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農廢、二氧化碳變綠金！中山大學國際發明展奪雙冠

2024-03-26
國立中山大學環境工程研究所副教授張耿崚團隊研發創新技術，將無用的農業廢棄物與二氧化碳分別轉化為具高附加價值的奈米纖維素與化學材料，採環保永續的綠色製程與太陽能動力。此二項技術於2023 IWIS國際華沙發明展與2023 INNOVERSE美國創新發明展中大放異彩，雙雙榮獲金牌獎。
 
張耿崚表示，木質纖維素是一種含量豐富且容易取得的自然資源，從中解構而出的奈米纖維素（Cellulose Nanofiber, CNF）是相當重要的產物。其生物可分解性、比表面積及機械強度皆高的優異特性，可運用在提升材料極限、撕裂強度、防水性及耐磨性方面，還可用於製造奈米複合材料；並衍生顏料、塗料、黏合劑、熱固性塑膠、熱塑性塑膠、水凝膠、化妝品、藥品添加劑、光學零件、奈米過濾器、防彈衣及醫療設備等多項高附加價值產品，用途廣泛。然而，目前製備奈米纖維素大都使用酸處理法結合物理研磨法，會產生大量酸廢液，導致二次污染和設備腐蝕。
 
張耿崚研究團隊開發出一種高效環保的綠色製程，採用農業廢棄物稻桿為原料，以深共熔溶劑（Deep Eutectic Solvents, DES）作為預處理溶劑，搭配超音波破碎機破壞木質纖維素的結構完整性，去除木質纖維素表面的蠟層和二氧化矽，過程中毋需添加任何化學物質，避免二次污染，且成本低廉。最後可產出高達17%的奈米纖維素產率，平均纖維長度達318奈米；在減少農業廢棄物的同時，也備製出重要的生質材料。此創新技術在2023年12月的IWIS國際華沙發明展中一舉奪金。
 
另一項團隊研發的綠色減碳新技術，則是以低溫電漿技術透過反應產生的高能電子，對二氧化碳分子進行電離、激發及解離活化，可將捕獲的二氧化碳轉化為高附加值的化學品和燃料，克服了當前轉化技術不易破壞高穩定性的二氧化碳分子、且需要大量能量的困難點，成為前景可期的減碳技術。
 
張耿崚指出，團隊發明的綠能新技術使用太陽能為非熱電漿系統提供動力，催化轉化後可有效減少並再利用大氣中的二氧化碳，並通過MATLAB R2022b的人工神經網絡（ANN）分析模擬檢驗，可實現最佳的二氧化碳轉化效率。此項技術採用的低溫電漿反應器可在常溫常壓下操作，在規模和應用上都非常容易擴充，且不需依賴地球其他資源，為全球淨零倡議與聯合國永續發展目標貢獻心力，獲得2023 INNOVERSE美國創新發明展金獎肯定。
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