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風機葉片碳纖維再利用 中興製全球首支再生羽球拍
新知
第1822期
風機葉片碳纖維再利用 中興製全球首支再生羽球拍
2025-12-12
【記者方凱琪報導】再生科技不斷迭代,運動場上輕快揮舞的羽球拍,材質也可能源自岸邊矗立的風機葉片。國立中興大學精密工程研究所副教授沈銘原率研究團隊,與上緯國際投資控股股份有限公司(後以上緯投控代稱)展開產學合作,回收風機葉片中的碳纖維,共同研發全球首支能循環利用的再生碳纖維羽球拍。 回收碳纖維的難題不在回收本身,而是回收後材料的用途。該成果先由上緯投控將風機葉片回收成碳纖維,後交由中興研究團隊進行再利用。沈銘原觀察道:「市面上通常把再生碳纖維拿來做『不織布』而已,這在產品的應用是相當受限的。」既有作法因纖維表面性質難以與工程塑膠結合,造成應用受限,因此研究團隊研發「再生碳纖維改質技術」,利用化學反應在纖維表面形成薄膜,提升纖維與耐熱、耐磨工程塑膠PA66的結合度,為後續製成高強度熱塑性複材奠定基礎。 為讓改質後的再生碳纖維真正走向產品端,研究團隊必須突破成型設備的限制。為此,他們與上緯投控合作,研發「再生碳纖維補強熱塑複材混練造粒技術」。一般混練(註一)設備最高僅能加熱至約200度,難以處理需要高溫熔融的PA66。該成果中,雙方因此攜手推出全球首台可在高溫環境下進行混練的專用設備「力拿」,使改質後的碳纖維能與PA66在300度高溫下均勻混練並造粒,這些顆粒再由射出機注入模具,成形為球拍等產品零件。該設備研發成本超過600萬元,遠高於一般學術單位可負擔範圍。沈銘原坦言,多數學校單位常因設備不足僅能發表論文,「若沒有產業界支持,其實我們無法交出今天的成果。」 註一:指在密閉環境中以高溫與高剪切力,將再生碳纖維與塑料均勻混合,使兩者充分結合的關鍵加工程序。 此外,沈銘原分享自己長年指導學生與產業合作,讓學生在研究過程中就能理解市場與業界需求。團隊碩士生杜國賢分享該次經驗讓他理解如何與業界有效對接。杜國賢補充說明,該技術十分重視溫度控制,操作時除確認技術可行,也必須兼顧廠商要求,確保最終成品符合產業標準。該成果不僅實現循環再生的目標,在參與實作過程中,杜國賢也發現其論文中的缺失,進而予以補足。 上緯投控前瞻研究部經理林國權說明,公司本身就從事風力發電產業,「老闆給的任務是『如何把碳板再利用』。」因此著手尋求能提升再生碳纖維附加價值的技術,從而開始與沈銘原團隊的合作。林國權指出,產學合作不僅能協助學校突破資金限制,企業也能在合作過程中接觸具潛力的研究人才,提前延攬成為夥伴,形成互利模式。他進一步補充,隨著國際市場愈加重視環保,低碳排的力拿技術優勢會越來越明顯,「例如甲業者若想外銷歐洲,客戶可能會要求產品具備減碳效益。」因此本次技術成果也有機會吸引其他具環境友善需求的廠商洽談合作,成為未來的重要優勢。 在技術成果逐步成形的同時,研究團隊也將其帶回學術現場,杜國賢以此計畫為基礎,報名參與「2025〈第三屆興創競技場〉創新創業競賽」,期許從中更進一步習得創業經驗。而針對產學合作的後續規劃,林國權表示這會是長遠的合作模式,目前也持續與國立清華大學和國立屏東科技大學等學界合作,期望透過持續交流創造更多價值。
農業廢棄物再利用 嘉大LYS1開創綠色養殖新道路
新知
第1815期
農業廢棄物再利用 嘉大LYS1開創綠色養殖新道路
2025-10-23
【記者呂詠倢台北報導】畜牧業是全球糧食的重要來源,卻因高碳排(註一)與動物抗藥性問題,長期被視為永續發展的難題。國立嘉義大學動物科學系教授陳國隆領導研究團隊,透過篩選出高產表面素枯草芽孢桿菌LYS1,找到減碳又無抗(註二)的雞隻飼養方案,榮獲2025未來科技獎,是今年農業生產領域唯一獲獎的技術。研究成果於16日至18日展出於2025台灣創新技術博覽會的未來科技館。 註ㄧ:畜牧業碳排放量高,主要來自動物消化過程釋放的溫室氣體,因此調整飼料可提升消化與吸收效率,減少甲烷與糞便排放,降低碳足跡。 註二:即「無抗生素」,指在動物生長過程中不添加抗生素,而透過調整飼料或補充益生菌來提升免疫力與生長效率。 研究團隊在菌種生長時,透過調整氧氣濃度、培養基成分改動等條件,成功選取出全球固態發酵中,表面素產量最高的優勢菌株LYS1。國立嘉義大學微生物免疫與生物藥學系教授朱紀實分享表面素量高時的特徵,「它的成分就像洗澡用的肥皂,菌株越大量分泌表面素,泡沫越多。」LYS1能將豆殼、麩皮、稻稈等農業廢料分解為發酵基質,所得的乾濕發酵物具備高營養價值,可取代雞飼料中的魚粉,表面素中的長碳鏈脂肪酸更可抑制細菌。 魚粉是雞隻飼料中的重要蛋白質來源,但成本偏高,部分甚至以頭骨或內臟粗製濫造,品質不佳。作為替代物,LYS1能將蛋白質分解為易吸收的小分子胺基酸,同時透過纖維素分解酶,將菇包(註三)中難以利用的木質農業廢棄物,轉化為動物可吸收的養分,陳國隆說明,「原本農民還要付錢處理掉的廢棄物,現在也能變成有用的資源。」 註三:指菇類栽培後剩餘的廢棄太空包和其內木質的栽培介質,台灣每年約使用近5億包香菇太空包。 如同肥皂,LYS1產出的表面素能破壞細菌細胞膜結構,抑制病原菌生長(註四)。團隊成功將其中的碳原子數從以往的18個延長至19個,強化其疏水性,更容易與油脂混合,進一步提高殺菌效率。朱紀實說明,「當我們將大腸桿菌塗在培養皿上,也會發現LYS1具有清楚成形且大範圍的抑制環,不讓細菌靠近。」由LYS1分解的發酵物,因此具備宛若益生菌的效果。 註四:表面素中脂肪酸的油脂特性類似於某些細菌(如革蘭氏陰性菌中的部分大腸桿菌、沙門氏菌及金黃色葡萄球菌)的細胞膜脂質,因此能有效插入膜中,快速且大量破壞其離子通道。 團隊也設計了對照實驗證明LYS1可提升生產效率與經濟效益。國立嘉義大學動物科學系博士生蕭雅齡實地養殖白肉雞,對各組雞隻飼料施予不同添加量的發酵物,觀察其成長情況,「五週內,添加2%魚粉的雞隻平均體重是2.1公斤,但加入2%發酵物的雞隻卻可以達到2.3公斤。」得到數據後,他依雞隻體重回推飼料成本差異,透過生產效率因子公式換算經濟效益,發現成效明顯。不過,蕭雅齡也補充實際上加入1%發酵物的效果便已優於2%魚粉,「但為了方便廠商用最佳比例販售整袋飼料,用2%作為標準添加量會更好操作。」 團隊表示,此項技術現已進入產學合作階段,也預計推往牛、豬與水產養殖業。國立屏東科技大學動物科學與畜產系教授翁瑞奇表示看好其前景,同時提醒發酵用原物料可能因季節性差異影響菌種表現,故需完備前端管理。另外,陳國隆則坦言,農業研究長期受輕視,可獲補助有限,他說:「台灣一年吃掉3.7億隻雞,所以即使只提升每隻雞少量的經濟效益,也能帶來數十億元潛在產值。」並期盼這項技術能更受肯定,讓台灣在全球綠色畜牧業展現實力。
農業廢棄物再利用 化身吸附劑淨化重金屬汙水
新知
第1800期
農業廢棄物再利用 化身吸附劑淨化重金屬汙水
2024-11-22
【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。
廢氣再利用! 元智以「TiFe基合金」純化氫氣自生電
新知
第1787期
廢氣再利用! 元智以「TiFe基合金」純化氫氣自生電
2023-11-30
【記者黎昕俞綜合報導】由於氫的分子結構不含碳,因此在未來減碳的趨勢下,氫能源受到廣泛關注。由元智大學機械工程學系副教授沈家傑帶領學生謝睿宇、曹珺傑及孫嘉宇,研發出「TiFe基氫氣純化發電組」,可在廢棄氣體中純化出氫氣,進而在燃料電池裡與氧氣反應產生電,榮獲2023台灣能「永續能源創意實作競賽」大專綠能創新組金牌。 元智大學機械系師生團隊,研發「TiFe基氫氣純化發電組」,榮獲2023台灣能「永續能源創意實作競賽」大專綠能創新組金牌。 圖/團隊提供在台灣半導體或電子業,生產過程中會產生含有雜質的餘氫。若將當中的廢氣去除,純化後的氫氣便可以循環再利用。因此,研究團隊自製儲氫合金TiFeNi,利用獨有的儲氫能力,將其置入「TiFe基氫氣純化發電組」,讓分離過後的氫氣可以重複使用,並與氧氣反應產生電。經實驗測試,該技術在廢氣中含有50%以上的氫氣時,能夠將其純化至可利用的濃度。 照片右方為「TiFe基氫氣純化發電組」燃料電池主體,將純化後的氫氣注入其中,與氧氣反應可以產生電。 圖/團隊提供由於氫氣與合金進行化學反應時,會放出大量熱能並分解成氫原子。就讀元智大學機械系謝睿宇將純化過程形容為跳棋遊戲,「當氫氣碰到合金表面的空隙時,會像跳棋般進入空隙裡面,接著滲入到更深層的部分,那金屬就會把它卡住,讓氫原子不容易跑出來。」接著,團隊對合金加熱產生分解反應,「氫氣在吸收能量後,可以擺脫合金的束縛,重新跑出來結合成氫分子。」元智大學機械系曹珺傑補充道。 研究團隊自製儲氫合金TiFeNi,可以將氫氣從工業廢氣中分離出來,並且再利用。 圖/團隊提供有別於市面上的儲氫技術需要存放在高壓鋼瓶,團隊使用的儲氫合金TiFeNi因壓力要求較低,不易有破損而大量放出氣體的危險,在使用上的安全性相當足夠。而且,相較起其他儲氫合金材料,因原物料價格高昂故成本居高不下,儲氫合金TiFeNi可大幅降低純化氫氣的成本。惟團隊坦言儲氫合金TiFeNi相較起來使用耐性更低,面對儲氫合金在純化過程中,雜質氣體會隨時間在合金表面聚集,造成阻擋氫氣無法進入其內部的問題。另外,如何讓每次純化氫氣的數量比以往更多,也是團隊目前研究發展目標之一。南臺科技大學化學工程與材料工程系暨研究所副教授蘇順發補充,可以嘗試進行氫氣與其他多種氣體的分離,例如透過化石燃料所產生的氫氣等。他建議道:「除了TiFeNi合金外,可以嘗試其他組合,例如將少數鐵置換成錳、鉻等金屬,試試其純化條件與效率。」 
讓廢棄果皮重生! 「檸檬烯」化身保鮮塗層緩水果腐敗
新知
第1783期
讓廢棄果皮重生! 「檸檬烯」化身保鮮塗層緩水果腐敗
2023-10-26
【記者邱昭華綜合報導】檸檬在食品加工後會留下大量果皮,過往只能淪為垃圾,然而檸檬果皮並非一無用處。國立高雄科技大學水產食品科學系的學生團隊及指導教授侯智耀研發出「奈米檸檬烯可食用塗層」,希望未來可以應用在市場上並延長水果保鮮期,為農業廢棄物找尋新出路,提升農業效益。此技術成果亦在「2023台灣創新技術博覽會」展出。團隊發現目前市售罐裝檸檬果汁在加工過程中,果皮通常會被當成廢棄物,加工廠還需付出額外的成本處理,而「奈米檸檬烯可食用塗層」可以將果皮再利用,創造更多經濟價值。團隊的科學實驗也證實,此塗層在香蕉、木瓜、釋迦上都能有效延長約五天保鮮期。高科大水產食品科學系學生李品憲補充:「延長水果在市場上的時間,可以避免供應不足的時候價格上漲太多,所以還有助於穩定市場價格。」 有塗層(下排)及沒有塗層(上排)的香蕉比對圖。可以發現,有塗層的熟化速度比較慢,保鮮期可以多四至五天。 圖/李品憲提供 檸檬果皮其中一項成分——「檸檬烯」具有優良的抗菌性。團隊先將果皮蒸餾萃取出檸檬純露和檸檬精油,接著再從精油分離純化出檸檬烯。李品憲說明:「檸檬稀乳化後會變成奈米顆粒,並且有更強的抗菌效果。」所以再把檸檬烯與介面活性劑混合成乳化液,最後加入水、增稠劑,形成透明乳液狀的保鮮塗層。 展出在2023台灣創新技術博覽會的「奈米檸檬烯可食用塗層」。塗層呈現透明乳液狀,並且具有黏性。 圖/邱昭華攝水果會變老、變壞,主要原因分為水果內部的熟化及外部的微生物。侯智耀補充:「呼吸作用加快或者變慢,其實都會影響熟化的速率。」他表示,此塗層能大幅減少水果與外在空氣的接觸,有效抑制呼吸作用,不僅減緩熟化,也能因為檸檬烯的抗菌性,減少果皮上的微生物數量,達到延長保鮮期的效果。 為了更有效率地應用,高科大團隊用浸泡的方式將「奈米檸檬烯可食用塗層」包覆在香蕉表面。 圖/李品憲提供雖然塗層效果顯著,但若要進入市場也會遇到困難。侯智耀說:「最大的難題是銜接生產線後,要如何不造成額外支出,同時帶來經濟的效益。」目前製作塗層花費高,對於商家會是比較大的負擔。李品憲認為,當成本反映在售價,消費者可能不會買單,所以未來會繼續嘗試替換材料、調整配方,預計成本能降低兩至三成。家裡產銷柚子及酪梨的方昱昇提出他的疑慮,「滯銷問題就是供過於求,要怎麼在四、五天內突然擴增這麼大量的需求,也不太容易吧? 」家庭主婦潘桂珠也分享自己的看法:「如果是香蕉的話,一般家庭一次也不會買太多根,好像沒必要再多花這個錢。」他建議塗層可以應用在高單價的水果,像是玉荷包等等,對於水果外銷商可能比較有用。
廢鹼液再利用 高大「鎂」化溶鋁程序
新知
第1740期
廢鹼液再利用 高大「鎂」化溶鋁程序
2020-12-16
【記者徐嘉璟綜合報導】鋁擠工廠用鹼液清除模具中的殘留鋁渣後,會產生大量具汙染性的含鋁廢鹼液,廠商往往需付出高額處理成本。有鑑於此,國立高雄大學應用化學系團隊發明「線上純化溶鋁程序」,運用鎂化合物改良回收鋁的效率,並將廢鹼液回收再利用,盼能促進綠色、循環經濟。此發明於6日獲「2020全國循環創新競賽」的循環綠色創新主題優勝。 國立高雄大學應用化學系學生顏煜昇、蘇毓婷和林謙(左起)組成團隊「精靈煉水」發明「線上純化溶鋁程序」,獲「2020全國循環創新競賽」的循環綠色創新主題優勝。 圖/蘇毓婷提供一般鋁擠工業會將鋁放入模型,擠壓出特定形狀的鋁製零件,但製作完畢後,模具的邊角會留下鋁殘渣。高大應化系特聘教授蔡振章解釋,為了洗淨殘渣,工廠會先用氫氧化鈉鹼液溶出模具內的鋁,形成含鋁廢鹼液,接著加入硫酸,利用酸鹼中和反應,形成硫酸鋁。此舉雖能排除廢鹼液中的鋁離子,卻會降低廢鹼液的酸鹼值,使鹼液無法回收再利用。除破壞鹼度的問題外,由於硫酸鋁為易溶於水的電解質,會導致處理後的廢液仍存有過量的鋁,而不符合排放標準。為了保留鹼度並有效清除廢鹼液中的鋁離子,高大應化系學生蘇毓婷表示,團隊先控制溫度和時間,製備不同於市售的鹼性硝酸鎂(註1),以其代替硫酸加入含鋁廢鹼液,得到不溶於水的水滑石,提高除鋁效率,並維持回收後的廢液鹼度。藉此,工廠能回收利用廢鹼液,減少新鮮鹼液的使用量和成本,同時實踐環保理念。註1:一般市售硝酸鎂為酸性。而水滑石是一種具高價值、多用途的奈米材料,可用於塑膠添加劑、反應催化劑等。蔡振章補充,原先利用硫酸除鋁得到的硫酸鋁,每公斤僅價值約新台幣40元,至於一公斤的水滑石則可賣約4300元,收益增加百倍。蘇毓婷表示,團隊亦利用微胞自我組裝法(註2),使鎂離子、鋁離子等微小粒子可自行聚集,形成規則排列、價值較高的純相水滑石。註2:微胞自我組裝法是一種常見的奈米材料合成方法。在適當的反應條件下,如溫度、時間,使小粒子不需外力,就能自行聚集形成具有規則結構、週期性的排列。 團隊利用硝酸鎂和水熱反應,成功將含鋁廢鹼液(左)回收並分離為再生鹼液(中)和水滑石(右)。 圖/蘇毓婷提供另外,團隊也考量工廠運作的安全性,因此使用水熱法(註3)於不鏽鋼釜內進行除鋁流程,蘇毓婷說:「團隊使用水熱法將反應溫度設定於100度以下。」因反應溫度低,釜內隨高溫產生的水蒸氣壓力較弱,可避免壓力過大產生爆炸,降低操作的危險性。此外,團隊發明提升含鋁廢鹼液的回收率,藉此節省廢液儲存的空間,也減少外漏污染的疑慮。註3:水熱法指以水為溶劑,加入反應物後,在一定溫度和壓力下,於密封的容器進行化學反應。此方法的優點為反應溫度較低、步驟簡單,並較易控制產物的理想配比及結構形態。團隊先於廢鹼純化設備(左)進行水熱反應除鋁,再利用奈米材料過濾設備(右)將水滑石與再生鹼液分離。 圖/蘇毓婷提供喬泰鋁業營業部吳小明(化名)表示,含鋁廢鹼液具有腐蝕性,因此工廠建有儲存槽管理廢液,需耗費大量成本,團隊發明若能減少廢液,可減輕管理壓力,他樂觀其成。目前,團隊技術已進入專利審查階段,蘇毓婷表示,希望未來能改良此次發明,「解決含有不同離子種類的廢水,製備不同的奈米材料。」
酒廠廢物再利用 矽藻土成防燃建材
新知
第1731期
酒廠廢物再利用 矽藻土成防燃建材
2020-10-07
【記者蕭淳云綜合報導】建築物中的阻燃材料,可以在火警發生時延緩火勢蔓延,是建材中不可或缺的成分。朝陽科技大學應用化學系教授石燕鳳指導團隊,研發「阻燃高分子複合材料及其方法」,將釀酒廠的廢棄矽藻土改造成防燃建材,期望為建築領域提供再生資源的環保新選擇,此技術亦獲得「2020台灣創新技術博覽會」銀牌。 研究團隊成員展示利用廢棄矽藻土製成的建材樣板,此技術榮獲台灣創新技術博覽會銀牌肯定。 圖/蘇瑋勝提供研究團隊透過熱處理與改質,將釀酒過程中產生的廢棄物──矽藻土還原成未使用的狀態,並透過多種配方測試,將其混合阻燃劑,改造為低成本、耐燃、無鹵素(註)的阻燃材料。團隊成員、朝陽科大應用化學系碩士生蘇瑋勝解釋,利用矽藻土本身的孔洞吸附化合物,在維持耐燃效果的前提下,可以將阻燃建材中的阻燃劑用量從26%降低至14%,有效減低成本。註:阻燃材料分為無鹵素與鹵素,而鹵素阻燃材料在燃燒過程中會產生有毒物質,目前多已禁用。研究團隊處理的矽藻土,是釀酒廠產生的廢棄物,回收的矽藻土在使用前必須先在200度高溫下熱處理三小時,以去除矽藻土上吸附的雜質。蘇瑋勝說:「熱處理後的矽藻土有很多孔洞,這就是它很容易吸附水分的原因之一。」他闡述,熱處理後,還需在矽藻土上,噴灑矽烷偶合劑與丙酮的混和溶液進行改質,以維持材料的強度。除此之外,他強調說:「因為矽烷偶合劑中的矽本身有阻燃效果,所以這一步(對於阻燃效果)很關鍵。」 經過熱處理後的矽藻土,在顯微鏡下呈現多個孔洞,可以重新吸附化合物。 圖/蘇瑋勝提供釀酒過程中,為了讓酒質清澈,酒廠多會使用矽藻土作為澄清劑過濾雜質。蔡氏釀酒精釀啤酒廠釀酒助理劉冠霖提到,因為矽藻土無法二次使用,過濾完後通常會直接丟棄。蘇瑋勝提及,正好實驗室和釀酒廠有接觸,「聽說他們有很多廢棄的矽藻土,所以想說回收看看,能否應用在不同的地方。」團隊從矽藻土孔洞可吸水的特性得到靈感,進而想到將其結合具阻燃效果的矽烷偶合劑,再經過多種比例搭配,研發出低成本兼具環保的阻燃建材。 釀酒廠在釀酒過程中,為了讓酒質清澈,會使用矽藻土作為澄清劑過濾啤酒。 圖/蔡氏釀酒精釀啤酒廠提供建築師黃連進解釋,矽藻土造價較高,現今消費者多使用成本較低的石膏板作為防燃材料,「如果回收酒廠的矽藻土可以降低造價,應該是會有市場的,但是需要大量回收,才有辦法降低成本。」對此,室內設計師仲泱澄則提到,團隊若希望將矽藻土建材市場化,還須評估材質收邊的難易度,「我們在做設計要考慮材質好不好切割,材質可能會讓造型有所限制。」 釀酒過程中使用的澄清劑──矽藻土,無法重複利用,多半淪為一般垃圾。圖為團隊成員回收廢棄矽藻土進行研究。 圖/蘇瑋勝提供團隊針對廢棄矽藻土應用已經研究許多年,期間不斷嘗試將其結合不同領域,此研發是計畫的其中一項成果。團隊表示,目前已與廠商合作建立樣板,此技術簡易的加工過程有望在未來推廣量產,希望以低成本、廢物利用、阻燃效果等優勢,提供建築材料不同的選擇。
當營建廢棄物無處去 海上掩埋場成選項?
專題
第1729期
當營建廢棄物無處去 海上掩埋場成選項?
焦點
2020-06-17
【專題記者李昱亭、陳宣懿、姜期儒、黃宥綺綜合報導】近期台北市與新北市政府正協調營建廢棄物的處理問題,在面臨陸上掩埋場容量有限的情況下,如何處理這些體積大,且不適合燃燒的營建廢棄物成為矚目議題。目前台灣處理營建廢棄物的管道大多為填海造陸,北部地區的營建廢棄物最終也將成為「台北商港離岸物流倉儲區填海計畫」的料源。其實在約30年前,高雄市政府便曾執行以解決營建廢棄物為目標的填海造陸計畫,至今卻爭議不斷。<b>全台營建廢棄物亂象叢生 政府取締案件層出不窮據行政院環境保護署(以下簡稱環保署)營建廢棄物宣導網公告,營建剩餘物泛指建築物及土木工程在施工過程中產生的廢棄物,種類分為營建工程剩餘土石方、營建廢棄物及營建剩餘混合物。營建剩餘土石方包括施工產生之剩餘泥、土、砂、石、磚、瓦、混凝土塊等,經暫存、堆置可再生利用者,屬有用之土壤砂石資源。營建廢棄物則為建築物施工所產生的一般廢棄物、一般事業廢棄物及有害事業廢棄物。據環保署環境資源資料庫公告,西元2018年台灣產生超過3千萬公噸的營建廢棄物,其中有近2百萬公噸事業廢棄物未被申報清理。以新北市五股垃圾山為例,該地區近30年來遭許多非法業者棄置營建廢棄物,造成環境髒亂,導致公安與治安問題。因此新北市政府以「擴大五股都市計畫發布前試辦計畫」整頓不法業者,於5月15日拆除部分違章建築物,取締不法業者。目前該計畫仍在進行中。此外,2018年宜蘭烏石港重劃區內空地也曾發現事業廢棄物。營建剩餘物的非法棄置問題層出不窮,顯示各地營建廢棄物處理管道出現「消化不良」的問題。<b>合法處理場不足  營建剩餘物難消化根據規定,主管機關須核備「土石方清運聯單」,以管控業者將營建剩餘物送至合法收容場所處理。然而,有些業者雖持有合法清運聯單,卻將營建剩餘物棄置於產業道路、私人填平的土地或非法土石方堆置場所,以減少成本負擔。看守台灣協會秘書長謝和霖解釋,因合法分類處理場的處理費較昂貴,有些非法的處理場可能與合法處理場勾結,以合法清運聯單掩蓋非法處理行為。根據台南市環境保護聯盟2月21日的新聞稿,台南市南興里周遭的都市計畫農地就因長年被非法傾倒大量建築剩餘和廢棄板模,甚至非法露天燃燒,造成路面毀損與嚴重空污。若遇業者非法棄置營建剩餘物,地方環保局得根據《廢棄物清理法》開罰。依《廢棄物清理法》第46條規定,若任意棄置、未依法處理、回收廢棄物,最重可處以五年有期徒刑,並得併科1500萬元以下罰金。然而,環保局仍無法完全遏止非法棄置營建剩餘物的問題。 「為什麼有那麼多營建廢棄物的非法棄置?大部分是為了省錢。」謝和霖表示,營建剩餘物分類處理成本高,且合法營建剩餘物處理場不足,衍生出非法棄置問題。以雙北地區為例,台北市僅有13家合法營建剩餘物分類處理場,新北市則僅有兩家合法業者,非法處理場卻高達68家。因此,當5月初新北市政府加強取締營建廢棄物非法棄置,並嚴格要求業者送往合法處理場時,便引發「雙北垃圾大戰」(註1)。註1:根據公視新聞報導,4月底開始,新北市政府強力整頓五股垃圾山,且嚴格取締非法處理場業者,導致新北市的合法處理場不堪負荷。新北市的營建廢棄物流往台北市,使得台北市有4家處理場也出現超收情形。台北市環保局回應,為避免工程廢棄物大量湧入造成業者經營困難,因此目前優先處理台北市產出的營建廢棄物。 好名賸餘土石方及營建混合物資源處理場負責人林智賢表示,政府應輔導非法處理廠,讓非法處理廠走向合法。  圖/黃宥綺攝「取締是好的方向,但有取締也要有輔導。」好名賸餘土石方及營建混合物資源處理場負責人林智賢認為,政府應輔導非法處理場符合法規,並加速合法程序作業。對此,先前新北市環保局提出「一法四原則」,輔導非法業者合法化。除要求業者依《廢棄物清理法》進行申報管理、落實營運紀錄外,營運場內也必須符合「揚塵不逸散、泥水不外流、環境不髒亂、不露天燃燒」四原則,期盼能藉此解決營建廢棄物消化不良問題。<b>去化量不足 堆置棄土非長久之計除營建剩餘物處理場不足外,營建剩餘物也面臨無法再利用的棄土「末端消化」問題。林智賢以好名的處理場為例,營建廢棄物通常分為土石方、廢木材、廢塑膠三大類。營建剩餘物進入處理場後會先經過人工初選、電磁選等程序,分類出可再利用的廢棄物。土石方經加工後變成細沙及碎水泥塊,能作為混凝土基礎材料,廢木材送至合法處理場做汽電共生,而廢塑膠及其他可焚燒的廢棄物則送進焚化爐。 廢棄物通常分為土石方、廢木材、廢塑膠三大類,以好名賸餘土石方及營建混合物資源處理場為例,通常有八到九成的廢棄物可被再利用。 圖/姜期儒攝「目前來講,問題大部分是在末端。」林智賢表示,雖營建剩餘物進入處理場後會先分類出可再利用的廢棄物,但仍有一至兩成不可再利用的棄土需要末端消化處理。他進一步說明,目前場內的棄土必須送至苗栗的掩埋式土資場堆置,而自從基隆的月眉土資場因環境問題停收之後,北部地區的棄土處理成本便因此提升。經過分類處理過後的棄土,將送至目前的最終處置場所「掩埋式處理場」,且每年中央政府會核准處理總量及掩埋總量。然而,掩埋式處理場也有最大負荷量,不可能無止盡地堆置棄土,因此並非營建剩餘物處理的長久之計。<b>為解決廢棄物去化需求 填海造陸成選項營建廢棄物去化量大,台灣掩埋式處理場容量亦有限。根據環保署2018年預估,一般事業廢棄物最終處置設施中,剩餘掩埋量約283萬公噸,距離掩埋場容量飽和僅剩約三年。新設的掩埋場又因民眾「鄰避效應」心態,無法順利興建。對於處理不適合燃燒的廢棄物,因陸上掩埋設施有限,環保署推動多項再利用措施,其中即包括填海造陸。為了兼顧海域生態與安全,環保署選擇優先以無害且安定、或經無害化及安定化之不可燃廢棄資源物、營建剩餘土石方、清淤及風災土石泥為填海造陸的原料。在內政部營建署自1991年推出「營建剩餘土石方處理方案」中,也提及營建剩餘土石方可用於填海造陸,後續在許多縣市也出現填海造陸的開發計畫,料源多以營建剩餘土石方為主。行政院於2005年核定的「台北商港離岸物流倉儲區填海計畫」目的即為解決台北地區的工程無害廢棄物與剩餘土方。據《中國時報》報導,近期開發單位判斷整體北部地區的工程剩餘土石產出量已超過土資場填埋負荷,因此預計增加工程年收土量與運送時間,目前環保署已召開「臺北商港物流倉儲區填海造地計畫第四次環境影響差異分析報告」審查。 「其實像台北港這類填海造陸的計畫,有它存在的必要。」社團法人循環經濟學會秘書長徐敏晃表示,處理營建剩餘土石方與營建廢棄物最大的問題在於通路太少,為了去化這類體積龐大的廢棄物,快速達到再利用目的,將其用於填海造陸或鋪路等大型公共工程是最有效且容易的方式。 從建築工地拆下的土木工程、建築物,稱為營建剩餘物。營建剩餘物運至廢棄物處理廠後,通常交由怪手處理,進行物質的分類、篩選。  圖/黃宥綺攝雖然填海造陸為目前處理大量營建廢棄物最容易的方式,但其工程可能對台灣沿海生態造成影響。早在1988年,高雄市政府為解決該地區剩餘的事業廢棄物及營建廢棄土,向行政院提出「南星計畫」並經批准,以爐石、煤灰、剩餘營建土石為料源,開始實施填海工程。但2014年曾有環保團體指出,計畫實施後,高雄市小港區的海底重金屬含量超標。對此,台灣水資源環境保育聯盟辦公室主任粘麗玉表示,由於政府管控不周,南星計畫中除了營建廢棄物外,還參雜未妥善處理的有害事業廢棄物,甚至醫療廢棄物,造成填海過後的重金屬溶出及土質不穩定。她補充,填海造陸終究是在海裡以人造方式生成陸地,在海流長期沖刷下,用以包覆廢棄物的不透水層會有破碎的疑慮,可能導致地層下陷危機。目前台灣已將海上填埋場分為供土石泥填埋的「安定型」與供廢棄物填埋的「管控型」。「安定型」主要接收性質安定的固體廢棄物,「管控型」則接收經無害化且安定的事業及一般廢棄物,且將施作阻漏工程來防止潛在汙染。對於工程實施間的營建剩餘土石方總量追蹤與管制,也利用定位系統隨時監測。對此粘麗玉指出,雖然目前已針對填海造陸工程制定相關法規與環境監測機制,但目前相關計畫由地方政府審議,中央政府未嚴格監督與管控工程,缺乏有效管理機制,也難以掌握填海廢棄物的品質。在填海造陸方面,由於國外執行較有經驗,管控與做法比起台灣更加成熟,因此國外多成為台灣填海造陸政策參照的範本。 台灣水資源環境保育聯盟辦公室主任粘麗玉認為填海造陸長期在海流沖刷下,用以包覆廢棄物的不透水層恐破碎,導致地層下陷危機。  圖/陳宣懿攝<b>民間與政府聯手 日本填海造陸制度完備日本為亞洲填海造陸大國。1983年,日本政府開始進行「大阪灣鳳凰計畫」,大阪灣鳳凰計畫是以廢棄物造成的島嶼,同時也是日本唯一核准「廢棄物處理」及「填海造陸」的地區。「日本海域底部土層為黏土,且內灣多,比較適合填海。」謝和霖說明,因為受土質影響,日本的污染物質較不易擴散,因此填海的環境比台灣安全。為了有效管理大阪灣計畫的施行,日本政府於1981年設置《廣域海邊環境維護中心方法》,並成立法人團體,由廣域臨海環境整備中心負責管理、監督。 看守台灣協會秘書長謝和霖認為日本雖地理條件優越,但仍以小心謹慎的態度執行填海造陸計畫,值得台灣效法。  圖/姜期儒攝除法人團體外,大阪灣計畫由多方組織共同商議,包括環境省、國土交通省等。在大阪灣鳳凰計畫中,掩埋場除蒐集鄰近地區的各種廢棄物,並用於填海增加陸地面積外,也增設四座垃圾掩埋廠。廢棄物運至掩埋場後,經由嚴密的把關,以及檢查、監視系統,才被准許進入海洋埋放,以確保廢棄物不會對海洋造成生態污染。謝和霖說:「雖然日本填海條件優越,但他們仍謹慎填海,日本願意付出必要的代價避免環境污染,反觀台灣並非如此。」此外,循環經濟也是日本推動此項計畫的重要原因之一,因此日本政府也特別設置《促進循環社會基本法》,希望能有效達到廢棄物再利用。過去在大阪灣鳳凰計畫的評估階段,日本舉辦環境促進領導人會議,並進行環境監測,向居民以及企業提供相關資訊,進行風險交流、資訊流通,建立彼此信任基礎。完工後,除了建設全面的環境管理系統外,大阪灣管理單位也定期檢查生態環境,並利用再生海堤以種植海藻床,用來淨化水質,保持生態完整性。<b>中央統一規劃 新加坡填海造陸控管嚴密除日本外,位於新加坡本島以南八公里的新加坡實馬高堆填區(Semakau垃圾填埋場)也是利用廢棄物造島。該島從1995年新加坡政府開始興建,並於1999年正式啟用。有別於日本委託法人團體,新加坡由國家環境局負責統籌、規劃、監督。在廢棄物處理方面,新加坡實馬高堆填區僅收未經固化、穩定化的飛灰及底渣、不可燃廢棄物,且須通過新加坡毒性溶出程序(Toxicity Characteristic Leaching Procedure, TCLP) 的毒性溶出標準,確認無誤後才准許填入海。另外,新加坡政府也在填埋場附近設置監測井,並且定期採樣海水水質,以監督污染滲出情形。對此,前環保署署長沈世宏表示,因台灣多由地方機關管理,在監督、稽查上較為困難。他補充在管理方面必須效法國外的透明開放,並且新建監察機制。<b>填海造陸存疑慮 中央、地方應合作管理在填海造陸工程進行期間,附近居民常因無法掌握其進度與填海廢棄物品質,擔憂自身居住環境受到影響。為了減輕居民疑慮,嚴謹的規範與監督制度必不可少。地球公民基金會副執行長王敏玲表示,除了中央的統籌管理外,如何建立地方的監督機制同樣重要。政府須統整、開放相關資料,幫助民眾理解與參與管制,再搭配社區定時巡查制度,隨時把關工程進度。在規範與監督機制雙全的情況下,不但能有效管理填海造陸廢棄物的流向,也使台灣填海造陸的規範更臻完善。
大葉團隊創去苦技術 廢棄果皮釀柚香白蘭地
新知
第1716期
大葉團隊創去苦技術 廢棄果皮釀柚香白蘭地
2019-12-04
【記者何昀儒綜合報導】金黃色澤的柚香白蘭地,開啟瓶蓋瞬間,濃厚香氣撲鼻。大葉大學食品暨應用生物科技學系教授柯文慶指導該系碩士班學生,將柚子果皮再利用。團隊透過獨創技術,去除果皮內含苦味,並以烘乾的外皮取代傳統能使白蘭地產生金黃色澤的橡木片,製作出柚香白蘭地,希望藉此減少農業廢棄物。團隊選用葡萄蒸餾酒作為基酒,加入去苦與烘烤過的柚子皮,研發出獨具柚香的白蘭地。其中,團隊以β-環狀糊精(註1)加水,調和成適當濃度的水溶液後,再放入柚子皮,並使用超音波震盪,達去苦效果。團隊成員簡如紜說明,橡木片為白蘭地生成金黃色澤的主要因素,而柚子皮烘烤後會褐變(註2),可取代橡木片的使用。註1:β-環狀糊精於食品應用上,具有穩定化合物的能力,以減少不必要的味道及氣味。註2:褐變反應為食品因加熱或氧化等化學作用,所引起的褐色形成作用。「其實台灣產的柚子品種眾多,我們是選香氣最濃郁的文旦。」簡如紜解釋,未料文旦香氣足,苦味卻很重。「去苦」因此成為前期最困難的挑戰,經過翻閱大量期刊與反覆實驗,團隊方才找到解決方法。此外,一般用以釀製白蘭地的橡木片,會干擾柚香味,幾經嘗試後,團隊研發出以烘乾柚子皮作為橡木片的替代品。該研發作品於11月29日在「台灣食品科學技術學會第49次年會」展出。 烘烤後的乾燥柚子表皮,可取代一般用以釀製白蘭地的橡木片,避免橡木片干擾柚子的風味。 圖/簡如紜提供柚子在中秋節時會被大量購買,節日過後往往面臨銷量下滑、價格下跌等問題,簡如紜說:「今年雨下比較少,收成很好,產量過剩的問題又更嚴重。」團隊於是發揮創意,研發技術將柚子加工製成白蘭地、醬油與酵素產品,使在地鮮果能提升經濟價值。實驗期間,團隊共處理逾120公斤的柚子,由於其外皮的油囊裡具精油,為香氣來源,製作過程只取用外果皮,並需將白色中果皮去除。團隊因此花費大量時間精細地削皮,「發現刨刀最好用,不過全組團員還是削皮削到貼痠痛貼布。」簡如紜苦笑說。 由於柚子外果皮為主要香氣來源,製作過程會將白色中果皮去除,團隊因此花費大量時間為柚子削皮。 圖/簡如紜提供柯文慶亦補充說:「產品研發完成後,還需經過市場調查,團隊會先至福利社試賣,並徵求消費者的評價與建言,以便做後續調整與改良。」民眾徐子琹則表示此款酒果香味濃厚,口感溫順,他說:「柚香味殘留於口中久久不退。」此外,團隊還將釀製白蘭地留下的果肉,製成酵素與醬油,善加利用文旦每個部位,將農業廢棄物降至最低。
水資源再利用 裝置融廢瓶於設計
新知
第1712期
水資源再利用 裝置融廢瓶於設計
2019-11-06
【記者黃雪瀅台中報導】只需將水槽排水孔(又稱落水頭)關上,廢水就會存入裝設在水槽下方的裝置中。僑光科技大學生活創意設計系副教授李世珍指導學生黃弘志、詹瑞祥和陳韋丞共同研發「水資源再利用裝置」。繼「2019第13屆波蘭國際發明展暨發明競賽」後,再對裝置進行改良,將原裝置中儲水部分更換為家用廢棄寶特瓶。 除了改良裝置的斜率,團隊此次將原儲水容器從裝置中移除,讓民眾將自家的廢棄寶特瓶裝入,便可進行裝水。 圖/黃雪瀅攝團隊設計將水資源再利用裝置裝設於水槽排水管下方,並連結一組儲水容器,再加長控制落水頭的連桿至裝置。此裝置外觀如同方向盤,下接小水管,廢水經由管線注入各個儲水瓶。黃弘志解釋,當儲水容器滿水時,儲水瓶加重下沉,進而拉動拉桿,打開連動裝置,落水頭的排水孔塞即可開啟,讓多餘的水排出,不會造成逆流。李世珍提到此設計以環保為發想,於是此次團隊將原儲水容器從裝置中移除,改以讓民眾將自家的廢棄寶特瓶裝入,便可儲水。「此次改良也增加裝置的斜率,讓水流動方向更明確。」黃弘志提到,如此水便不易堆積在裝置中。裝置經調整後,再獲「2019第十屆IIIC國際創新發明競賽」金牌。 團隊設計將水資源再利用裝置裝設於水槽排水管下方,加長控制落水頭的連桿至裝置,並連結一組儲水容器。 圖/黃雪瀅攝該裝置安裝方便,只需將水槽排水管分開,在中間加裝即可。一般家庭購買裝置後,無需雇用水電工,便能自行組裝。黃弘志說:「裝置材質與洗手槽下的水管相同,因此使用壽命相近。」不必擔心水的侵蝕力縮短裝置的使用時長。 黃弘志正在組裝水資源再利用裝置,此裝置組裝方便,未來上市將附上說明書,購買後可按照說明書組裝,非常方便。 圖/黃雪瀅攝設計發想來自在餐廳工讀的團隊學生陳韋丞,他深感水在清洗蔬菜後尚可利用,卻仍只能流掉,十分浪費。結合水資源匱乏議題,他們運用市售現成零件,設計無需電力的省水裝置,可儲存多達50%以上的廢水。「希望廢水可再利用,無論是再進行澆花、馬桶沖洗等,都能增加廢水的使用次數。」詹瑞祥說。李世珍盼此裝置市場化,在民眾購買時附上說明書,他們便可於家中自行組裝,提高普及率。而因廢水中含有雜質,黃弘志希望未來加入「生物可分解海綿」進行過濾,海綿在使用後可放入盆栽等處分解,不會造成任何污染。對於裝置的外型構造,李世珍表示未來將調整為「魚骨」外觀,使廠商運輸空間擴大。 李世珍正在為裝置的未來外型構造繪圖,規劃將「方向盤」的外型改為「魚骨」狀。 圖/黃雪瀅攝現下通常以水桶或盆子盛裝廢水,以便再利用,但此方式容易孳生蚊蟲。民眾陳姵妡指出,此裝置讓使用者以棄用的瓶子儲水,除方便再次使用,也能預防斑蚊孳生。經營飲料店的業者許詠智經常將融化的冰用以清洗地面,他表示,此裝置所能儲存的水量有限,「若此裝置能過濾糖漿,將會提高飲料業者的使用率。」&nbsp;
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