政大大學報

酒廠廢物再利用 矽藻土成防燃建材

2020/10/07 20:29:55

【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。

研究團隊處理矽藻土,是釀酒廠產生的廢棄物,回收的矽藻土使用前必須先在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。