料的發佈若單仰賴功能特色及適用性，難以實現其商業成功和廣泛使用， 引發有意義的用戶體驗(meaningful user experiences) （Karana, 2009 ）。故在目標呈現效果定義前，需進行終端使用者應用情境與喜歡的效果偏好調查，方能決定目標呈現效果；而材質與工法的組合效果仍須仰賴有計劃的測試與多元的紀錄、方能提供設計規劃與銷售端推廣，且材質需有穩定的原料來源以及價格，才能推算材質商業化應用可能。

添加廢棄蚵殼促進餘料循環再利用

當品牌創新時，若想降低進入市場的風險，則需要在掌握目標使用者或消費者的產品應用情境下，進一步參考材質物理特性表現、材料供應來源、材料與加工方式組合變化表現、即時供應價格等綜合資料，進而減少創新材料的化學性變因、單純化供應鏈與模具開發成本，以期能盡早以原型進行人因測試後再修正設計。因此若想吸引產業投入創新材質研發，應妥善運用設計進行使用者應用情境探索與描繪、邀請跨領域專家評估加工需求與創新可行性，方能進一步討論如何選擇起始材質後進行改質和創新。本研究初步針對三個面向進行研究開發，分別為：塗料原型開發、石材汙泥改質、天然顏料與含鈣塗料實驗，進行創新材質應用型態可能的探索。為求研發初期即了解市場趨勢與使用者需求，邀請室內設計、產品設計與工藝師等進行手感與調色實驗：運用蛇紋岩、大理石、花崗岩3種基底材質與色粉與天然含鈣材質蚵殼進行混合後，運用鏝抹技術進行購物空間牆面試塗，以進行調色後色彩偏好、與市售既有塗料選項之差異性分析、選購考量與未來運用情境發想，完善「設計驅動的材質創新流程」的第一階段應用情境拆解與問題定義、並透過4場工作坊進行原料研發方向的調整與操作手感體驗，進一步調整塗料原型。

通過國家標準檢驗的環保循環塗料 C-STONE

工作坊以實際牆面提供設計師親自體驗材質特性與手感並進行放置一段時間後觀察其顏色變化，發現 3種基底材質混合使用後，乾燥時色澤差異十分明顯，各基底間顆粒混合大小差異與所混合之蚵殼顆粒，皆影響成品紋路變化。天然材質還有乾燥後色彩間變的不穩定性，故本研究將參考使用者意見回饋，進一步調材質比例與配方進行進入市場測試前的準備。其中大理石汙泥循環塗料，並已於2024年1月通過CNS8082室內用薄塗紋理裝飾材檢驗；由於 C-STONE 中有高達50%的成分來自花蓮石材場的汙泥，這不僅解決石材餘料去化的議題，同時也為石材汙泥提供高質化的再利用方案。由於原料來自於臺灣本地，也有助於降低運輸過程中的碳排放。

圖四：本案循環塗料施於舊物模擬 資料來源 AKAMU

石材常被用在裝飾地面及牆面，但是價格高昂且笨重，本研究將持續探索石材加工產業裡可能發展的物質循環，讓石材以一種更輕盈、創意自由度更大的形式回到建築及室內設計中，減少其他材料的開採及消耗，讓更多使用者可以將循環永續的概念融入生活。

＊欲進一步合作請洽

台灣設計研究院 設計研發組 郭瑀琁研究員

Email：jessica_guo@tdri.org.tw

參考資料：

1. United Nations Environment Programme. (2023). Annual Report 2022. https://wedocs.unep.org/bitstream/handle/20.500.11822/41679/Annual_Report_2022.pdf?sequence=3

2. Lehmann, C., Cruz-Jesus, F., Oliverira T. & Damásio, B. (2022). Leveraging the circular economy: Investment and innovation as drivers. Journal of Cleaner Production, 360.https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132146

3. European Commission. (2019). Report on the Implementation of the Circular Economy Action Plan. https://doi.org/10.1259/arr.1905.0091

4. Rosa, P., Sassanelli, C., Urbinati, A., Chiaroni, D., & Terzi, S. (2019). Assessing relations between Circular Economy and Industry 4.0: A systematic literature review. International Journal of Production Research, 29(3), 300-313. https://doi.org/10.1080/00207543.2019

5. Brown, T. (2008, June). Design Thinking. Harvard Business Review. https://hbr.org/2008/06/design-thinking

6. van Bezooyen, A. (2014) Materials Driven Design. In E. Karana, O. Pedgley and V. Rognoli (Eds.), Materials Experience: Fundamentals of Materials and Design (pp. 277- 286). Butterworth-Heinemann.

7. Mordor Intelligence. (2022). Stone and Tile Adhesives and Sealants Market Size & Share Analysis - Growth Trends & Forecasts https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/stone-and-tile-adhesives-and-sealants-market

8. Karana, Hekkert, & Kandachar, . (2009). The Design-driven Material Innovation Methodology: Conference Paper e: Systems & Design: Beyond Processes and Thinkin https://www.researchgate.net/publication/305726362_The_Design-driven_Material_Innovation_Methodology