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紙容器淋膜革命 可分解類木質素紙膜促環保
新知
第1689期
紙容器淋膜革命 可分解類木質素紙膜促環保
2018-11-21
【記者陶怡軒綜合報導】台灣每年消耗超過十億個紙杯,紙容器內壁的塑膠淋膜需要專門技術,與紙容器分離後才能回收,大量紙杯淋膜回收不善,成一大環保課題。國立中正大學學生團隊,從可被菌類完全分解的木質素發想,透過基因改造工程,研發出可生物分解的類木質素新興材料,可望應用在紙容器餐具內部,取代傳統塑膠淋膜。 台灣的紙容器多數沒有落實分類回收,紙類與塑膠淋膜常一同進到焚化爐。 圖/陶怡軒攝團隊成員、中正財務金融系學生顧賀鈞表示,團隊透過基因改造工程將歐洲雲杉、火炬松中的過氧化物酶、漆酶基因取出,再植入酵母菌中生成酵素,最後以松柏醇做為單體,將酵素鍵結聚合成類木質素的低聚物。成員、中正機械工程學系學生蕭喬解釋,低聚物性質讓類木質素既具有高分子聚合物的疏水性,以便應用在盛裝液體的容器,又可以讓類木質素在自然界中被生物分解。團隊指導老師、中正生物醫學科學系副教授李政怡提到,台灣現有可應用在紙容器塑膠淋膜的材料,常見的是PP、PE,以及可以生物分解的PLA。但台灣目前只有一家廠商擁有淋膜分離技術,導致大部分紙容器無法被妥善處理,只好將紙容器及附著其上的淋膜一起送入焚化爐,兩者皆無法落實回收。顧賀鈞也表示,PLA的分解條件嚴格,「環境必須達到90%的濕度,溫度也要至少(攝氏)60到70度左右。」PLA分解需要花費數週,但類木質素在攝氏30度左右的環境,就能被枯草桿菌分解,48小時內便能被分解完80%左右。類木質素應用在紙容器淋膜上,回收處理更方便。蕭喬表示,PLA雖然可被生物分解,但PLA耐熱溫度卻只有攝氏60度左右,現階段只能應用在冷飲紙杯內。類木質素則可耐熱到攝氏100度左右,經過進一步研發,有機會再將類木質素的耐熱度提高。顧賀鈞也提到,為了方便PLA淋膜塑形,其中會額外添加塑膠,杯子並非完全使用PLA製作,無法達到真正的環保。成員、中正生醫系學生唐禹丞則補充,在生物安全等級方面,酵母菌對人體基本上無害,因此相較於傳統淋膜,類木質素帶給人體的毒素負擔也少得多。而基於基因改造工程倫理,他們也在生產線構想上,設置兩道過濾程序,確保基改後的酵母菌不會洩漏到環境中,也讓民眾能安心使用類木質素淋膜的紙容器。 類木質素生產線概念圖,設有發酵爐、過濾裝置,最後透過造粒機產出可供紙容器業者使用的微粒原料。 圖/中正大學iGEM團隊提供該團隊使用創新的技術生產類木質素,並以環境生態關懷為出發點,在今年國際遺傳工程機械設計競賽(International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM)中榮獲金牌。雖然此新興材料還在研究階段,且類木質素淋膜紙杯成本偏高,但團隊成員認為經過進一步改良,未來如果有機會大量生產,成本可望大幅下降,團隊樂觀看待類木質素未來發展。 中正大學共16名同學參加iGEM競賽榮獲金牌,可望為台灣帶來一場紙容器淋膜革命。 圖/中正大學iGEM團隊提供
創新APP 監測水質沒問題
新知
第1666期
創新APP 監測水質沒問題
2017-11-22
【記者劉蘭辰綜合報導】國立成功大學團隊於2017國際基因工程生物機械競賽(International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM )發明「NO problem」獲金牌與最佳環境計畫設計(Best Environment Project)雙料大獎。團隊著眼於台南當地養殖漁業水源問題,用創新技術找出方針並從國際337支隊伍中脫穎而出。 「NO problem」就台南當地養殖漁業水源問題,用創新技術找出方針獲2017iGEM金牌與最佳環境計畫設計雙料大獎。 圖/林鉦諺提供NO problem分為小船偵測器、調控槽與手機應用程式(Mobile Application,APP)。小船搭載酸鹼值測定器、溫度計,以及最重要的硝酸鹽偵測儀,林鉦諺表示,當水中硝酸鹽濃度過高時,小船便會傳送訊號至APP,提醒漁民開啟調控槽淨化水質。「調控槽利用大腸桿菌轉化硝酸鹽成有益魚隻生長的榖醯胺酸,有效減少水中99%的硝酸鹽。」林鉦諺解釋,如此便可減少地下水使用,同時淨化廢水。 「NO problem」分為小船偵測器、調控槽與手機應用程式,可減少地下水使用,同時淨化廢水。 圖/林鉦諺提供根據行政院農業委員會漁業署民國104年漁業統計年報,台南在產量、產值、養殖面積皆為全台之冠。第三屆百大青農郭俊瑋有多年龍膽石斑養殖經驗,他表示,漁民會定期檢測魚塭酸鹼值與亞硝酸鹽濃度,因為過高亞硝酸鹽會使生物吸氧能力下降中毒死亡。快樂鱻友善農漁產銷售平台創辦人王鼎元則指出,目前業者多用試紙來監控水質。「硝酸鹽則比亞硝酸鹽有害,但用試紙檢測起來費時又不準。」林鉦諺解釋,No problem不但精確判斷水質且減少人力檢測成本,省時省力。 根據行政院農業委員會漁業署民國104年漁業統計年報,台南在產量、產值、養殖面積皆為全台之冠。 圖/劉蘭辰攝iGEM為合成生物學國際競賽,每年在波士頓由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)主辦,競賽隊伍多為大專學生,分為11大類別,隊長巫明擇表示,團隊今年參與環境組,最後從60組中雀屏中選。「因為我們的作品完整度很高。」硬體設計成員李芯瑋指出,團隊今年共有20位成員,相較其他隊伍有較多理工學院背景學生,才能將創新生物機制實際結合硬體設備,發揮解決問題的最佳效果。研究近一年,「決定研發走向是最困難的步驟。」李芯瑋表示團隊曾參訪成大安南校區蝦類疾病控制與遺傳育種中心、基隆養蝦場與台南蔡虱目魚魚塭,不斷修改方向才能因應市場需求。此外,不同生物對硝酸鹽的承受度不同,所以未來團隊或許會依據使用者需求,設計不同濃度感測能力的小船偵測器。
新殺蟲劑助無毒農業 交大世界奪金
新知
第1636期
新殺蟲劑助無毒農業 交大世界奪金
2016-11-10
【記者周欣儒苗栗報導】高價無毒的生物殺蟲劑使無毒蔬果的價格居高不下,間接造成有毒的化學農藥氾濫。國立交通大學「NCTU_Formosa」跨領域團隊開發「Pantide自動化專一性抗蟲胜肽系統」使生物殺蟲劑成本下降67%,從全球300個團隊中脫穎而出,於10月31日麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology, MIT )主辦的「2016年國際基因工程機械競賽」(International Genetically Engineered Competition, iGEM)中奪下世界金牌。 團隊遠赴美國波士頓參加「2016年國際基因工程機械競賽」榮獲世界金牌,圖為團隊在競賽前的合影。圖/吳毓純提供「化學殺蟲劑」對人體傷害包括肺功能衰退、呼吸異常,長期接觸甚至會引發腎炎。然而,團隊開發的「生物殺蟲劑」Pantide卻藉由減少害蟲食慾及生長速度,以達到除蟲效果。擔任團隊隊長的生物科技學系學生吳毓純表示,經實驗驗證,Pantide是短鏈結構,能在自然界中被分解,且對蟲類專一性高,不會危害哺乳類及益蟲。經過基因比對後,研究團隊將基因轉殖至大腸桿菌中大量繁殖,使原本6公升新台幣200元的生物殺蟲劑降至120元,降幅達67%。「Pantide自動化專一性抗蟲胜肽系統」除具驅蟲效果外,也結合交大資訊工程學系教授林一平的物聯網系統( Internet of Things Talk system, IoT Talk system),透過紅外線捕蟲裝置,偵測害蟲數量,過量時即噴灑抗蟲胜肽,並透過物聯網通知農民。吳毓純希望透過這個計畫減少化學殺蟲劑濫用並降低有機農業成本,使農民願意改用無毒的生物殺蟲劑。許多農民認為若未來Pantide及配套的物聯網系統真能有效降低無毒農業成本,皆願意嘗試。種植多種蔬菜的農民呂興國通常會使用網室栽培或噴灑農藥除蟲,他表示,自己其實不愛用有毒的化學農藥,寧可與蟲共享或徒手抓蟲,但農地近千坪,實在心有餘而力不及。若未來產品上市,願意透過物聯網的方式噴灑無毒農藥,令栽種更輕鬆、安全。 侵蝕葉菜的害蟲在菜葉上所咬出的洞,而圖中的黑點是罪魁禍首,除了賣像醜陋外更會讓植物生病。圖/呂興國提供「種蔬菜可以不用農藥,但水果不可能!」種植水果的農民邱燄雲則指出,他選擇有毒的化學殺蟲劑並非成本考量,而是生物殺蟲劑除蟲會破壞農田生物多樣性,造成土地上更大的問題。對此,吳毓純回應,現行生物性農藥會使害蟲腸穿孔死亡,全面消滅當地物種,從而影響到生態多樣性,或是促使當地演化出能夠對抗殺蟲劑的物種。而Pantide是藉由破壞害蟲體內離子濃度平衡,影響其食慾及生長速度。在餵蟲試驗證明,Pantide較傳統殺蟲劑不易產生抗藥性,「我們並不會真的殺死牠,以達到環境友善的目的。」 邱燄雲利用有機肥料施肥所種植的高接梨,他坦言若種植水果沒有噴灑農藥防止蟲鳥食用,水果大多無法生存。圖/周欣儒攝
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