美科學家用CO2和廢稻稈做出可分解塑膠,成功打造「碳循環」經濟

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製造PEF需要的二氧化碳,可以從燃煤電廠或其他工廠排放的廢氣取得;PEF產品可以透過回收或焚燒而變成二氧化碳回到大氣,由植物再吸收,又可以製造更多的PEF。
王美禧編譯;蔡麗伶審校
今年1月的世界經濟論壇,揭露出塑膠產業的5大醜陋真相。美國史丹佛大學科學家如今藉由創新的研發技術,從二氧化碳和非食用性植物(例如農業廢棄物和草)製成可分解塑膠,或可大幅度降低塑膠產業的碳足跡。
史丹佛大學化學系助理研究教授卡南(Mattew Kanan)說:「我們的目標是用二氧化碳產製的塑膠取代石化產品,如果製作過程能夠減少不可再生能源的使用,更可以大幅度降低塑膠工業的碳足跡。」該研究團隊的成果刊登在3月9日的線上版《自然》期刊。
改變塑膠公式
許多日常塑膠製品是從一種稱為PET(polyethylene terephthalate)的聚合物產生。每年全世界有5000萬噸的PET被用來製造如紡織品、電子、可回收飲料容器和個人照護用品等。
PET由兩個化合物組成——對苯二甲酸(terephthalic acid)和乙二醇(ethylene glycol)——這兩者皆是石油及天然氣再提鍊出而成,製造過程會產生大量助長地球暖化的二氧化碳。「使用石化燃料當原料,加上合併生產PET所需要的能量,1噸的PET會產生超過4噸的二氧化碳。」卡南說。
卡南和同事將目光集中在一種前景看好的替代物——PEF。PEF是由乙二醇和2,5-呋喃二甲酸(2-5-Furandicarboxylic acid,簡稱FDCA)的化合物組成。
卡南表示,PEF可以取代PET,因為FDCA可以取自有機物並取代石油;而阻絕氧氣的密封效果更好,也是PEF比PET優良的另一個原因。
永續生產成挑戰
儘管PEF有許多優點,塑膠工業仍然必須找到低成本的製造方法,FDCA的最大瓶頸在於商業上可行的模式,又能兼顧永續生產。
其中一個辦法是從穀類糖漿中將果糖變成FDCA。荷蘭一家公司Avantium已經和可口可樂及其他公司結盟發展這項科技,但是為工業生產穀物需要許多土地、能源、肥料和水資源。「使用果糖是很難處理的,因為生產果糖會衍生出大量的碳足跡,而且最主要的困難還是與糧食生產對抗。若從不可食用的有機物製造FDCA,例如草或收割之後的廢棄物就比較好。」卡南說。
為此,史丹佛大學研究團隊曾經實驗使用糠酫(C4H3OCH3),一種由農業廢棄物製成的化合物,幾十年來經過廣泛使用,每年生產40萬噸合成樹脂、溶劑和其它產品。但是一般由糠酫和二氧化碳製造FDCA需要昂貴且危險的化學製品,以及使用高耗能源(energy-intensive)。「這確實與我們的目標背道而馳。」卡南說。
回收「碳」 打造循環經濟
史丹佛大學團隊於是使用對氣候、土壤都溫和的化合物——碳酸鹽來解決這個難題。研究主要作者研究生班納吉(Aanindeeta Banerjee)嘗試結合二氧化碳及2-福喃甲酸C4H3OCOOH糠酸(糠醛的衍生物)。她將此混合物加熱到攝氏200度,形成已融化的鹽。非常神奇地,5小時之後,89%的溶化鹽混合物變成FDCA。
「下一步將FDCA變成PEF就非常簡單,其他研究者也已經研發出來了。」卡南說。
製造PEF需要的二氧化碳,可以從燃煤電廠或其他工廠排放的廢氣取得;PEF產品可以透過回收或焚燒而變成二氧化碳回到大氣,由植物再吸收,又可以製造更多的PEF。
史丹佛大學的團隊研究有可能大量減少溫室氣體的排放,因為「我們有信心解決PEF的難關。這只是第一步,我們仍然必須進一步了解,做許多研究看是否有發展可能,又能量化碳足跡。」卡南說。
參考資料:Phys.org(2016年3月9日),Scientists make renewable plastic from carbon dioxide and plants
責任編輯:翁世航
核稿編輯:闕士淵
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好想住桃園!市民最有感的「宜居智慧城市」發展秘辛大公開

我們想讓你知道的是
城市該如何串聯企業、社會及公民組織,創造永續價值?依據關鍵議題研究中心發布的最新市調結果,帶大家一窺國門之都「桃園」,為了宜居智慧城市付出哪些努力。
桃園作為臺灣與世界接軌的第一站,面對永續未來的國際共識也採取了諸多措施,期盼能藉此逐步實踐「宜居智慧城市」的願景。
城市宜居的關鍵是什麼?過半民眾認為「交通運輸」政策影響最有感
這次問卷中,我們以「城市居住的理想藍圖」為題,詢問網路民眾最重視城市發展的哪些面向。結果發現,不分年齡性別,多數民眾對「宜居城市」都有相當類似的想像,最重視的三個方向分別是「大眾運輸與交通便利性」(52.9%)、「經濟發展與就業機會」(38.8%)及「社區安全與治安狀況」(33.7%)。
不論上班通勤、日常生活,還是旅遊觀光,「移動」都是行動的必須過程。一座城市是否宜居便利、能否永續發展,很大程度取決於整體運輸系統的設計規劃、市政措施完善與否。這次市調也發現類似的結果,像是談到近期桃市府讓民眾最有感的施政項目時,有將近四成的民眾選擇了「基北北桃通勤月票都會通」以及「鐵路地下化工程及捷運路網建設」等交通相關的政策。
另外,根據本次調查顯示,16-40歲的族群較為重視「教育資源的質量與分配」、「政府服務的效能」以及「文化節慶與娛樂活動的豐富程度」;41-60歲的桃園民眾則較為重視「醫療服務與設施品質」、「居住環境周邊設有公園綠地」以及「友善高齡者、身心障礙等群體的設施」;而詳加檢視近一年來桃市府所推出的政策或活動,許多也正好對應到前述的需求,例如「國中小營養午餐免費」、結合科技執法的「靜桃專案」、舊城區改造、參觀人次破千萬的「世界客家博覽會」、擴大肺癌篩檢、加速設立市立醫院及特色診所、興建7座旗艦型公園與推動「高齡友善換居社宅專案」等,是桃園民眾除交通類別以外的有感施政措施。

而針對整體都市發展,今年由張善政市長召集成立的「未來城市空間發展會報」,也開始著手短、中、長期的舊城再生規劃,並布局城市大型公共建設,關注人行空間與城市關係的有序發展;搭配桃園現在進行式的鐵路地下化工程,進一步推動車站周邊產業轉型及土地活化,更將效法歐美成功先例,規劃興建長16公里的綠色廊道,打造回歸人本思維的城市空間,提供市民最宜居、舒適的生活藍圖。
傳產轉型、新創支持、文化深耕:城市發展的永續金三角!
不過,僅是安全完善的交通路網還不夠,城市的經濟發展也是攸關市民生活品質的重要指標之一。調查指出,約三成民眾認為「提供傳統產業轉型的資源」(31.7%)、「支持產業創新發展」(31.3%)、「鼓勵農業轉型與特色觀光發展」(27.8%)是城市發展中相當重要的產業元素。

在青創產業的扶持上,桃市府近年設立了許多創育機構,例如專注孕育AI及智慧機器人等物聯網科技團隊的「新明青創基地」,及今年新成立、以整合電商平台資源為目標的「中路電商基地」。而未來更將成立「中路青創加速器基地」及「A8產業加速器」,分別催化能接軌國際的頂尖團隊,與協助傳產數位轉型。此外,桃市府也透過相關計畫提供創業辦公硬體、培訓資源,積極媒合青創團隊,並提供在地市場驗證機會,期待透過青創團隊產品規模化的過程,帶動整個桃園的產業升級。

此外,富有在地特色的人文觀光也是近年桃市府大力投入的領域,像是透過創新形式與傳統禮俗的融合「大溪大禧」,將關聖帝君聖誕遶境打造成跨越當代設計與民俗信仰的城市祭典;今年全新打造的觀光品牌「探索北橫」,推出數條能充分感受山水風光、體驗原民文化的主題遊程。不僅如此,桃市府也積極串聯周遭縣市的觀光資源,聯合推出整合了北北基桃共30處旅遊景點的旅遊套票,藉此導入更多的外部資源,促進桃園觀光產業的蓬勃發展。

二度奪下永續城市特優獎!持續邁向更宜居、更智慧的桃園
針對「永續經營」相關作為的重要性認知,絕大多數民眾認為「大眾運輸路網的長遠規劃與建置」(40.3%)是落實永續的關鍵。桃園作為全台第一個符合聯合國推動「奔向淨零」(Race to Zero)倡議的城市,於今年3月29日率先發表桃園邁向2050淨零碳排路徑圖,除規劃空氣品質淨化區、打造全齡友善的共融式公園綠地、協助企業產業轉型,更積極建置及完善市內捷運路網,全方位實踐淨零的永續目標;其中,桃捷綠線中壢延伸線綜合規劃,交通部同意捷運綠線從G01站延伸至中壢車站(桃捷A23),連結捷運綠線與機場捷運,形成桃園首條環狀捷運路網,而捷運三鶯延伸八德、棕線計畫,均已針對交通部審查意見提出修正,期盼今年底可獲行政院核定。

此外,桃園更再度榮獲今周刊「2023永續城市SDGs大調查」的「永續城市特優獎」及「經濟力特別傑出獎」,展現桃園無論民間企業抑或政府機關,都將永續發展視為重要目標。而明年更將整合研究發展考核委員會及資訊科技局設立「智慧城鄉發展委員會」,期盼藉由組織整改消弭隔閡,讓各單位的目標、任務都更加明確並發揮效益,並優化各項公共服務,為市民打造更為舒適的生活環境,使「智慧桃園」的目標更上層樓。

桃市府在都市景觀、城市機能、產業精進及施政效能等面向的耕耘,短期成效不僅為民眾所有目共睹,長期觀之,更是為桃園往後的蓬勃發展打下關鍵基礎,使宜居智慧城市的願景正實現。
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