全球运动鞋年销40亿双，产生150万吨的鞋废料，逾7成无法回收再利用。台湾工研院研发出全球首创“全循环单一聚酯材料低碳鞋”技术，以创新聚酯弹性体材料“rTPEE-G”，结合中大底一体化射出成型、鞋面一体化编织技术与回收再制性验证，让最难以回收的中底与大底以及整双鞋，得以循环再利用。
随着人们的健康意识提升，运动鞋销量大好，带动每年高达800亿美元的产值。庞大产值的背后，运动鞋产生的废料也相当可观。鞋面材质虽然较易回收，但中底与大底大多采用以交联过程所制得的乙烯\-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）发泡体与橡胶材料，虽然目前已有可回收的热塑性聚氨酯（TPU）中底发泡材料，但由于中、大底使用胶粘剂牢牢粘合，分离不易，更增加回收难度。
根据运动品牌大厂Ｎike调查，大多数的鞋废料仅能以焚烧处理，因此每双鞋由制造到最后废弃的平均碳排放量高达13.6kgCO2e（公斤二氧化碳当量），年复一年的累积，成为环境的致命伤。近年品牌鞋厂在可持续发展的浪潮下，积极寻求低碳排与可回收方案。台湾工研院也积极投入供应链的减碳创新。
台湾工研院长期耕耘材料聚合技术，从制衣、汽车零件到制鞋材料，对于上游聚酯单体的特性十分熟悉，凭借多年的材料专业，开发出“全循环单一聚酯材料低碳鞋”技术，其新材料具有高性能、可回收再制、采用再生与生物基原料、低碳等优点，其研发历程分为三大阶段。
工研院独家创新，低碳聚酯弹性体
首先是新型弹性体材料成功开发。工研院运用宝特瓶回收片，以醇解技术获得PBT或PET寡聚物，辅以生物基原料如蓖麻油等，提炼单体（PTMEG、Bio-PO3G）再进行共聚反应，最后开发出高分子量的低碳聚酯材料“rTPEE-G”。接著，以rTPEE-G单一材料为基础，进一步开发出不同硬度与性能的聚酯材料，以满足全鞋不同部位的性能要求。例如制成纱线用于编织鞋面，配合编织结构设计使鞋面同时具有包覆性佳且弹性舒适的特点；足弓部分的平衡片则以高硬度rTPEE-G射出制成，具强大支撑力；中底采用超临界发泡技术，可兼顾高回弹、舒适与支撑；大底则透过混炼过程开发出高耐磨、高防滑的聚酯材料并配合射出加工制成。
一体化射出发泡过程，进一步轻量化减碳
第二阶段是加工制程的创新，分为中大底及鞋面两大部分。工研院研发的无熔胶一体化射出成型发泡技术，以rTPEE-G制作中大底，将材料熔融后同时导入超临界CO2或氮气，并在射出的同时在模具内发泡形成特定中底形状；因采用CO2作为发泡剂，并未增加碳排，更加环保。与传统EVA的模压发泡过程相较，具有加工更快、精度更高、鞋体轻量化的优点，因此碳排量极低，估计每双鞋将可低于2kgCO2e，较全球运动鞋平均碳排量减少8成，比起当前全球碳排最低的鞋款还要减碳。
全鞋设计上则采用减法原则，透过简化设计以降低不必要的鞋重量，在鞋面部分，同样使用rTPEE-G制成的弹性纱线，并与保特瓶回收纱rPET配合一体成型编织技术，可调控不同的编织密度及强度，具有弹性与透气性。
第三阶段是废鞋回收再制技术。以上述两项创新制程为基础，工研院更进一步着手开发全鞋老化后的回收再制流程，完成循环经济的最后一里路。由创新材料rTPEE-G制成的全循环低碳鞋，因采用单一材料，老化后可直接回收破碎，重新加工制成鞋款、鞋部件或瑜珈垫等运动用品，近期可望制成本土特色的夹脚拖问市。
3项核心专利入手，商业化进程在望
台湾工研院材料与化工研究所经理吴晋安坦言，研发过程曾遇到不少瓶颈，例如在上游材料的解聚过程即投入近一年的时间，须控制各种复杂的变因，包括解聚剂的选择及用量、反应触媒应採用何种系统及反应时间；另外，在共聚制程中单体的选择对于材料的黏弹特性变化，也花费大量时间探索。此外，一体成型的射出发泡过程，也曾遇到品质不稳定的挑战，必须一再尝试，确认材料流变性能与中、大底模具设计等，才能生成最适当的中底及大底。
如今克服万难，成功研发出“全循环单一聚酯材料低碳鞋”，并获得全球百大科技研发奖（R&D 100 Awards）入围的肯定，从材料、制鞋流程及回收应用，形成一个完整的循环，技术已趋于成熟，2022年更获得3项核心专利。未来将与鞋厂及供应链携手，推动商业化，无论是提供创新材料或成立自有品牌均大有可为。
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