零距離科學:回顧與前瞻——綠色科技篇

零距離科學:回顧與前瞻——綠色科技篇

我們想讓你知道的是

人類的生活總離不開衣食住行,綠色科技正正能應用在這些地方上。紀錄片討論了不少有關食、住、行的新方向或新技術,在此也跟大家介紹其中一些重點。

文:盧駿揚(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

自19世紀的工業革命開始,至到20世紀的科技發展,人類生活水平固然是日益上升,但這個趨勢又能否持續呢?答案似乎是否定的,因為近200年的發展是有其代價的,就是它大幅影響了我們周遭的自然環境,而不少影響是難以逆轉的。假若人類未能好好處理這個問題,最終自食其果的將會是我們,更會影響我們的後代。

聯合國於2015年提出「可持續發展目標(Sustainable Development Goals)」,正正是希望回應時代的挑戰,而當中一些關於能源使用、城市規劃、生活習慣等目標也跟本集《零距離科學》所談的「綠色科技」(Green Technology)息息相關。

人類的生活總離不開衣食住行,綠色科技正正能應用在這些地方上。紀錄片討論了不少有關食、住、行的新方向或新技術,在此也跟大家介紹其中一些重點。

人類對自然地貌最明顯的影響,莫過於我們在地上豎起了無數的建築物。而現代社會最常用的建材就是混凝土(concrete)。混凝土強度高、靈活性大、而且非常耐用,是一種具非常多優點的建材。不過生產混凝土的過程卻會帶來環境污染。水泥(cement)是製作混凝土的主要材料之一,但生產水泥時卻會產生大量的二氧化碳。

此外,混凝土難於循環再用,而且混凝土重量高,運送時也額外帶來更多碳排放。這些問題促使不少建築設計師、工程師及科學家尋找新的解決方法。

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3D打印技術在建築界具不少潛力。

其中一個方向就是以生物基(bio-based)材料來興建建築,而今天一種備受矚目的生物基材料就是木材。以木材來起屋絕非新事,但以木材興建高樓大廈則是近年才冒起的概念。於90年代,研究員研發出一種新的木質建材,名為Cross-laminated timber(CLT,中文名稱為多層次實木結構積材工法)。

CLT的製作方法是把多層的實木板黏貼膠合起來。不過這膠合過程是有特定講究的。在這多層結構中,每一層木板跟鄰層的木材紋理是以互相垂直(perpendicular)的方式排列而成,這樣便能強化它的靭力。這種木材既強靭又輕巧靈活,而且對環境影響少,被視為是適合於興建摩天大廈的理想材料。

劍橋大學的研究人員正在跟建築公司合作,希望在不久將來動工興建一座300米高(約70至80層高)的木建築,名為Oakwood Tower。成功的話,這將會是世上最高的木建築。另外日本也在2018年提出W350計劃,目的是以木材及鋼材興建一座350米高的高樓,並希望於2041年竣工。

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劍橋大學與建築公司聯手合作,希望以木材建成一座300米高的摩天大廈。

「行」指人類日常的行動與交通。工業革命後,人們發明了各式各樣的交通工具,方便我們四出外遊之餘,更重要是讓我們能有效快捷的把貨物運輸至世界不同角落。不過這些活動均需耗用大量不可再生能源,而燃油的使用也產生出不少有害氣體。

有見及此,有些人提出人類應該大幅度改變生活習慣,減少長距離的交通;並盡量使用本地出產的貨物,減低物流活動。不過有謂「本性難移」,在人類未改變習性前,我們有否其他方法解決或紓緩「行」所帶來的問題?

我們常用的化石燃料會釋出大量二氧化碳,導至全球暖化,而其中一個解決方法便是找出更「亁淨」的替代品。除了研發風力水力等能源外,科學家也努力研發出一些碳中和(carbon neutral)燃料。碳中和的概念就是在於使用這些燃料時,它並不會增加整體溫室氣體排放。而其中一種碳中和燃料就是直接從空氣中抽取二氧化碳及水份,並從中製作出碳氫化合物(hydrocarbon)。

於2019年,蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊成功研發出一種新技術,他們在天台架設了一座迷你煉油廠,利用太陽光把大氣中的二氧化碳及水份直接轉化成液體燃料。當中的原理是這樣的:他們首先以直接空氣採集(direct air capture, DAC)技術來收集大氣中的二氧化碳。DAC大多是以化學溶液來吸收二氧化碳,再以熱力把它們釋放出來。

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瑞士的天台太陽能煉油廠,它能吸收大氣中的二氧化碳及水份並把它們轉化成液態燃料。

獲得二氧化碳後,煉油廠便把陽光集中,憑這高熱能量使CO2及H2O在適當條件下進行氧化還原反應,產生出合成氣(syngas)——亦即是一氧化碳(CO)及氫氣(H2)的混合氣體。最後這些合成氣能夠以費托合成(Fischer-Tropsch)反應轉化成液體燃料。團隊估計,若我們能夠興建一座跟瑞士一樣大的新型煉油廠,它就足以應付整個航空業的燃料使用量。

糧食問題也是人類面對的一個大挑戰,而糧食生產也是碳排放的元兇之一。減少食用肉類固然是其中一種紓緩問題的方法,另一邊廂科學家也在搞盡腦汁尋找一些新方案來應付這個問題。

挪威的研究人員想出一個非常具創意的方法。挪威是盛產三文魚的國家,當地的CO2BIO公司嘗試研發出一個新方法,令生產三文魚的過程變得更環保。

他們把煉油廠所釋放的溫室氣體傳送至一座「藻類(algae)工廠」,並以這些本來無用的氣體來大量繁殖藻類。這些藻類能生產出Omega-3等脂肪酸,因此被製作成魚糧,用在培養三文魚上。整個過程不單減低了溫室氣體排放,更增加了食物生產量,實在是一舉兩得的做法。

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以煉油廠廢氣來培殖藻類的工廠。

此外,以昆蟲為食糧也是另一種紓解糧食問題的方法。昆蟲含豐富營養,理論上能夠取代肉類。而且不單人類能夠食用昆蟲,事實上一些公司已經推出昆蟲製的竉物糧食。英國Yora公司以黑水虻(Black Soldier Fly)幼蟲製成狗糧,並於2019年推出市面。另一邊廂,中國一些地方更嘗試大量養殖曱甴,以它們為牲口禽畜的糧食。

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以黑水虻所製的狗糧。

除了食、住、行外,節目中還談及到不少其他範疇的新技術,如電動飛機、蘿蔔絲混凝土、光合作用窗簾、能分解塑膠的細菌、可溶解的膠袋、清理海上垃圾的器械、重力能量等等,若有興趣了解各地人才就可持續發展的目標想出了甚麼有趣新奇的主意,請不要錯過本集《零距離科學》。

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除了電動車外,研發電動飛機及電動船也是減低交通工具排放溫室氣體的重要一環。

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31播映。本集於1月22日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex


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