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浮萍結合光電感測 低成本突破水質檢驗極限
新知
第1795期
浮萍結合光電感測 低成本突破水質檢驗極限
2024-10-04
【記者何依庭報導】在現代農工業的發展下,環境水體中普遍存在除草劑與毒化物污染問題。目前就讀國立台灣大學生物機電工程學系碩士班的陸品丞,大學時期在國立嘉義大學生物機電工程學系助理教授龔毅指導下,以浮萍結合光電系統,研發基於浮萍的光學生物感測器,能檢測到更低的除草劑劑量。這項研究登上國際生物感測領域排名第一的期刊《Biosensors and Bioelectronics》(Impact factor 10.7)。 「農田水池常會受到除草劑的汙染,但專業檢測儀器較昂貴,所以想開發簡單且有效的生物感測器。」陸品丞提及,過往使用自動監測分析系統(Scanalyzer)檢驗水中毒物時,需要投入數十萬美金(約新台幣318萬以上),但此研究成本降低至10美元(約新台幣318元以下),且在第2天就能檢測出最低極限值,分別為10 ppm 和1 ppm,相較需高度仰賴手動檢驗,在第7天測出36.4 ppm與34.0 ppm的國際標準方法,不僅顯著提升效率,也突破過去對除草劑劑量的檢驗極限。 這項系統利用LED燈模擬自然光照條件,將太陽能板置於水體底部,使用萬能電表監測太陽能板的電壓、電流與功率。當浮萍未受到除草劑抑制時,將正常生長在水體上並遮蔽上方光源,導致太陽能板無法接收充足光線,萬用電表監測到的數值進而降低。陸品丞表示,除了浮萍遮蓋的面積大小外,葉片因為失綠、變白與黃化造成透明,也會導致太陽能板吸收更多光線,提高萬用電表測量到的數值。 台北市翡翠水庫管理局操作科操作股長徐硯庭表示,實務上評估水質優養化,以即時監測數值為初步判斷依據,但因數值易受藻類品種與數量影響,需搭配其他採檢方式。嘉義養殖漁業生產區發展協會執行長陳泓碩說明,目前養殖漁業需要更精確且低成本的水質檢測手段,有些漁民負擔不起昂貴的水質監測設備。此外,室外水池容易因有機物和生物膜附著影響檢測準確率。因此新技術的價格與準確率是優先考慮的重點。 雖然此次研究提高檢測效率,不過陸品丞在論文中提到,兩種除草劑的作用機制不同,對抑制浮萍生長有速度上的差異,考慮化學物質對植物生長的影響是應用時需注意的問題。談到未來發展方向,陸品丞説:「一點點的氨氮毒物就會讓水中生物死亡,而藻類過度生長則會使水質優養化。」他認為養殖漁業與水壩有即時監測水體污染的需求,日後也想繼續研究檢驗水中氨氮毒物與水質優養化的領域。
智慧發電結合低耗能通訊 革新海上箱網養殖方式
新知
第1781期
智慧發電結合低耗能通訊 革新海上箱網養殖方式
2023-09-28
【記者張雅媜綜合報導】傳統海上箱網養殖業者欲知魚群的狀況,必須駕船出海,逐條撈起來掂量,過程費時費力,且投餵飼料全憑經驗。由國立臺灣海洋大學教授盧晃瑩、鄭錫齊與電機、資訊工程學系賴永軒、陳俊宇、曾建智、張凱翔組成的智慧箱網養殖團隊研發出「具智慧充電之水下攝影與通訊系統」,讓漁民不出海也能了解水產狀態,大幅提升水產養殖效能,榮獲2023太陽光電創新應用產品設計競賽金獎。 水下攝影裝置架設於海上養殖箱網,運作時MA4電動推桿會將立體攝影機探入水下,拍攝完畢後再收回來。 圖/賴永軒提供智慧充電攝影系統是透過水下立體鏡頭,蒐集具三個維度的影像資料,經4G網路傳遞至雲端進行AI辨識分析。團隊成員賴永軒解釋道:「經訓練後的系統能預測出魚的大小及重量,並連同歷史投餵數據、水質資料等輸入另一組AI模型,從而計算出所需的餌量。」最後業者的使用介面就會呈現出魚隻的重要資訊、建議投餵量。而為因應不同使用需求,團隊也設計電腦和手機APP兩種介面,皆具手動及自動兩種功能,業者可自行點按喚醒裝置,也能預先定時讓它啟動。 使用者手機介面上呈現裝置電量、裝置狀態、魚隻及海水重要資訊,並給出建議投餌量。  圖/賴永軒提供海上攝影裝置雖本身具固定式太陽能發電板,但若要增加續航力,仍要仰賴智慧充電系統。賴永軒說:「我們是用網路爬蟲(註)蒐集基隆過去一年的太陽仰角、方位角,然後投餵資料訓練AI,進而預測出最佳發電角度。」太陽能板自動調整成最佳角度後,可提升78%的發電量,讓海上裝置在一般的使用頻率下保持電量充足。註:透過程式碼自動抓取網站資料。裝置架設於海上箱網仍有通訊問題要克服,為降低耗電量,設計團隊以4G網路及LoRa兩種工具進行不同的資訊傳輸。賴永軒說明,LoRa低功耗通訊系統無法傳遞影音訊息,但能在低耗電的情況下接收16公里外的資訊,故用它來接收APP操作介面發出的指令,保持24小時開啟;而傳輸影音則靠快速、高耗電的4G網路,僅於系統運作時開啟。台灣大學漁業科學研究所教授韓玉山也認同系統適合在海上使用,「箱網通常離岸很遠,電力資源較匱乏,用太陽能發電是一個正確的決定。」韓玉山認為,目前用AI輔助養殖水產是一種趨勢,未來也能結合自動投餵系統,降低養殖業者的人力成本。此外,賴永軒表示,技術還在進步,未來通訊工具再提升,裝置可以更省電。不過,養殖業者莊宏祥也提出對硬體設備防水性能的疑慮,他說:「有些箱網在颱風天會為了躲避風雨下潛10公尺,機台若未能有效防水,就沒辦法跟著一起移動。」 國立海洋大學智慧箱網養殖團隊全副武裝,在海上安裝、檢測裝置,確認裝置運作情況。  圖/賴永軒提供
臺師大記憶體會發光 新材料打game工作不驚慌
新知
第1753期
臺師大記憶體會發光 新材料打game工作不驚慌
2021-10-06
【記者許如鎧綜合報導】記憶體負責數據儲存或是暫存的工作,在科技時代的日常扮演著極為重要的角色,舉凡電腦、手機等3C產品都有它的身影。臺師大光電工程研究所教授李亞儒率領團隊,與日本九州大學材料化學與工程研究所特聘教授玉田薫(Kaoru Tamada)合作,研發新世代發光記憶體,讓資料能同時以電子與光學的形式傳送,進一步改善傳輸與顯示效率。此研究成果於7月登上知名國際期刊《自然通訊》(Nature Communications)。 臺師大偕手九州大學開發新世代發光記憶體,於110年7月登上知名國際期刊《自然通訊》(Nature Communications)。 圖/李亞儒提供0與1是電腦最原始的基本語言,讓其能儲存與表達一切文字、影像、聲音等,也因此輸入、讀取這些語言的記憶體,成為數據資料與人類溝通的橋樑。現今較為普遍的是快閃記憶體,應用於電腦、隨身碟等,以及一般性資料存取。然而,它即便在讀、寫入時能以單一位元(註)進行,刪除卻是區塊抹除,有無法單一性刪除的弊病。而目前市場預期可成為替代品之一的可變電阻式記憶體(RRAM),是利用電阻的不同來表達0與1的位元數據。然其檢測電阻的手法容易限制運行效率,雖近年已有將RRAM與LED結合的產品出現,但兩元件各為不同材質,難以整合。註:位元(Bit),亦稱二進位制,表現0與1的基本單位。為克服整合困難,李亞儒表示,團隊轉向「鈣鈦礦量子點」,希望藉由根本問題「材料」,解決眼前障礙。透過控制外加電場,團隊證明RRAM元件與LED元件均可使用鈣鈦礦,換句話說材料即可整合,讓製程簡單化,前者能夠以電子方式進行數據寫入、刪除和讀取,後者則具高速光學傳輸特性,同步傳遞存取的記憶資訊。此外,團隊也在發光元件中善用量子點的特性,進一步控制光線波長,藉此讓發光的顏色有所不同,來即時判讀發光記憶體是處於0或1的記憶狀態。而這項研究最大的特點在於,突破以往電阻式記憶體用電判別0或1的位元訊號,改為更加直觀地以視覺判斷RRAM當下的狀態。並且,此研究作為把電子學和光子學兩者整合的新範例,同時也將鈣鈦礦材料的應用範疇大力拓展,可望在未來進一步突破運算速率,如避免設備延遲等問題。事實上,成功的背後參雜許多軼事,團隊成員光電所博士生嚴孟城表示,他們時常不眠不休地研究到半夜,一天大概只睡2到3小時就起床,有時還會被誤會成很早來學校,實則是還沒回家,「到最後實驗室的夥伴都會比較誰最苦命。」嚴孟城苦笑道。他也分享,台日的遠端合作也讓其中多了阻礙,雙方的想法難以即時交流,只能盡量透過時間有限的視訊機會作溝通調整,是相當特別的體驗。 臺師大光電工程研究所研究生嚴孟城操作顯微螢光光譜系統,分析鈣鈦礦量子點的光學特性。 圖/李亞儒提供「記憶體的創新是對市場有影響力的。」YOUTUBE剪輯師林原立表示。這項具有高度潛力的創新研究,其應用範疇從高階的資料加密保護科技,到日常生活中的視訊會議系統、遠距教學或是簡單的螢幕顯示,都將可能帶來運算效率的提升。
透光太陽板增溫室光照 助植物均衡生長
新知
第1734期
透光太陽板增溫室光照 助植物均衡生長
2020-10-29
【記者陳嘉怡綜合報導】為突破傳統太陽能板不透光,無法應用於溫室的限制。南臺科技大學光電工程系學生團隊研發「溫室太陽能模組」,透過模組化與輕量化設計,讓農民可依據不同植物的光照需求,更換太陽能板,營造最適合該作物的生長環境。此作品獲得「2020太陽光電創新應用產品設計競賽獎」第一名。 圖片由左至右為南臺科技大學光電工程系學生團隊成員歐羽修、林文澤、許維軒以及指導教授陳瑞堂。 圖/陳瑞堂提供市面上常見的藍色矽晶太陽能板無法透光,會阻礙植物生長。南臺科大光電系學生歐羽修表示,若直接將面板架高建在農地上,「只會把陽光轉成電能,植物根本照不到光」,導致傳統太陽能溫室多只能種植香菇,因香菇生長不需陽光。而與傳統太陽能板相比,團隊發明的模組,改良面板材質以提高透光度,盼解決傳統太陽能溫室光照度不足的問題。指導教授、南臺科大光電系副教授陳瑞堂說明,團隊將製造液晶螢幕的材料擴散膜(註)應用於太陽能板上,透過光學擴散作用使陽光均勻分布在植物上,讓作物能平均生長。同時,他們也改良傳統太陽能板的厚度,將上蓋板改為較輕薄的玻璃,下基板則替換成透明塑膠薄膜,以降低重量並增加韌性。此外,陳瑞堂提及,此模組可針對不同植物的光照需求調節透光區域大小,還能添加顏料改變光色,提高作物整體產量。註:擴散膜為液晶顯示器的零組件,主要將導光板的光線擴散,能使光源均勻分佈於面板。 溫室太陽能模組運用擴散膜將陽光平均分布於植物上,使整體作物達到均衡生長。 圖/陳瑞堂提供過去農地裝上太陽能板後,因更換不易且成本過高,農民往往只能栽種固定的作物。陳瑞堂指出,團隊研發的產品具備輕量化、更換簡單的優點,可大幅提升土地的使用價值,「若農民預測未來該作物市場價格不好,就可以調整太陽能板,改種其他農作物。」此外,他提到此研發不僅助於提高農作收益,農民亦可將溫室多餘電力賣給台灣電力公司,以增加額外收入。 為符合世界潮流對綠能產業的重視,民間與政府正積極思考綠能產業與農業結合的可能性。圖為示意圖。 圖/陳嘉怡攝然行政院農業委員會農業試驗所作物組、關西工作站副研究員蕭巧玲指出,「只要在作物上架設裝置,多少都會阻礙植物吸收光線、影響植物生長。」他認為,此產品在光電應用上的效益較大,對溫室農業的整體利益仍有待觀察。陳瑞堂則補充,太陽能溫室提供台灣農業另類選項,幫助作物在極端氣候下順利生長。目前此研發已取得兩項專利,團隊也與相關廠商洽談合作事宜。歐羽修表示,期望透過此發明,使太陽能發電得以與植物共存,發展兼顧綠色能源與糧食種植的產業。
陽明創廣譜光感測器 提升光電轉換效率
新知
第1733期
陽明創廣譜光感測器 提升光電轉換效率
2020-10-22
【記者林昕璿綜合報導】光感測器是透過接收光波產生電流的裝置,常被運用於遙控家電、智慧型手機的影像感測。國立陽明大學生醫光電研究所教授薛特(Surojit Chattopadhyay)的研究團隊與國立臺灣科技大學、國家實驗研究院學者合作,共同研發新型奈米材料,進而開發出兼具光譜吸收範圍廣,及光電轉換效率佳的光感測器。 國立陽明大學生醫光電所教授薛特帶領博士生高聖禹,研發新型奈米材料,打造廣譜光感測器。 圖/薛特實驗室提供薛特表示,傳統半導體的光檢測器,雖然光響應(註)速度快,但是光能轉換的電流小。而電流是因為自由電子移動而產生,因此電流小代表裝置在光的吸收遷移率(即電子移動)上受到限制。雖然現今廠商亦有開發新式材料的光感測器,如二硫化鉬(MoS2),但其仍有電子移動性差,及光可吸收範圍侷限於紫外線或可見光的缺點。註:光響應為光電轉換能力的指標,意為每一瓦特的光,可轉換為多少安培的電量。為了突破光響應度不足的問題,薛特與他帶領的生醫光電所博士生高聖禹(Sandip Ghosh)想到利用二硫化鉬吸光的特性,結合可吸收紅外線的材料——上轉換奈米粒子,來製作光感測器。團隊以二硫化鉬作為主要電荷運輸載體,並藉由讓兩物質同時吸收光的方式,大幅提升光響應能力。 二硫化鉬吸光範圍約在650微米,透過結合上轉換奈米材料,能讓吸光範圍達到1064微米。 圖/薛特實驗室提供「儘管響應度值很小,但現今商用的感測器,仍多以矽半導體製成。」薛特解釋,矽半導體製成的感測器需透過低溫才能展現良好的性能。而團隊的廣譜光感測器不僅可吸收光譜範圍廣,吸光範圍涵蓋紫外線、可見光與紅外線,且在室溫就可進行,並同時具有高穩定性。團隊表示,有別於一般光感測器每瓦特僅能產生約一安培的電流,團隊的感測器在呈現最佳感測性能時,其光電轉換能力是一般感測器的1000多倍。此外,團隊研發的廣譜光感測器具有體積小的優勢,大小只有4.5微米。不過在製作階段,將二硫化鉬、 上轉換奈米粒子兩種材料結合的過程,需花費18到20小時。另一方面,薛特表示,雖然廣譜光感測器實現創紀錄的光響應性,但相比傳統矽為基底的光感測器,在光響應速度上仍有差距。而在商業運用上,此廣譜光感測器還需進一步改良,薛特說:「大多數智慧型手機使用半導體處理,但我們的設備並沒有半導體,因此還要時間來達成技術上的兼容與封裝。」國立彰化師範大學電子工程系教授林得裕也表示,此技術的高光電轉換率已是很大的突破,但若要運用於智慧手機的拍攝功能,速度仍過慢而不能及時顯現影像。不過在低端運用如遙控器,僅需再經過相關設計與系統工程,就可望進入商品化。
萬巒居民堅守廿年樹林 台糖農電共生專區難協議
專題
第1721期
萬巒居民堅守廿年樹林 台糖農電共生專區難協議
2020-03-25
【專題記者阮珮慈、吳曼嘉、張佳琪、徐品蓁綜合報導】茂密的林木能淨化空氣,同時孕育豐富自然生態。屏東縣萬巒鄉有一大片森林,是20年前台灣糖業公司(以下簡稱台糖)配合行政院農業委員會林務局的「平地造林」政策,所打造的一塊淨土。該政策以20年為造林撫育期進行獎勵金補助,即將在2022年到期。因此台糖配合農委會的「申請農業用地作農業設施容許使用審查辦法」提出「農業經營結合太陽能專案計畫」(以下簡稱營農型光電計畫),預計將200公頃的經濟林地回歸農業使用,並裝設太陽能發電板發展綠能,作為全台首個農電共生專區。不過2月8日台糖在萬巒鄉舉辦說明會解釋該計畫時,卻引發當地居民強烈反對,他們認為砍樹種電不但破壞自然生態,更有違減碳本意。 台糖擬砍200公頃樹種電 居民憂生態觀光俱損1990年代,隨著製糖成本提高、糖業國際價格低迷,台糖減少製糖,並配合政策砍伐甘蔗林,種植包含小葉欖仁、無患子、桃花心木、黑板樹、台灣櫸木、水黃皮等樹種。經歷多年之後,造林地的物種日趨豐富,近四、五年還出現鳳頭蒼鷹、野兔等野生動物。附近道路沿途形成林蔭大道,是當地居民十分自豪的公路風景。 「我覺得這是一個非常草率的決定。」住在萬巒市區的張慧絹,經常與孫子在沿山公路的自行車道騎乘腳踏車享受芬多精。他見證萬巒樹林從無到有的過程,喜好觀察四季林相的變化,有時還會看到飛禽盤旋於空中。他認為只有未受到污染的地方才能看到如此景色,因此得知台糖預計砍樹作為農電共生專區時,張慧絹相當錯愕也無法接受。 屏東縣萬巒鄉沿山公路旁的自行車道景色優美,吸引許多民眾來此遊憩。 圖/徐品蓁攝自1992年開始,農委會為推動特色休閒農業旅遊,積極協助各休閒農業區和休閒農場營運。20年來養成的不只樹木,連帶涵養當地的土壤、生物和空氣,促進許多休閒農業區推出相關生態觀光活動,如「呼叫貓頭鷹」、森林生態導覽等。屏東縣沿山觀光休閒農業協會理事長林碧山認為,樹林花費多年培育,已成為生態中不可分割的一部分,緊扣當地居民生活,貿然伐木非常不妥。屏東縣沿山觀光休閒農業協會總幹事許鳳珠也指出,營農型光電計畫將對萬巒當地的三生——生產、生態和生活產生影響。一旦失去樹林,就可能減少蜜蜂數量,影響農作物授粉,連帶降低土壤營養素、含水量,以及微生物生長,導致生態失衡、豐富度降低,最終對當地生活造成不可回復的傷害。他補充,萬巒鄉森林面積廣大、整體生態完整且氣溫宜人,是許多國內外旅客放鬆休閒的地區,砍樹種電也有悖於農委會當初輔導休閒觀光的立意。「這次是200公頃,誰知道下次是多少?」林碧山質疑台糖有許多沒有使用的土地,不明白為何政府選擇該片樹林作為計畫專區。對此,台糖再生能源小組生質能評估發展組組長梁耀光回應,為配合營農型光電計畫,台糖選址時排除平地造林計畫中的平地森林遊樂區、林相佳地區,以及地方政府未來五年內有規劃地區。萬巒鄉經濟林擁有集中、完整的大片林木,且與太陽能供電系統距離較近,在與屏東縣政府討論過後,才將該地選為光電計畫之用。 萬巒鄉林地一帶生態良好,附近休閒農業區紛紛推出觀光行程,砍伐樹林將對業者和生態產生巨大影響。 圖/徐品蓁攝經濟林培育不當致林木脆弱 專家仍肯定森林正影響事實上,台糖選擇的萬巒經濟林位於缺水地區,農委會林業試驗所森林經營組組長王培蓉說明,樹木在此本就不易栽植。「種植樹木的前六年要花很多時間除草、修枝、切蔓,因為蔓藤會遮蓋(陽光),斷株殘根會引起病蟲害。」由於台糖培育不當,經濟林樹齡雖然已近20,木質卻相當脆弱且林相不佳,經濟效益低。他補充,當初平地造林政策依據樹木成活率(註1)補助造林者,農民經常種植超過土地負荷量的樹木,造成林木彼此競爭生存空間、生長受限、樹木植株過小,未發揮其應有的經濟價值,萬巒經濟林亦是如此。註1:在固定單位造林面積上,植物種植後能繼續生長的株數與總株數的百分比。 萬巒鄉經濟林的樹齡雖然已近20,但因營養不足導致樹幹瘦弱、樹葉稀疏。 圖/徐品蓁攝萬巒鄉經濟林中許多樹木都沒有葉子,王培蓉惋惜地表示,如果政府當初在適當時機介入管理,樹林應能發展得更完善。平地造林政策未將樹木成長過程列管並提供補助,間接促使所有者和管理者便宜行事。儘管如此,他仍強調樹林本身具多元環境效益,他說:「森林的好處其實不是從樹本身的體積或是面積來看。」樹木可阻止落塵,也能改變微環境的氣候和濕度,改變地下水含量和地表逕流。因此,他贊成保留萬巒鄉的樹林。 行政院農業委員會林業試驗所森林經營組組長王培蓉認為,經濟林雖然培育不當,但林木有涵養生態、降溫等功能,贊同保留樹林。 圖/張佳琪攝農業發展兼顧綠能產電 台糖望實現減碳目標森林有蘊養環境的作用,但綠能也有減碳的功能。負責營農型光電計畫前期規劃的力暘能源股份有限公司副總經理袁淑湄認為,經濟林的土地用途本為農地,營農型光電計畫只是將該地回歸農用,並發展綠能經濟。且營農型光電計畫依規定農作物產值需達國家平均產量70%,大面積的栽種也許能開展萬巒鄉新農業模式,創造工作機會,同時提升農業產值和糧食自給率。袁淑湄進一步解釋,營農型光電計畫砍伐的是林相不佳的經濟林,而投入成本較高、生長佳的「環保林」將維持現狀。且環保林不僅生態品質較好,也可支持當地觀光產業。至於被砍伐林木的歸屬,袁淑湄說明,若無家具業者願意購買,較細的林木將會當場破碎作為養土肥料,或製作菇類培養包的材料,健康的樹木則可移植至農電共生專區周圍十公尺的綠帶隔離區。 營農型光電計畫砍伐的區域為經濟造林地,而在隔離帶旁沿著自行道種植的20公尺環保林,將予以保留。 圖/力暘能源股份有限公司提供至於太陽能發電效益方面,原先一公頃的土地大約可設置100萬瓦(MWp)裝置容量的太陽能板,但為符合營農型光電計畫中,太陽能板覆蓋面積不能超過土地面積40%的規定,能源局向台糖建議每一公頃土地設置270峰瓩(kWp)的裝置容量。根據能源局公布之「107年度電力排碳係數(註2)」,每一度電約產生0.533公斤的排碳量,而屏東地區日平均發電量為三小時,一年約可發電29萬5000度,梁耀光估算每年每公頃土地約可減碳158公噸,有望實現綠能減碳之目標。註2:依據《電業法》規定,電力排碳係數指「電力生產過程中,每單位發電量所產生之二氧化碳排放量」。取經日本農電共生 台電盼各方協商達共識台灣首度在農地執行營農型光電計畫引起諸多爭議,專精於資源與環境管理、能源政策項目的國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員羅良慧表示,台灣仍有許多可改進之處。羅良慧在《當農地種電時 — 淺論公告農業用地範圍設置太陽光電設施的影響》一文中提到,台灣在發展農電共生時,應考慮「各界利害關係人的參與品質」,讓民眾了解政策理念與核心價值,進而共同規劃政策,也許就有機會找出綠能發展與生態保育之間的平衡點。日本農電共生概念行之有年,雖然台灣與日本在營農型光電發展上條件不同,但仍有許多作法可供台灣參考。如2017年3月,日本千葉縣架設「匝瑳大型營農型太陽能發電系統」,選用荒廢農地作為計畫專區。該發電系統的賣電收入由當地居民主導,用來處理農業、教育等在地議題。三年間,該計畫復興十公頃農田,參與農家平均收入提升20%以上,當地年輕世代繼承、經營農地意願也大幅增加。梁耀光認為,農電共生是日本相當成功的計畫,但台灣沒有將綠能設施設置於農業用地的先例,提供萬巒鄉居民參考或觀摩。他指出說明會上居民誤解台糖將砍伐所有樹木設置光電設施相當可惜,此計畫有助於土地利用與地方發展,亦可以開發綠能,假使地方完全不同意砍樹,農電共生計畫便難以執行。梁耀光期盼雙方能繼續協商,台糖保留部分樹林維持景觀,供民眾休閒,其他土地則投入計畫,「畢竟那裡是農地,不是林地。」他認為這樣才能創造雙贏。
能源轉型無共識 政府應供平台促業者與民溝通
校園
影音
第1719期
能源轉型無共識 政府應供平台促業者與民溝通
2019-12-27
【記者黃婕、劉庭莉綜合採訪報導】離岸風場是台灣再生能源之一,但施工過程中破壞了當地生態環境、影響漁業資源,加上離岸風場的區域與漁民作業範圍衝突,引起當地漁民抗議。因應在地居民與漁民的溝通需求,環境法律人協會於21日舉行相關公民溝通研討會,讓各方代表前來參與。「現在設立離岸風機,我們漁場的傳統作業方式,完全沒辦法作業。」中壢漁民張議軒表示離岸風機在三海浬以內,當漁民要離開三海浬作業,政府卻沒有把航線劃分好。除了漁民的抗議,環保團體也擔心,若建立離岸風場,生態環境會因此受到破壞,造成無法挽回的傷害。彰化縣環境保護聯盟總幹事施月英說:「國外有發現,因為打樁造成鯨豚耳聾,我們其實會很擔心,因為離岸風機可能會是白海豚滅絕的最後一根稻草。」目前國內發展的再生能源,除了風力發電,還有太陽光電。然而,近年政府加速建設再生能源設施,卻屢屢傳出因溝通不良,造成在地居民權益受損的個案。因此,公民團體呼籲政府應先與居民溝通,避免導致建造業者與居民的對立。綠色公民行動聯盟研究員吳澄澄說:「政府的順序應該是,先跟原住民溝通傳統領域的用途,再來決定是不是該蓋太陽能電板,但現在整個程序是反過來的。」過去政府在推動的過程中,常淡化自身角色,使業者與居民溝通時產生問題,造成彼此的不信任與衝突。國立政治大學法律學系副教授傅玲靜認為,經濟部必須要善盡風險管理主管機關的職責,增加跟各界非正式對話的機制;經濟部能源局能源技術組組長陳崇憲則回應:「政府跟開發綠能的不同利害關係人,應該要有足夠的對話空間、溝通平台,讓外界去了解這方面的資訊。」再生能源雖為目前能源發展的新興趨勢,但政府需經過全面性環境影響評估,並提供溝通平台,將人民意見納入考量,使各方代表達成共識,避免因國內發展永續綠能產業,造成漁民權益受損,在地居民不滿及海洋資源漸漸枯竭。https://youtu.be/woTAJ7zhfW0 
生物DNA作光電元件 減電子廢棄物
新知
第1693期
生物DNA作光電元件 減電子廢棄物
2018-12-21
【記者徐卉馨綜合報導】智慧型手機、筆記型電腦,都是大學生常用的電子產品,高普及率隨之而來的是高汰換率,導致大量電子廢棄物被製造。12日科技部發表創新技術「光感DNA奈米複合物技術」,由國立清華大學光電工程研究所副教授洪毓玨與電機系研究團隊開發,從魚卵、魚膘中萃取DNA分子,將此可分解的DNA生物有機光電材料,應用於光電元件製程,可望減少電子廢棄物。 大學生使用電子產品普及率高,而手機與筆記型電腦均會應用光電元件。 圖/徐卉馨攝團隊將魚膘打碎後放入離心機,經多次萃取後取得DNA溶液,並在縮短DNA鏈長後,結合介面活性劑CTMA(Hexadecyl-trimethylammonium chloride, CTMA),製成新型介面活性劑改質DNA 分子(後簡稱為改質分子)。清大光電所學生楊梓鍵表示此改質過程使DNA分子可以溶於有機溶劑,以便後續的製程,清大光電所學生許峯銘補充,DNA分子原本不耐熱,經過此改質過程可提升其耐熱度、耐酸鹼度,增加應用性。 自魚膘中萃取DNA流程,果汁機打碎、離心機萃取反覆純化並乾燥。 圖/楊梓鍵提供改質DNA分子原料不限於魚類,可取用自各種動植物,而團隊使用易取得的魚卵魚膘,原料低價,可降低成本且用量省,清大光電所學生朱信諺說明,130公克的魚膘,便可供給團隊成員半個學期實驗所需,此技術具有低成本的特性。「鍍膜是光電元件的基本。」洪毓玨說,比較過去製作高聚合分子、金屬薄膜時須真空環境,DNA薄膜的鍍膜過程採用傳統旋轉塗佈製程,改質DNA 分子溶液滴在旋轉台上的玻璃薄片,使其製成均勻平整的薄膜,可在室溫下完成,具低耗能的優勢。 DNA溶液滴在旋轉塗佈機轉盤上的玻璃片,使其成均勻薄膜,製成DNA元件。 圖/楊梓鍵提供洪毓玨說明,DNA的特性可以跟有主動性功能的分子結合,應用在發光、感測,改質DNA 分子可應用在奈米到微米等級光學薄膜、太陽能電池、感測器及發光元件,團隊已應用於製作記憶體元件。他進一步指出,製作半導體有一定步驟,此技術並不是取代掉傳統製程中步驟,而是平行發展的另一套從原料萃取到元件製作的完整製程,並且此改質DNA分子可在改質的步驟,配合終端產品的需求,希望部分產品可採用這一套以生物原料為主的製程。許峯銘補充,以半導體為例,過去極少應用到有機材料,製程中也容易使製作人員接觸到有毒的化學物質,而製程中材料若改為有機材料,應用此改質DNA 分子,則可減少有毒藥品的使用。比較傳統矽或鍺金屬元素殘留於自然界中,此改質DNA分子作為生質材料,在自然界中可分解,故此技術還具低汙染的特性。電子廢棄物的問題隨著亞洲各國人數逐年增多、電子產品消費量大而愈見嚴重。根據《科技新報》報導聯合國大學(United Nations University, UNU)2017年《區域電子垃圾檢測》研究指出,亞洲12國電子垃圾量 自2010到2015年,激增 63%,台灣也製造出大量的電子垃圾,2015 年人均垃圾產量在19公斤左右。新型介面活性劑改質DNA 分子,若廣泛應用到光電元件的產品,如團隊製成的記憶體、液晶、LED等,其可分解的特性,可減少電子廢棄物的產生。
捍衛食安 台師大研發光學檢驗系統
新知
第1682期
捍衛食安 台師大研發光學檢驗系統
2018-10-03
【記者許芷瑄綜合報導】近來國內食品安全屢出問題,根據以報導食安為主的知識頻道《食力》統計,在約1800份網路問卷中,仍有近半民眾對食安抱持著不信任的態度。因應食安風暴,由國立台灣師範大學光電科技研究所教授謝振傑所帶領的團隊,設計出「快速、無需前置作業的食品有害成份光學檢測」,期望透過光學反應,為食品安全把關。本屆台灣創新技術博覽會開展於27日至29日,此項設計在博覽會中榮獲「創新發明館」的四件亮點產品之一。該設計備有檢測儀,儀器所發射出的光波會穿透含有不同成分的食品,而後會產生屬於該食品的光譜,再透過連線到雲端的大數據資料庫分析比對光譜之差異性,即能顯示食品成分是否安全無虞。像是展場上所展示的各品牌奶粉經過光譜分析後,就能比較出各品牌成分內三聚氰胺的含量。 國立台灣師範大學團隊在本屆台灣創新技術博覽會上接受科技部頒獎。 圖/許芷瑄攝團隊指導老師謝振傑說明,原本光學檢測是運用在植物病毒偵測上,然而後來食安問題接連爆發,團隊才進而思考能否藉由光學技術進行食品檢測,在食安的控管上盡一分心力。由於現有的食安檢測儀器通常都價值不斐,且檢測前需先做食品採樣,再由專業人員操作儀器檢測,整體程序既耗材又費時。團隊成員、台師大全球經營與策略研究所學生郭泓毅說:「經過許多市場訪問及研究後,才發現食品產業的困難是無法進行大規模品管。」而此檢測系統只需利用光波穿透食品後,所呈現出的光譜特徵判斷,就能經由大數據資料庫中的檢測標準,快速檢視出結果,在系統操作上不需要繁複步驟,就能有效達到目的。 整套食品有害成份光學檢測系統,在本屆台灣創新技術博覽會攤位上展出。 圖/許芷瑄攝目前此檢測系統已進入商品化階段,觀展民眾陳昱捷認為,如果能有效應用在整個食品產業,民眾對於食安的信任度應該會提高。該團隊也持續與食品廠商以及相關食安檢測單位接洽中,預期推廣至食品產業的各供應鏈。郭泓毅更補充說:「未來光學零件若是有持續進步升級,也會將產品進行改良更新。」研發團隊期望無論是現今或是未來,此檢測系統皆能解決食品產業之品管問題。
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