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第1835期
2026-11-13

【記者傅席容報導】現代社會人手一杯咖啡,剩下的咖啡渣如何回收再利用成為一道課題。東海大學化學工程與材料工程學系助理教授李冠廷研究團隊學生蔡沅劭、王冠勛、胡苡璿、林育歆與會計系學生梁綉琪以「液想不到『超營養 』大補湯」獲得2026雙福三創盃創業實踐組全國總冠軍。團隊研發出Solid-to-Solute(STS)固轉溶技術,將固態咖啡渣轉質成可溶性有機物質(Dissolved Organic Matter, DOM),這項新型材料為廢棄物再利用開創新篇章。

團隊研發出STS技術將不溶於水的有機物質變成可溶於水的DOM,並將其製成液態肥料,具有商業價值與市場潛力。 圖/研究團隊提供

團隊研發出STS技術將不溶於水的有機物質變成可溶於水的DOM,並將其製成液態肥料,具有商業價值與市場潛力。 圖/研究團隊提供

起初,蔡沅劭利用氧化反應處理咖啡渣時,無意間發現咖啡渣可以溶解於水中,以此開啟後續研究。團隊藉由預氧化處理,使咖啡渣產生親水的官能基(註一)並弱化化學結構,再運用工業中未被完全利用的熱能,將其轉化成新材料DOM。李冠廷表示,目前將農業固態廢棄物中提取液態物質的技術,大多採用溶劑萃取,「萃取會產生廢液與固體殘渣等二次廢棄物,而STS技術的製程中則不會產生廢棄物。」

註一:官能基是有機化合物分子結構中決定其化學性質的原子或原子團。

咖啡渣(SCG)難溶於水,在經過STS技術處理之後可轉變成DOM,外型仍是呈現顆粒狀,但可溶於水變成溶液。 圖/研究團隊提供

咖啡渣(SCG)難溶於水,在經過STS技術處理之後可轉變成DOM,外型仍是呈現顆粒狀,但可溶於水變成溶液。 圖/研究團隊提供

談及研究過程,蔡沅劭表示,初期困難在於DOM是未知的材料,「一開始我們不知道這是什麼,經過多次分析才證明DOM的功用。」後續團隊做導電度、官能基與PH值等測試,發現DOM成分中的有機酸有助於植物成長,因此將其發展成液態肥料。王冠勛表示,DOM液態肥料能夠減輕環境負擔,「化學肥料可能會造成土壤酸化,而DOM液態肥料可以避免這樣的問題。」團隊預計先向校內五間便利商店取得咖啡渣,並與校內水耕蔬菜廠商合作。團隊也著手於和非洲的廠商洽談,計畫出口DOM的粉體,再由當地公司加水調配成桶裝液態肥料,以低廉的價格賣給當地農民,期望提高在地糧食產量。

根據實驗數據,DOM液態肥料相較於市售液態肥料,可使小麥草的生長速度增加20%,碳排降低25%以上,並且成本顯著降低。 圖/研究團隊提供

根據實驗數據,DOM液態肥料相較於市售液態肥料,可使小麥草的生長速度增加20%,碳排降低25%以上,並且成本顯著降低。 圖/研究團隊提供

對於研究的展望與應用,團隊發現DOM溶於水中成為鹼性溶液後,相較市面上常用的氫氧化鈉、氫氧化鉀,能更好的捕捉二氧化碳。國立成功大學航空太空工程學系特聘教授陳維新表示,DOM可以應用在複合材料上,「能進行界面絡合反應(註二),有效提升機械強度。」此外,為規模化生產DOM,團隊也希望可以縮短預氧化處理的時間,並期待後續可以成立公司將材料商品化,拓展DOM的多元應用,為廢棄物創造更多可能性 。

註二:界面絡合反應是指兩種不同性質的材料在接觸交界面上,形成化學鍵,強化複合材料的界面結合力。

團隊在實驗室裡研發STS技術,經過多次的測試,分析DOM的特性。 圖/研究團隊提供

團隊在實驗室裡研發STS技術,經過多次的測試,分析DOM的特性。 圖/研究團隊提供

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