【記者李香霆報導】如何有效處理大量農業廢棄物，減少其對環境的負面影響，已成為全球環境保護中的一大議題。大葉大學環境工程學系助理教授沈善鎰與碩士生陳彥彬將台灣常見的農業廢棄物轉化為可再生性資源，製備成高效率的水質淨化材料，處理工業廢水中的重金屬污染，並以此拿下2024第十五屆IIIC國際創新發明競賽的銀牌佳績。 我國一年自農糧作物衍生的農業廢棄物多達數百萬公噸。儘管農業部已訂定《農業事業廢棄物再利用管理辦法》，仍有部分農民會直接在田地露天焚燒，不但會排放大量二氧化碳及懸浮微粒（PM2.5）導致空氣品質惡化，也會破壞土壤肥力，為經濟與氣候帶來諸多負面影響。對此，團隊發現台灣常見的農業廢棄物中富有有機養分，且具有移除重金屬與有機染料的能力，能有效淨化工業用廢水，實現資源循環再利用。 傳統的水質淨化多是利用活性碳與石墨烯等高成本碳材料，將碳材作為污染物的吸附劑通常需要經過高溫處理，以改變材料的結構與性質，但高溫加熱下的產率也會下降，導致價格昂貴。而農業廢棄物不僅容易取得，在處理上也只需要簡單的物理與化學改質，就能夠有效吸附水中的重金屬與有色染料等污染物，從而達到良好的水質改善效果。談及低成本與低能耗的淨水方式，沈善鎰說道：「將農廢做成廢水中重金屬汙染物的吸附劑材料，不僅可以大幅減少處理農業廢棄物的成本，更充分達到再利用的目標，是循環經濟的體現。」 在材料的配方研究與製備上，沈善鎰與陳彥彬選取三種台灣大宗的經濟農糧廢棄物。團隊首先將其破碎，再細化成顆粒狀後製成吸附劑，增加其在水中與污染物的接觸面積，以提高淨化水質的功效。由於這些材料富含纖維素、半纖維素和木質素，在經由高強度鹼液化學清洗後，其中表面的羧基、氫氧基等官能基團可以跟廢水中的重金屬離子交換，進而達到去除效果。實驗結果顯示，化學改性後的農廢吸附劑對鉛與鎘等重金屬的移除率可以達到85%以上。 儘管此研究成果具有顯著的環保價值，但距離實際應用依然面臨諸多挑戰。鑑於農廢吸附劑尚未大規模商業化，所以未能規格化製作，對此陳彥彬表示：「雖然農廢變成淨化水質材料的過程相較簡單，但還不如石墨烯或活性碳來的穩定，需要經過一定的人工處理程序才能克服規格、粒徑大小一致的問題。 」加上此研究目前仍在實驗階段，因此還需提升吸附能力的穩定性。

【記者鍾晨沅綜合報導】永續議題已是全球科技研究的趨勢，國立清華大學於10月29日配合永續發展週舉行「SDGs專題論文海報競賽」。當中，清大化學系學生團隊專題「以廢止廢白循環再利用」成功奪得銀牌，團隊將保麗龍製成一種新型淨水劑，可用於淨化如半導體砷廢水等重金屬廢液。 國立清華大學學生團隊成功研發將保麗龍轉換為環保新型高效的淨水劑。　圖／清大化學系學生團隊提供保麗龍為常見的塑膠原料，在自然界無法被微生物分解，是千古不化的垃圾，且由於其質量小、殘餘價值低，不容易進行循環回收再生。自塑膠發明以來，人類已向海洋排放了10億噸的垃圾，而在這些懸浮於海洋的微型塑膠中，體積佔比最大的即為聚苯乙烯，也就是「保麗龍」。國立臺灣海洋大學海洋生物研究所教授黃將修表示，海洋汙染經由食物鏈逐層累積，人類食用海產時會對健康有害。研究團隊透過循環綠色創新技術，將回收的廢棄保麗龍先以環保溶劑溶解，並讓其在氣密（註1）及無氧狀態下，經連續式微流體反應系統（Continuous Microfluidic Reaction System），進行微量且高效的化學作用，在多個微混合器連續反應後，開發出一種新型的重金屬複合淨水劑——磺酸聚苯乙烯（SPS）。註1：氣密為不漏氣，防止氣體的進入或破壞作用。 廢棄保麗龍經連續式微流體反應系統，可製備成重金屬複合淨水劑SPS。圖為示意圖。　圖／清大化學系學生團隊提供 進入5G無線通訊時代，砷化鎵複合物半導體會大量應用於手機等電子設備。然而，在生產砷化鎵晶片的同時，會產生許多高濃度重金屬砷（As）的廢液。團隊成員胡育豪表示，SPS是一種帶有聚苯乙烯結構的強效型陽離子吸附劑，在強酸、強鹼的溶液中皆相當穩定，與絮凝劑（註2）、沉澱劑（註3）混合後，可作為工業廢水新的處理技術。 註2：絮凝劑用於水處理時，除去水中懸浮物質。註3：沉澱劑用於加速溶液中固體物質的析出。 SPS淨水劑可過濾砷化鎵半導體的製程廢水，首先將廢水中的重金屬從溶解的離子形態，轉變成難溶性化合物沉澱，再經由SPS淨水劑吸附、交換處理，即可高效淨化重金屬廢水。團隊成員林岩廷表示，經過實驗發現，此淨水劑對砷與其他劇毒物質的去除率高達99.9％，對其他五種重金屬離子（註4）則可達96％以上。註4：銅 (Cu2+)、鉻 (Cr3+)、錳 (Mn2+)、鎘 (Cd2+)、鎳 (Ni2+)。 國立清華大學團隊成功利用SPS淨水劑處理工業製程廢水。圖為示意圖。　圖／清大化學系學生團隊提供對於研究成果，胡育豪補充，SPS為一種環保新型高效的淨水劑，不會產生任何有毒害的物質，未來可與淨水處理工廠的常規技術結合。在不改變現有設備與不增加附屬設施的情況下，強化與拓寬淨水流程，大幅降底淨化成本。林岩廷也補充，目前保麗龍的處理方式通常為掩埋或焚化，前者無法被生物分解，後者又可能釋出毒性物質，團隊研究已有效達成「以廢減廢」的理念，期望未來能建構永續循環的模式，並創造最大的經濟效益。