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農漁廢棄物蛻新生 智慧醫療敷料促永續
新知
第1813期
農漁廢棄物蛻新生 智慧醫療敷料促永續
焦點
2025-09-26
【記者林婷妤報導】全球農、漁業資材長期面臨過剩情形,除了衍生病蟲害問題,更產生大量碳排放。國立中興大學土壤環境科學系終身特聘教授林耀東率領跨領域團隊,研發「環境友善低碳多功能智慧醫療敷料整合人工智慧創新技術應用」,獲選國家科學及技術委員會於4日公布的「未來科技獎」名單。研究以蝦殼與果皮殘渣等農漁廢棄物為原料,結合pH值成色變化與AI影像辨識監測,製成「低碳智慧敷料」,實現環境永續及醫材創新。 低碳智慧敷料的主要製程是先將蝦殼打成蝦殼粉,再利用反應曲面法(Response surface methodology,RSM)進行製程最佳化(註一)。團隊設定時間、溶劑濃度、反應固碳比等關鍵參數,篩選出投入較少能量,就能萃取較高品質幾丁聚醣(註二)的模型,從而減少製程中的碳排放。團隊也將使用前的敷料埋進土壤觀測,證實具備生物可降解特性。 註一:一種結合統計學與數學的方法,用於優化多變數系統中的實驗設計和製程,以尋找能達到最佳結果的參數設定。 註二:從甲殼素中經一定處理後製成的天然多醣,具有溶解性、生物降解性及生物相容性等特點。 果皮殘渣則會萃取出多酚化合物,如花青素、甜菜根素等,利用這些物質讓敷料以不同顏色顯示出傷口的pH值,再添加甘油增加強韌性。而人體在受傷時傷口的pH值會落在4到6之間,假如受細菌感染則可能高達8以上,因此可觀察敷料顏色變化來監測傷口。中興大學資訊工程學系教授吳俊霖認為,以往需要掀開敷料才能查看傷口情況,現在透過顏色就能判斷,省下許多成本。 團隊近年來致力於提高農業資材的附加價值,並嘗試連結不同領域的學者們。中興土環系博士候選人陳映辰提及,這項技術結合中興循環經濟研究學院、中興資工系及中國醫藥大學營養學系教授們的專業,「過程中最大的困難就是要去整合四個領域團隊間的語言,讓他們的技術被串聯在一起,變成一個有用的東西。」陳映辰說。 目前團隊正考慮上架該敷料,並以此為目標持續改良,陳映辰補充道:「接下來將會做專利佈局,保護整個材料的配方。」臺北醫學大學生醫材料暨組織工程研究所長莊爾元也認為,該技術的天然材料搭配綠色製程,確實能取代高耗能化石燃料製成的一般敷料,但仍需注意安全性,「未來驗證上會是一條漫長的路,可能在任何階段失敗。」莊爾元說道,他表示看好這項技術的潛力,建議實驗中若產品出現問題,可以先嘗試微調現有材料的參數或化學組成,盡可能不添加化石燃料材質以保留低碳材料的優勢。
空氣變肥料 電漿氮肥技術降低土地汙染
新知
第1684期
空氣變肥料 電漿氮肥技術降低土地汙染
2018-10-17
【記者吳佩容綜合報導】國立成功大學、長庚科技大學、國立台灣大學三校合作,將原先為生物醫療而研發的電漿技術,轉型改良用於農業。研發團隊仿造大自然產生天然養份的模式,製作出能夠直接將空氣轉換為電漿氮肥的機器。而電漿氮肥相較於一般市售氮肥,較不會產生金屬殘留土壤的問題,對環境更加友善。固態、液態、氣態為大家所熟知的三個物質狀態,而電漿則屬於第四態,介於液體和氣體間,現多使用在工業鍍模、電漿電視或醫療器材等處。此研發團隊偶然接觸到臺灣的生物農業產業,因此開始研究電漿氮肥。該電漿氮肥製造機並於9日在2018第二屆全國慈悲科技創新競賽,以「電漿科技在生農領域之應用」為題,一舉奪得冠軍和工研院公益委員會特別獎。團隊成員、台大醫學院暨工學院醫學工程學研究所學生黃書葦表示,市面上的氮肥無法只以純粹的氮為原料,需搭配其他化學合成物質,如:硫酸、硝酸等。這些植物無法吸收的化學物質便會殘留在土地中,許多土地都因此而酸鹼化,造成植物生長不佳,又會再需要更多化學肥料,因此形成惡性循環。該機器則是以空氣、水和能量為原料,經過機器處理後轉換為自然的電漿氮肥讓植物吸收,因此並不會對土地造成長期或永久的汙染。關於機器的運作原理,指導老師盧仁傑說:「其實就和閃電的原理一樣。」氮的性質非常穩定,不容易發生化學反應,閃電時所產生的巨大能量,卻能夠使氮分子分離成兩個原子,氮原子便會與氧結合生成一氧化氮或二氧化氮。其中二氧化氮溶於雨水浸滲到土壤後,土壤中的細菌會將其轉化成植物所需的養分,便成為天然肥料。 指導老師盧仁傑正在解釋機器的應用與相對應的位置,一個手掌能夠拿起的機器就有辦法直接將空氣轉換為天然氮肥。 圖/吳佩容攝而團隊所研發的機器,正是複製了大自然雷雨的情境,將閃電時所發生的化學變化人造到機器中,因此對土地的危害相對較小。機器本身十分輕巧,且只要將其安裝在供水的源頭或是出水口,接上管線,便能同時達到施肥和澆灌的功用。 機器的兩面有IN與OUT字樣,分別接上流入和流出的水管,透過機器運作,電漿氮肥會和灌溉的水源一同流出。 圖/吳佩容攝團隊現今已在臺灣各地尋找農民試驗機器,盧仁傑表示:「研發確實困難,但最令人頭痛的部份是說服農人們使用,第一步就是要先學會說台語。」由於臺灣政府大量實施肥料補貼政策,面對便宜的肥料,起初農民們對機器不屑一顧。研發團隊只好轉向先和政府、農會合作,再透過他們去接觸農民,才終於得到一些回應,目前在臺灣各地都有合作的田地。世界近年來由於施肥過度,對土壤的傷害加劇,全世界的可用耕地越發減少。然而人類平均所得越來越高,消費水準也隨之增加,因此對於糧食的需求亦跟著上升,而有越來越多糧食短缺的狀況發生。盧仁傑表示,因此團隊希望由根本解決問題,期待在不改變現有農業灌溉方式下,降低肥料對環境的傷害。 指導團隊與所研發機器的合影(中左為盧仁傑,中右為洪健耀,為此次競賽之指導老師)。 圖/吳佩容攝
心障運動會促交流 環境友善選手不孤單
體育
第1639期
心障運動會促交流 環境友善選手不孤單
2016-11-30
志工及家長細心陪同心障選手進行比賽,讓選手能夠有更好表現。 圖/黃慧文攝【記者黃慧文台北報導】「亞特盃心智障礙者運動會」11月27日於國立台灣師範大學附屬高級中學舉行。今年邁入第25屆的亞特盃,除了是全國最大的心智障礙者運動會,也是選手培養自信、互相交流的場合。本次亞特盃賽事面臨創辦以來第一次雨天,因而取消原訂徑賽,僅剩籃球、桌球、田賽項目。其中籃球賽因選手較無法進行劇烈運動、掌握複雜規則,競賽制度並非一般隊伍間五打五、三對三,而是考驗個人的投籃、運球能力。選手在體育館緊盯在地上彈跳的球,生怕讓球脫離掌控;而對不斷掉球的選手,志工在將球遞回選手手上時,也不忘輕聲告知訣竅,細心且樂於互動,讓選手漸入佳境。亞特盃對選手友善的運動環境也讓不少東部、甚至離島教師帶著學生參與比賽。澎湖由於人口稀少,身心障礙學生很難看到同樣有肢體或心智困擾的同儕,國立澎湖高級海事水產職業學校教師詹弘文表示,亞特盃能讓他們覺得「自己其實並不孤單。」另外詹弘文提到心障學生參與比賽、得獎也會更有信心。澎湖海事選手陳文彥領獎後雙手緊握掛在胸口的獎牌,「雖然上次第一名,這次只有第四名,但還是(覺得我自己)很厲害。」其他學生家長王黃麗霞笑著接過孩子遞來的獎狀,她表示孩子拿到獎狀就高興,家長也會跟著開心,「亞特盃能讓這種孩子知道,給他們機會,他們也能做到很多事。」隨隊志工、國立台北科技大學王崧霖表示,過去曾在其他機構服務身心障礙者,但參加亞特盃的選手更有活力;同為隨隊志工、德明財經科技大學李昀諺則認為,心障者比他過去想的還有主見,且能夠獨立照顧自己。台北市身心障礙服務推展協會秘書長蔡淑如坦言,這個活動是免費報名,加上少財團贊助、政府補助有限,經費上的累積較緩慢。她也談到亞特盃與一般運動比賽不同,並非以競爭為主要目的,而是給予選手表現機會並建立自信,「讓他們(身心障礙者)瞭解,運動沒有那麼困難。」 
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