撰文／唐祖湘
自然資源並非取之不盡、用之不竭，產業發展過程中，是否能更有效率運用資源，讓資源循環生生不息，關乎後代子孫福祉。工研院的創新研發始終緊扣永續環境核心，例如將生產過程中產生的廢棄物，開發為有價值的資源，降低企業營運對環境的衝擊，也協助產業掌握新時代的永續商機。
潔淨的水質、新鮮的空氣，這些過去被視為隨手可得的資源，隨著人類活動對環境的破壞，現在變得格外珍貴。當資源短缺的同時，也是創新技術一展身手的時刻。工研院長期投入工業及民生廢水再生處理技術的開發，有效協助地方做好原水與汙水處理，改善工業製程產生的廢水；創新碳捕捉技術協助水泥廠減碳，進一步將二氧化碳轉為浮游藻類的養分，從中提煉保養品原料，讓原本的排碳大戶變身固碳專家。
乾旱時最能體會水資源的珍貴。儘管地球約有三分之二被水覆蓋，但人類可直接使用的淡水僅占所有水資源的 0.8%，十分珍貴稀有。如何讓水資源得到更好的運用，工研院多年投入創新水處理研發，已建立多項工業廢水與民生汙水回收再利用的技術。
「生物網膜技術」（BioNET）利用多孔性擔體做為微生物附著生長之介質，讓微生物於擔體表面形成生物膜，分解水中汙染成份，當擔體塞滿了微生物及固體物，還可壓縮擠出固體物，回復處理及過濾能力，減少廢棄耗材。該技術應用於改善高雄東港溪水質，大幅去除氨氮與有機物，達到飲用水水源水質標準，每日處理達 30 萬噸。
「流體化床結晶技術」（FBC）利用 0.2～0.5 毫米（mm）的矽砂擔體，在結晶槽中做為結晶載體，廢水及添加藥劑由該反應槽底部進入並向上流動，再利用反應槽外接的水流迴路，調整進流水過飽和度及達到擔體適當上流速度，讓欲去除的無機離子在矽砂擔體表面形成穩態的結晶體，矽砂累積晶體至粒徑達 1～2mm 後即排出槽外回收再利用，有效減少廢棄物；處理半導體含氟廢水時，也能使含氟廢水形成氟化鈣結晶，不會產生任何汙泥，氟化鈣結晶產物還能回收再利用。
為達淨零碳排目標，負碳技術是關鍵的一環。其中，二氧化碳的捕捉是典型的負碳技術，特別適合石化、水泥、鋼鐵、發電等高排碳量產業。工研院早在 10 多年前在經濟部能源局經費支持下，積極研發利用石灰石（碳酸鈣）進行碳捕獲與封存技術，2012 年與台泥合作，在花蓮和平廠建立亞洲首座鈣迴路碳捕捉試驗廠，成功降低水泥生產過程的碳排放量。
聞不到又摸不著的二氧化碳，如何運用「鈣迴路」捕捉起來？水泥廠生產過程中，會排出含大量二氧化碳的煙氣，在導入鈣迴路捕獲系統後，可直接利用生產水泥原料石灰石作為吸附劑，將二氧化碳捕獲，經過除塵、冷卻、壓縮等程序進行封存或再利用。捕獲的二氧化碳經由液化程序可獲得高純度的二氧化碳，可進一步做產業商業應用；當吸附劑失去足夠活性，還可再送回水泥廠作為原料，達到零廢棄物排放。
這項全球頂尖的碳捕捉技術，目前和平水泥廠的分別建有每小時可捕獲 1 噸一代廠與 0.25 噸新世代試驗廠，預估每年可捕獲 1,000 噸以上的二氧化碳排放量，成效卓越，因而獲得 2014 年的全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards）與 109 年國家發明創作獎發明獎銀牌的肯定。
台泥花蓮和平廠區內，豎立著一根根約 2 公尺高的綠色透明圓管，裡頭充滿肉眼不易察覺的微藻，這裡是藻類提煉蝦紅素的製造基地，值得注意的是，這些藻類生長過程中所需要吸收的二氧化碳，完全是經由工研院攜手台泥打造的鈣迴路系統捕獲後的二氧化碳而來，經估算，1 公斤微藻可以吸收 1.8～2.0 公斤的二氧化碳，比樹木還高出數 10 倍。
2013 年，工研院與台泥合作，建造全球首座結合鈣迴路碳捕獲系統的微藻養殖示範場。團隊耗費許多功夫於東部篩選藻種，最後始選定本土「雨生紅球藻」，正是相中其具有高含量的蝦紅素，而蝦紅素的抗氧化能力，比β胡蘿蔔素、Q10、維生素 E 等營養素都來得強，可作為生技相關產品的成分原料。台泥依此開發出不同醫美級保養品與保健品，展現極具高經濟價值，另外，還研發蝦紅素蕎麥麵、冰淇淋等減碳食品，在消費者保健身體、享受美食之餘，還能一起愛地球！
轉載自《工業技術與資訊》月刊第 352 期 2021 年 6 月號，未經授權不得轉載。