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農廢、二氧化碳變綠金 中山大學兩技術奪國際展雙金

國立中山大學環境工程研究所副教授張耿崚(右三)的研究團隊以創新綠色技術將農業廢棄物轉化為具高附加價值的生質材料奈米纖維素,在2023年12月的IWIS國際華沙發明展中一舉奪金。(中山大學提供)
國立中山大學環境工程研究所副教授張耿崚(右三)的研究團隊以創新綠色技術將農業廢棄物轉化為具高附加價值的生質材料奈米纖維素,在2023年12月的IWIS國際華沙發明展中一舉奪金。(中山大學提供)
【記者袁世鋼/高雄報導】

中山大學環境工程研究所副教授張耿崚的研究團隊,以創新技術將農業廢棄物與二氧化碳,透過綠色製程與太陽能動力,分別轉化為具高附加價值的奈米纖維素與化學材料。此兩項技術分別於2023 IWIS國際華沙發明展、2023 INNOVERSE美國創新發明展中雙雙奪金。

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,從中解構出的奈米纖維素(CNF)具有優異的生物可分解性、比表面積、機械強度,除了可用於製造奈米複合材料外,也衍生出顏料、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。

然而,目前製備CNF時多數皆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。為此,張耿崚的研究團隊以農業廢棄物稻桿為原料,將深共熔溶劑(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,且成本低廉。

張耿崚說,此種高效環保的綠色製程,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。

此外,該團隊也研發全新的綠色減碳技術,可將捕獲的二氧化碳轉化為高附加值的化學品和燃料。張耿崚指出,團隊使用太陽能為非熱電漿系統提供動力,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,克服了二氧化碳分子不易破壞、破壞時需耗費大量能量的困難。

張耿崚說,這項技術通過MATLAB R2022b的人工神經網絡(ANN)分析模擬檢驗,實現最佳的二氧化碳轉化效率,可在常溫常壓下有效減少並再利用大氣中的二氧化碳,不僅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,是一項前景可期的減碳技術,榮獲2023 INNOVERSE美國創新發明展金獎的肯定。◇