一、介紹

生命週期評估(LCA)，是用以衡量一個評估系統的環境績效的系統性工具(Hauschild et al., 2020; Herrmann et al., 2025)；而伴隨著人類邁向淨零目標，生命週期工程可視為邁向此一願景的系統性方法。現今已有許多研究探討不同產品系統如何邁向淨零，包含氫能(Lejeune et al., 2026)、糧食(Goss & Sherwood, 2024)等相關議題。台灣環境部作為邁向淨零目標的主管機關，並基於LCA方法學制定了台灣產品碳足跡評估的相關辦法及碳標籤等制度，來推廣企業針對產品執行碳足跡評估。

現有的碳足跡評估框架及執行方法，為了簡化LCA建模複雜性及盤查數據的多樣性，往往只針對生命週期階段（即為原料開採、生產製造、運輸配送、使用以及廢棄階段）進行量化與評估，並針對各階段找出熱點提出改善建議。這使得產品系統中關鍵的生產階段，往往採用黑盒子建模方式處裡，亦即將生產階段視為單一製程，將所有BOM表的投入與產出透過分配方式進行量化，這方法雖然簡單快速，但卻可能失去了生產階段關鍵製程細節的量化，同時也極可能忽略了關鍵製程的細節，例如因化學反應產生之直接排放的量化數據。這些忽略的排放多集中於IPCC規範的直接排放源，具體可能包含農作物施肥的氧化亞氮(N₂O)逸散、稻米種植的甲烷排放，以及工業製程的化學反應等，例子則包括了：水泥碳酸鹽類加熱的二氧化碳逸散、半導體製程的PFCs逸散量等(IPCC, 2019)。

LCA如果要真正落實在工程議題上的解決，實際上需要更關注在單一產品系統上的每一個製程細節，特別是即使是相類似的產品產出，也可能因牽涉到多種技術路徑，其排放來源會完全不同；因此對於某些特定產品，需要更細緻的製程建模方法，才有可能抓到完整的排放量數據。本文參考SBTi提出的優先性產品(SBTi, 2025)，包含：鋼鐵、水泥、鋁、化學品、能源產品以及運輸等項目中，選擇了鋼鐵相關產品做為案例，並基於IPCC的標準量化方法，論述為何細部製程的LCA量化，對於這些關鍵性產品有其必要性，同時也有利於後續可比較性的碳足跡評估，以及未來產品碳足跡制度的改善方向。

二、鋼鐵製品的碳足跡評估

評估鋼鐵相關產品需從系統開始。現有的台灣產品碳足跡資訊網中，並未有完整鋼鐵業的系統邊界，有的只是在鋼鐵製品的產品類別規則(PCR)中，然而這些PCR主要是鋼鐵產品的後端製程，但真實的鋼鐵產品排放量，往往集中在最前端的粗鋼，而碳足跡評估會透過背景資料庫來解決，這時各種係數選擇，會大大影響到的評估的結果。

本研究基於IPCC的指引以及台灣中鋼的製程地圖（中鋼公司, 2026），將完整鋼鐵產品的細部製程繪製如下圖1。如前文所述，一般常見的實務產品碳足跡作法，往往採用黑盒子的模型建立，縱使在PCR中有著細部的製程地圖與系統邊界，但在量化過程中，往往會將細部製程直接變成簡單的製造階段，並基於總投入與產出分配，這使得碳排放量化與各細節製程脫鉤，削弱了後續減量策略與熱點分析的效益。

圖1、簡化的一貫式煉鋼的系統圖

2.1 生鐵製造前的原料細部製程之重要性

鋼鐵業最初級的產品為生鐵(pig iron)，其最原始的原材料是鐵礦、石灰石以及煤炭，煤炭先行進入煉焦製程後，透過煉焦爐(Coke oven)轉換成焦炭與焦爐氣，焦炭用於高爐製程，而焦爐氣則用於燒結製程，在燒結製程中投入鐵礦與石灰石轉換成燒結礦，作為後續的高爐配料；上述流程會因為不同鋼鐵廠的流程設計，而有更具能源回收以及循環利用的狀況如表1。上述煉焦與燒結程序在IPCC中，提供了相關排放方法學的指引，以生產法計算時（IPCC Tier 1最差方法）。

表1、焦炭製程及燒結製程 GHGs

如果要使用IPCC推薦最佳方法，則必須基於碳平衡法或者是更高階的直接量測法，本文不提。但從這邊可以看出，每一噸焦炭的最低排放量為0.5123 kgCO₂e/kg 焦炭，而燒結礦也可以得出各自的排放量，在這個環節，我們就可以建立多種產品，兩種製程的數據集，並利用這兩個製程數據，做為下一個產品的計算使用。

2.2 生鐵產品的細部製程之重要性－高爐製程

高爐(blast furnace, BF)是台灣主要生鐵製造核心單元程序，該製程主要原物料為前述焦炭與燒結製程的焦炭以及燒結礦的投入，其製程直接排放是基於化學反應導致，計算方法乃是基於化學式以及碳平衡法計算，其每噸生鐵的排放係數可以從以下的反應式得到：

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

利用單純的化學平衡法，可以得出每噸鐵的排放係數為1.18 kgCO₂/kg 生鐵，但實際上的數值會高於這個數值，這是因為焦炭不僅作為還原劑，還會燃燒當作熱能來源；同時現代也會輔以輔助燃料（煤粉或天然氣），以及石灰石的預熱分解出CO₂，因此IPCC提供之每噸生鐵的排放係數為1.43 kgCO₂/kg 生鐵，注意這個數據其實僅有單純高爐的排放量，並未涵蓋其原料的部份。

我們可以透過2.1節建立的兩個製程計算，加上高爐自身的製程排放，將三個製程匯聚成生鐵的完整製程地圖（如下圖2）。依據世界鋼鐵協會(Worldsteel, 2021)的投入產出比，每生產一噸鋼鐵約需要0.4噸焦炭以及1.5噸燒結礦（非真實數據，僅用文獻代表），在不考慮最原始原物料的運輸與開採排放，以及其他電力或排放源的數據下，其基本碳排放會是約為1.95 kgCO₂e/kg生鐵。

圖2、簡化生鐵製造的製程流程圖

該數值是在三個主要製程都不考慮任何循環回收下的數值，真實鋼鐵廠運作的數值會低於此一數值，具體差異在於物料的投入。例如鋼鐵廠會將上述高爐爐渣進行再投入於焦炭製程，這可將焦炭製程的排放係數進一步降低；而高爐過程的高爐氣，可能會做為高爐本身的熱能來源，同時也可能作為焦炭或燒結製程的加熱來源，進一步降低高爐的焦炭使用量排放量；或者適用於後端軋鋼以及作為場內發電的能源來源。從中鋼公司的公開研究報告可以得知如表2，生鐵排放係數為1.968 kgCO₂e，這是包含了礦砂以及煤炭等物料的開採以及運輸的排放。

表2、中鋼鋼鐵產品碳足跡評估結果，資料來源：中鋼2022法說會

透過上述的細緻製程拆分，我們單單只是做一個生鐵產品的製造，就可以建立多個數據集，包含焦炭製程、燒結礦製程、高爐製程；如果實際工廠還有其他能源轉變的製程，例如汽電共生、高爐熱回收等製程，則光是一個生鐵製造其實就可以建立出多達五個以上的製程資料集，這對於廠商內部資料建立有極大的幫助（注意：這邊不考慮煉鋼廠以外的鐵礦、煤炭、電力、運輸等非廠外背景技術的數據集，一般這種廠外定義為背景系統，往往採用次級資料庫補足數據落差）。

2.3 粗鋼製程(steelmaking)的差異性：轉爐與電弧爐

由於生鐵僅是鋼鐵業的重要初級產品，實際後端應用以粗鋼為主。從生鐵轉換成粗鋼的過程，其主要步驟就是將生鐵再投入轉爐(Basic Oxygen Furnace, BOF)之中，這也是目前台灣中鋼的主要技術(BF-BOF)技術路徑。此外，台灣另一種粗鋼生產路徑，則是採用廢鋼鐵與電弧爐(Scrap-EAF)的方式，前者具備高碳排，但同時具有更好的鋼鐵品質，後者雖然低排放，但受限於廢鋼的雜質，使得產品品質較差；除此之外，如今新的鋼鐵製造程序，還包含以天然氣重組合成氣的NG-DRI(Direct reduced iron)，或者是所謂的氫氣煉鋼(H2-DRI)。除了BF-BOF之外，其他三種路徑均不具有高爐製程，或者是將高爐製程取代為全新製程，依照IPCC建議，現在傳統的NG DRI排放係數為0.7kgCO₂/kg DRI，如果以H2-DRI則將會更低。

鋼鐵製造程序一般有兩大製程，轉爐(Basic Oxygen Furnace, BOF)以及電弧爐(Electric Arc Furnace, EAF)，IPCC公告的排放係數中，BOF主要目的是將生鐵中的碳，吹入純氧使其生鐵中的碳氧化，降低碳含量。IPCC提供的轉爐排放係數，包含了前端所有製程，其排放係數為1.58 kgCO₂/kg粗鋼，扣除掉生鐵的排放係數，大約可以得出每噸粗鋼的轉爐排放係數為0.15 kgCO₂/kg粗鋼，而最佳方案則可以考慮歐盟建議的4.3 %的生鐵的碳，會被氧化進行化學平衡計算，如圖3所示。

圖3、簡化生鐵製造的製程流程圖

而EAF的排放係數則由IPCC公告的預設值為0.18 kgCO₂/kg粗鋼，但要注意，這係數僅包含EAF製程的直接排放，並未考慮電力的輸入排放。如果單純看BOF與EAF的比較，EAF考慮電力投入後，其單元製程的排放會高於BOF，但BOF一般接在生鐵之後，而一般EAF的物料採用廢鋼，這使得使用BF-BOF的鋼鐵排放量會高於EAF，主要原因在於生鐵的BF製程的排放量極高之緣故。

這也說明，在現階段台灣不太具備大規模商業化的DRI以及H2-DRI製程下，所謂低碳鋼材最主要來自於BF以及EAF差異性，而這兩道程序導致最終鋼鐵的排放強度降低，其主要是因為生鐵的使用量。這也是為什麼鋼鐵製品中，任何產品排放係數，都必須明確標註技術路徑，因為不同技術路徑，對碳排放的影響至關重要。

2.4 鋼鐵產品的後端製程差異性

粗鋼完成後就是一連串的鑄造以及軋鋼程序，這過程主要排放來自於電力使用以及加熱，或者是其他廠內的廢熱使用。在IPCC中，並未單獨給予量化的指引說明，一般建模都依賴工廠內部實際軋鋼的投入數據進行建模與量化排放量，但軋鋼程序後的產品具體碳排放強度來自於鑄造軋鋼製程的複雜性，這之中可能包含了多種軋鋼程序，使得產品特性與功能性差異甚大；因此，如果一個鋼鐵製品的軋鋼與鑄造程序越繁雜，理論上電力消耗越高，其產品碳排放強度就越高。

2.5 鐵合金、不鏽鋼以及鋼鐵產品的差異性

鐵合金產品本身是作為鋼鐵產品的輔助物料或添加劑投入，甚少作為大眾產品直接使用，而不鏽鋼則是鉻含量更高的鋼鐵製品，與傳統的中鋼所生產的粗鋼、鋼胚不同。中鋼生產的鋼胚屬於碳鋼類而非不鏽鋼，不鏽鋼的製造程序是基於EAF搭配廢鋼，以及鐵合金練製而成，含有更多其他金屬元素，因此排放係數會更高。現今全球有部分具備BF-BOF的鋼鐵廠，透過高爐鐵水、預處理，不鏽鋼轉爐及精煉(Argon Oxygen Decarburization, AOD/Vacuum Oxygen Decarburization, VOD)等一系列製程完成產品的製造，因此非碳鋼類的含多種金屬元素的鋼鐵產品，其排放源會是鐵合金以及粗鋼等原料投入，以及精煉過程中電力投入，直接溫室氣體排放主要來自於鐵水中的碳含量被氧化的二氧化碳排放，因此直接排放的占比並不會很高。

2.6 鋼鐵類相關產品的小結

由前述文章分析可以得知，鋼鐵產品最主要製程路徑差異在於粗鋼的生產是經由BF-BOF還是EAF製程。由於在BF-BOF的製程路徑下，儘管BOF排放強度並不高，但由於BF有大量的氧化還原，導致BF製程具有相當高的排放；同時為了BF製程，需要有焦炭以及燒結製程，這使得單位粗鋼的排放量會非常高。相較之下，EAF的製程的單位粗鋼直接排放量非常低，且可透過大量廢鋼煉製，縱使本文並未考慮到用電量，但採用EAF的粗鋼製程產品碳排放強度，可遠低於傳統的BF-BOF排放量。

但BF-BOF仍是全球主流，主因是BF-BOF製程路徑的鋼鐵雜質含量最低，品質最高，對鋼鐵需求高品質的產業，仍是以BF-BOF的粗鋼為主；而最低排放量的EAF受限於技術，雜質含量高，且廢鋼仍不供不應求，以及DRI需要更高貴的天然氣，這一切都使得EAF難以完全取代BF-BOF的技術路徑。

最後則是回到鋼鐵產品碳足跡強度的選擇上，許多碳足跡評估在選用鋼鐵材料時，並未充分考慮各種技術路徑，往往僅看碳排放強度選擇係數，這是一種錯誤的係數選用。此外，現有台灣碳足跡的係數，並未要求充分揭露技術路徑，而從本文也可以得知，鋼鐵最初始的物料是採用生鐵還是廢鋼，都會大大影響到評估結果，這都有可能導致使用者誤用係數，或因為錯誤的選用係數導致排放量計算錯誤。固本文建議，牽涉到鋼鐵產品的產品碳足跡，應充分揭露完整的技術路徑，特別是產品中涵蓋多少比例的生鐵與廢鋼、以及煉鋼採用BOF還是EAF的技術(IEA, 2020; worldsteel, 2026)。本文彙整了鋼鐵相關產品可能的技術路徑參考如表3。

表3、現今鋼鐵產品的主要技術路徑

三、結論與建議

3.1 產品碳足跡的技術路徑至關重要

從文中可以得知，部分產品的技術路徑對於碳排放的影響巨大，特別是IPCC中有特別規範排放計算的製程技術，這些包含了工業製程的金屬、非金屬、化學品以及半導體等產業。除了工業製程外，農產品、廢棄物處理其實也都有IPCC指引，這些關鍵性的產品或服務，都需要特別說明技術路徑，才有辦法讓使用者，可以確保選擇的係數是否正確，同時對於係數的透明性也更高。

3.2 製程建模對LCA的應用重要性

從本文可以發現，即使是相類似的鋼鐵產品，由於牽涉到極其複雜的製造技術，會導致排放量有著顯著性區別。除了鋼鐵產品外，IPCC中提及的工業製程（金屬、非金屬、化學品、半導體）、農業產品（例如農作物施肥、稻米甲烷排放），以及廢棄物處理相關程序，都可能有相似產品/服務，但因為製程技術不同而有所不同

舉例來說，同樣是廢水處理程序，牽涉到厭氧消化或是好氧處理，其排放量完全不同，因此製程的細緻化，以及基於不同特殊製程的量化，都應該在產品碳足跡中予以揭露並單獨處裡，這才能確保相似產品，但碳足跡差異甚大的問題，也可以提供使用者更準確選擇係數的方向。同樣的問題也發生在氫能的製造上，傳統氫能依靠化石燃料作為裂解的原材料，會在裂解程序中有大量的CO₂因為化學反應而產出，但如果採用電解水產氫的技術路徑則可避免此類的排放發生，唯有透過更細緻化的建模才能夠具體量化排放來源，同時提供企業更準確的資訊以利判定選擇物料係數的選擇。

四、參考文獻

1. Goss, M. A., & Sherwood, J. (2024). An absolute environmental sustainability assessment of food. Food Frontiers, 5(3), 855-866. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/fft2.371
2. Hauschild, M. Z., Kara, S., & Røpke, I. (2020). Absolute sustainability: Challenges to life cycle engineering. CIRP Annals, 69(2), 533-553. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cirp.2020.05.004
3. Herrmann, C., Hauschild, M. Z., & Mativenga, P. (2025). All engineers should be life cycle engineers with a mindset for absolute sustainability. Procedia CIRP, 135, 409-419. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.procir.2025.01.058
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6. Lejeune, M., Kara, S., Hauschild, M. Z., Shahrabifarahani, S., & Daiyan, R. (2026). Pathways to global hydrogen production within planetary boundaries. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-026-70168-x
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9. worldsteel. (2026). Sustainability Indicators Report 2025. https://worldsteel.org/wider-sustainability/sustainability-indicators/
10. 中鋼公司. (2026). 中鋼製造流程. Retrieved 3/30 from https://www.csc.com.tw/csc/pd/prs.htm