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「樂活」還是「垃活」?

PanSci_96
・2013/01/29 ・5343字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

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文字紀錄:吳秉昱(臺灣科技大學管理學士大三,PanSci活動志工)
影像紀錄:葉人瑋(臺灣科技大學電機所博士生,PanSci活動志工)

「生態…綠…?」我盯著電腦螢幕上的奇怪名字,『原來這是一間咖啡館啊…』靜靜地疑惑著,「咖啡館怎麼不是棕色,而是綠色呢?」我在搜尋網頁中鍵入它令人好奇的名字,發現原來這是一間推行公平貿易的咖啡館。

騎著小50cc機車,奔馳在台北市的街頭。路旁隨處可見的垃圾桶,在丟垃圾這回事變容易後,「垃圾量是不是又增加了呢?」前往活動地點的路上我思索著。

樂活?垃活?樂造成了垃,垃影響了樂。兩個同音字,無法輕易分割。

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迎面而來的公平貿易咖啡香、溫暖的環保燈泡鵝黃光,帶我們走入生態環保與我們的拉鋸戰。


附註:『雙引號』內為兩位講者所言。 「單引號」內為文字紀錄者所思。

講者一:余宛如(Karen)

【生態綠】咖啡館經營者

主題:公平貿易

三公尺高的地下室,擺放著數十張椅子。有種未經萃取的咖啡香,自身旁數十個裝著未焙豆的麻袋靜靜飄出。她是第一位講者,余宛如(Karen),也是【生態綠】咖啡館的經營者。Karen充滿活力的聲音,自焊著重金屬電路板的麥克風中傳出,注意力很快被吸引住。

 

『我想將一些迷思,透過這次機會跟大家釐清』Karen說。

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『為什麼棉花都要種白的?』我們被問道。

答案:因為容易再染色,後續加工成本較便宜。『當大家都要便宜的東西時,物種的多樣性便可能因此消失了。』

接著Karen為我們釐清一些迷思,『消費是很有力量的!』這是她分享給我們的哲學,以消費監督生產。

 

計算食物里程可以救地球?在地消費可以減少碳里程嗎?

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→運輸占「產地到餐桌」流程耗能25%,最大宗的則是保存,占七成。

飲食習慣沒有變更,總體耗能仍然高,例如肉類生產過程較蔬果為高。

在地農夫使用石化肥料,碳排放也仍然高於運輸遠距的有機蔬果。

「那咖啡呢?」

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→國外小農不用農藥、並用海運來台灣的咖啡,較國內使用農藥(高耗能石化產品)的咖啡,碳排放量來得較低。

 

碳排放也引發了不少問題,例如:溫室效應,造成氣候變異與農產量減少。發展中國家的農民與貧困者,是最倒楣的一群。雨季變得更加集中且更短期,需要雨水的在地植物漸漸消失,造成中部非洲的飢荒。

不少人聽過80/20法則※1,在「溫室效應誰該負責呢?」這問題上同樣適用。已開發國家人數只占全球人口的二成,但這二成卻創造了全球將近八成的碳排放,甚至光是北美洲便排出了全球28%的碳量(2010)。

有些已開發國家,還會將原先應屬自己的碳排放量「送」出去,例如移轉工廠至其他國家。『中國驟增的這些碳排放量,其中7%至14%,是為供應美國的消費市場。』我們可以說,美國把自己的外部成本※2移轉出去。他們少了成本,也失了正義。

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我們能做的其中一件事,便是幫助這些農民對抗氣候變遷,避免造成「當代飢荒」的幫兇。當代飢荒?簡單地說,農民們靠出口經濟作物過活,若經濟作物賤價,他們的收入甚至少到不足以購買食物,這種飢荒的成因是人為的。

也許有人想問,「這些農民可以不要出口嗎?」但許多貧窮國家唯一可以創造外匯收入的方式,便是出口農產品,而非種植食物作物。當我們願意付出較多在經濟作物上,他們反而能有較高收入可選擇種植食物。

全球六百多個公平貿易團體,便是在支持這樣子的事情。

「公平貿易不就是賣更貴的產品而已嗎?」有人如此想著。

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但疑惑瞬間被說明。

公平貿易能夠調整社會上的權力結構。合作社的民主運作方式,使得注重人權的消費者,透過獎勵性質的工資,能夠以實際的行動,支持合乎工作權益、女性權益的地區或農莊。

公平貿易並非期待控制價格。反而在保護當地的最低工資,以較為透明與審議※3的方式,就像個保護網一樣保護著農民。工資合理化的過程中,一併帶動改善環境。推展減少農藥、發展農作整合※4等。

 

Karen舉了一個例子:巴西堅果樹只生長在原始熱帶雨林,無法人工繁殖。

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為了生計與填飽肚子,農民砍伐掉沒經濟價值的樹,大量的雨林消失,被置換為一片片的工廠、一條條的公路。咖啡園、可可園、香蕉園、橡膠園快速出現……物種多樣性正在快速減少,以換得經濟發展。

公平貿易組織進入此地區,幫助當地改以巴西堅果樹做為經濟來源。他們開發了數款產品,讓居民不須開發雨林也能自足。

 

這些邊緣的聲音,需要多久才會被聽到呢?而我們又可以做什麼?

『希望大家在購物時,都和我一起把公平正義帶走吧XD』Karen說。


講者二:黃貞祥(Gene)

中研院生物多樣性研究中心博士後研究員

主題:真假環保

Gene的聲音充滿了活力,在接下來的二十分鐘內,試圖喚起我們對於環保的判斷力。

大音量、大震撼!『時間開始跑了』,我們的腦袋也開始動了。

Gene認為,「環境保育」這回事,沒有「絕對好」,只有好以及更好。『環保並沒有一個標準可以定義好壞』。如同科學不是絕對真理,十年前對於環保的認知,與現在,與十年後都不同。

 

五個環保的原則與對立

一、     謙卑原則:人類虧欠地球,沒有謙卑的心,做不好。

二、     公平正義原則:面對環保議題時,我們該保持其執行方式公平且正義!若人類都不愛人類了,如何愛護動物、保全地球?

『我們畢竟不是少年Pi。』大家都笑了。

「但其實我們是少年呆※5。以幼稚的方式殘害地球」我想。

三、     個人選擇-公共政策:環保究竟算是一種個人選擇,還是應納入政策方向?

這兩項不應該對立,而需要相輔相成。因為沒有消費者的關注,即使納入政策,仍然不易成功。

四、     悲觀 V.S. 樂觀:對於環保態度,應該保持樂觀或悲觀?

舉個例子可以幫助我們思考。假如政府推行一個新的環保政策,能夠抵擋住本來會發生的一次破壞,但因為本應發生的破壞沒有發生,因此民眾不會認知到「環境被破壞」這回事。

「二十年前這麼做,地球也沒事啊!」會不會有民眾這麼說,並且而回過頭來,指責政府浪費資源推行無用(但實際有用)的政策呢?這是Gene讓我們思考的一個例子。

「但如果不推行這政策,破壞就會發生了。」我想。

 

五、     現在 V.S. 未來:我們應著眼於未來的發展性,而非現在的技術能否支援。

例如太陽能板發展多年來,技術停滯,能源轉換效率仍不高。但這應是因為市場未投入,而非科技進步停滯。

科技的進展,一旦被市場注意到,便會突飛猛進,例如智慧型手機與數位相機,在近十年來獲得的進展。

現在沒想像中的好,但未來可以變得更好。

接著Gene則批評《假環保》一書,指出其中許多說法根本邏輯不通,違反科學證據,或是不適用日本以外的地方。

至此,夜幕漸深,活動也將進入尾聲。因此開始了與講題同樣精彩的Q&A發問時段。

 

[註腳]

※1-80/20法則:最初由管理顧問泰斗Joseph M. Juran提出,形容80%的財富,掌握在20%的人手中,而由80%的人分配另外20%的財富。後續常被用於各式資源分配的不均等。

※2-外部成本:在生產過程中,常會產生許多廢棄物或有害物質,會對環境或第三人造成影響,此即為外部成本。

※3-審議式:公平貿易協會,會召集多方委員,對公平貿易價格進行討論與訂定,並不是由一個人或一小群人掌握此權力。

※4-發展農作整合:透過較高價格的收購,保護農民不因市場波動而種植過量經濟作物,或者使用農藥、砍伐當地植物等。

※5-少年呆:與46億歲的地球比起來,百歲人瑞也只是個少年。

※6-工業終端材料:塑膠袋的原料,是煉製原油過程中的廢棄物(如不飽和烴),若不製成塑膠袋,仍會直接被焚燒掉而產出廢熱。而免洗筷,以往是使用製造家具的竹、木材廢料製造,而不太影響環境;但現今免洗筷常直接使用快速生長的木材。


 Q&A

K:第一位講者Karen。G:第二位講者Gene

Q1:公平貿易除了咖啡、衣服,還有哪些我們沒想到可以使用的東西?

A1:(K)公平貿易在台灣比較多只有咖啡和巧克力。國外甚至有紅酒(南非曼德拉政府與公平貿易組織推出公平貿易紅酒)、可樂、棉等等

 

Q2:最神奇的公平貿易商品?

A2:(K)巴西堅果樹。可以直接吃、製造堅果油,巴西堅果巧克力等。我得要去除平常迷思才有機會進口,不然碳足跡太長會被罵XD

Q3:有些大企業作惡多端卻會花錢買公益(有人附和:「沒錯」)。若買了公益,公平貿易組織會給予認證嗎?

A3:(K)公平貿易認證只在產品上。代表此商品有,但企業不一定。台灣的迷思是因為星巴克。星巴克只採購了百分之二的公平貿易咖啡豆,就大肆宣傳,讓很多人以為他們全都是公平貿易。不過儘管如此,星巴克總部是全球最大的公平貿易商。可見世界上絕大多數的咖啡都是不公平的產物。

 

Q4:所以對企業來說,公平貿易取得的成本真的會較高?台灣一般人怎麼接觸到公平產品?

A4:(K)第一個問題:商品有分不同等級,還得問等級才能確定價錢是否較高。而公平貿易商品,其實是把消弭貧窮、改善生活的成本重新包含回去。我們也許能邀朋友來喝杯公平貿易下午茶,從自己影響到鄰近朋友。公平貿易認證所做的並不是當唯一的認證者,只是能夠保證由公平貿易認證的商品,最低都能夠滿足某些標準。

Q5:現在看來環保的事情,過一段時間變成不環保,再過一段時間又被認為環保。你怎麼看?

A5:(Gene)這問題蠻複雜。我媽媽曾說一句話:『我不相信科學』。她的意思是因為科學反覆。例如:喝咖啡有害?無害?不斷反覆無定論。

這類資訊在被媒體報導出來的時候,資料支離破碎,需要有人重整、還原當時,這也就是 PanSci 存在的意義。XD

 

Q6:消費者的力量很大。但消費者資訊來源不豐富,了解不夠深的時候,怎麼辦?以及怎麼說服鄰近的人?

A6:(K)你們怎麼看?(聽眾:在mobile 01上發環保開箱文XDD)

台灣缺了「消費者運動」的力量。消基會是全台最大的消費者運動,但卻關注在價格上!都只要求便宜的時候,甚至會影響到生態體系。

(G)看什麼東西,太常用到的消費品,價格取向。用長久的則是品質取向。(追問:挑3C的時候會挑環保還是?)當然想挑環保,但很難因為建立資訊體系不完全。

Q7:有機產品種植時,環境要求嚴苛。種植時蟲害非常嚴重,產量會很低。怎麼維持產量是個很難取捨的問題,公平貿易怎麼解決?

A7:(K)有些聲音認為有機=生態殖民主義,因為其實有機標準適合溫帶國家,且台灣土地跟水汙染比較嚴重,要達到很難。公平貿易的有機則是:一方面這些農夫本來就沒錢買農藥(一不小心就有機了XD),再者價格並非雙方說了算,而是有一個委員會去訂定小農的生活水準,以此價格進行貿易。

 

Q8:公平貿易所生產的商品,競爭力對於無良企業而言是否不足?以此做為創業,會不會有阻力?

A8:(K)一直都是阻力,當我們一開始在台灣推行時很辛苦。生態綠會跟消費者玩遊戲,咖啡價格由你訂,就是期待打破價格的迷思。但其實全球的公平貿易咖啡量仍少得可憐(嘆)

 

Q9:怎麼跟身邊的人宣傳環保概念?

A9:(G)生活環境畢竟知識分子比較多,其實不太需要宣傳。

 

(追問:國光石化跑去你們家?)我當時其實不反對國光石化到馬來西亞,因為那裏窮,需要其支持成長,例如如果要去柬埔寨也是可以。但不管蓋還是不蓋應該由那個國家的人民來決定,其要支持石化帶動的經濟還是要支持環境,而非由台灣人來決定。新加坡石化規模比台灣更大,做法是在島外島,軍事規範,並使用國家力量掩蓋住,我認為不對。(K:先回應G)雖然你舉例要去柬埔寨蓋國光石化,但我認識的柬埔寨人正在改變,不一定要為了經濟犧牲環境,例如柬國人正在推行公平旅遊。另一個例子是祕魯,雨林旅遊已經做到國際級。

Q10:(to K)我有一個朋友沒帶環保筷就不吃,以此影響身邊人。(to G)他們有了國光石化就趕不走了耶。(to K):如果想要輔導原本非有機的慣行農業轉型為公平貿易到賺錢,那中間轉型過程怎麼辦?

A10:(K)公平貿易目前還有點侷限在農業跟手工藝,曾有廠商想要往高科技走,但很難。已經有使用農藥過的農地,要降低到符合標準才可以,因此會需要用較Fair的Price來引誘,他們的價值觀就能夠被帶起來。現在台灣的公平貿易問題則是因為都是小農在帶,因此成本仍然高。

(G)國光石化等石化市場極大,原因是因為現代人的消費習慣。例如買了個iPhone就送殼,或買滑鼠送墊子。前陣子我連參加研討會都送手機殼,誰要啊?這總讓人很頭痛,丟也不是,送了也沒有人要。因為這些東西極度便宜,送再多人仍然佔零頭。原本石化業的製造成本高,將其外移到某些國家,變便宜了,但卻犧牲了當地的環境。而這時這就要看每個國家的公民意識了,例如新加坡人無法抗議其石化業,光是走到附近抗議都算軍事管制區了。但發展中國家不一定擁有不好的公民意識,例如澳洲將稀土元素提煉外移到馬來西亞,造成馬來西亞人的大肆抗議。但政府仍不為所動,且還用不夠優良的建材來蓋廠房,草菅人命,這目前仍是沒辦法的。

附影音的紀錄版本請參考-〈環保也是一場思辨之旅〉

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停工即停薪:如何證明你的時間值多少?車禍背後的認知 x 情緒 x 金錢 x 法律大混戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/01/09 ・3286字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與 PAMO車禍線上律師 合作,泛科學企劃執行

走在台灣的街頭,你是否發現馬路變得越來越「急躁」?滿街穿梭的外送員、分秒必爭的多元計程車,為了拚單量與獎金,每個人都在跟時間賽跑 。與此同時,拜經濟發展所賜,路上的豪車也變多了 。

這場關於速度與金錢的博弈,讓車禍不再只是一場意外,更是一場複雜的經濟算計。PAMO 車禍線上律師施尚宏律師在接受《思想實驗室 video podcast》訪談時指出,我們正處於一個交通生態的轉折點,當「把車當生財工具」的職業駕駛,撞上了「將車視為珍貴資產」的豪車車主,傳統的理賠邏輯往往會失靈 。

在「停工即停薪」(有跑才有錢,沒跑就沒收入)的零工經濟時代,如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?又該如何在保險無法覆蓋的灰色地帶中全身而退?

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如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?/ 圖片來源: Nano Banana

薪資證明的難題:零工經濟者的「隱形損失」

過去處理車禍理賠,邏輯相對單純:拿出公司的薪資單或扣繳憑單,計算這幾個月的平均薪資,就能算出因傷停工的「薪資損失」。

但在零工經濟時代,這套邏輯卡關了!施尚宏律師指出,許多外送員、自由接案者或是工地打工者,他們的收入往往是領現金,或者分散在多個不同的 App 平台中 。更麻煩的是,零工經濟的特性是「高度變動」,上個月可能拚了 7 萬,這個月休息可能只有 0 元,導致「平均收入」難以定義 。

這時候,律師的角色就不只是法條的背誦者,更像是一名「翻譯」。

施律師解釋「PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言。」 這包括將不同平台(如 Uber、台灣大車隊)的流水帳整合,或是找出過往的接單紀錄來證明當事人的「勞動能力」。即使當下沒有收入(例如學生開學期間),只要能證明過往的接單能力與紀錄,在談判桌上就有籌碼要求合理的「勞動力減損賠償 」。

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PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言 / 圖片來源: Nano Banana

300 萬張罰單背後的僥倖:你的直覺,正在害死你

根據警政署統計,台灣交通違規的第一名常年是「違規停車」,一年可以開出約 300 萬張罰單 。這龐大的數字背後,藏著兩個台灣駕駛人最容易誤判的「直覺陷阱」。

陷阱 A:我在紅線違停,人還在車上,沒撞到也要負責? 許多人認為:「我人就在車上,車子也沒動,甚至是熄火狀態。結果一台機車為了閃避我,自己操作不當摔倒了,這關我什麼事?」

施律師警告,這是一個致命的陷阱。「人在車上」或「車子沒動」在法律上並不是免死金牌 。法律看重的是「因果關係」。只要你的違停行為阻礙了視線或壓縮了車道,導致後方車輛必須閃避而發生事故,你就可能必須背負民事賠償責任,甚至揹上「過失傷害」的刑責 。 

數據會說話: 台灣每年約有 700 件車禍是直接因違規停車導致的 。這 300 萬張罰單背後的僥倖心態,其巨大的代價可能是人命。

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陷阱 B:變換車道沒擦撞,對方自己嚇到摔車也算我的? 另一個常年霸榜的肇事原因是「變換車道不當」 。如果你切換車道時,後方騎士因為嚇到而摔車,但你感覺車身「沒震動、沒碰撞」,能不能直接開走?

答案是:絕對不行。

施律師強調,車禍不以「碰撞」為前提 。只要你的駕駛行為與對方的事故有因果關係,你若直接離開現場,在法律上就構成了「肇事逃逸」。這是一條公訴罪,後果遠比你想像的嚴重。正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。

正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。/ 圖片來源: Nano Banana

保險不夠賠?豪車時代的「超額算計」

另一個現代駕駛的惡夢,是撞到豪車。這不僅是因為修車費貴,更因為衍生出的「代步費用」驚人。

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施律師舉例,過去撞到車,只要把車修好就沒事。但現在如果撞到一台 BMW 320,車主可能會主張修車的 8 天期間,他需要租一台同等級的 BMW 320 來代步 。以一天租金 4000 元計算,光是代步費就多了 3 萬多塊 。這時候,一般人會發現「全險」竟然不夠用。為什麼?

因為保險公司承擔的是「合理的賠償責任」,他們有內部的數據庫,只願意賠償一般行情的修車費或代步費 。但對方車主可能不這麼想,為了拿到這筆額外的錢,對方可能會採取「以刑逼民」的策略:提告過失傷害,利用刑事訴訟的壓力(背上前科的恐懼),迫使你自掏腰包補足保險公司不願賠償的差額 。

這就是為什麼在全險之外,駕駛人仍需要懂得談判策略,或考慮尋求律師協助,在保險公司與對方的漫天喊價之間,找到一個停損點 。

談判桌的最佳姿態:「溫柔而堅定」最有效?

除了有單據的財損,車禍中最難談判的往往是「精神慰撫金」。施律師直言,這在法律上沒有公式,甚至有點像「開獎」,高度依賴法官的自由心證 。

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雖然保險公司內部有一套簡單的算法(例如醫療費用的 2 到 5 倍),但到了法院,法官會考量雙方的社會地位、傷勢嚴重程度 。在缺乏標準公式的情況下,正確的「態度」能幫您起到加分效果。

施律師建議,在談判桌上最好的姿態是「溫柔而堅定」。有些人會試圖「扮窮」或「裝兇」,這通常會有反效果。特別是面對看過無數案件的保險理賠員,裝兇只會讓對方心裡想著:「進了法院我保證你一毛都拿不到,準備看你笑話」。

相反地,如果你能客氣地溝通,但手中握有完整的接單紀錄、醫療單據,清楚知道自己的底線與權益,這種「堅定」反而能讓談判對手買單,甚至在證明不足的情況下(如外送員的開學期間收入),更願意採信你的主張 。

車禍不只是一場意外,它是認知、情緒、金錢與法律邏輯的總和 。

在這個交通環境日益複雜的時代,無論你是為了生計奔波的職業駕駛,還是天天上路的通勤族,光靠保險或許已經不夠。大部分的車禍其實都是小案子,可能只是賠償 2000 元的輕微擦撞,或是責任不明的糾紛。為了這點錢,要花幾萬塊請律師打官司絕對「不划算」。但當事人往往會因為資訊落差,恐懼於「會不會被告肇逃?」、「會不會留案底?」、「賠償多少才合理?」而整夜睡不著覺 。

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PAMO看準了這個「焦慮商機」, 推出了一種顛覆傳統的解決方案——「年費 1200 元的訂閱制法律服務 」。

這就像是「法律界的 Netflix」或「汽車強制險」的概念。PAMO 的核心邏輯不是「代打」,而是「賦能」。不同於傳統律師收費高昂,PAMO 提倡的是「大腦武裝」,當車禍發生時,線上律師團提供策略,教你怎麼做筆錄、怎麼蒐證、怎麼判斷對方開價合不合理等。

施律師表示,他們的目標是讓客戶在面對不確定的風險時,背後有個軍師,能安心地睡個好覺 。平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。

平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。 / 圖片來源: Nano Banana

從違停的陷阱到訂閱制的解方,我們正處於交通與法律的轉型期。未來,挑戰將更加嚴峻。

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當 AI 與自駕車(Level 4/5)真正上路,一旦發生事故,責任主體將從「駕駛人」轉向「車廠」或「演算法系統」 。屆時,誰該負責?怎麼舉證?

但在那天來臨之前,面對馬路上的豪車、零工騎士與法律陷阱,你選擇相信運氣,還是相信策略? 先「武裝好自己的大腦」,或許才是現代駕駛人最明智的保險。

PAMO車禍線上律師官網:https://pse.is/8juv6k 

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美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

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圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

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就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

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圖片來源:shutterstock

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

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解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

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減碳新招:二氧化碳再利用!光觸媒材料可以把二氧化碳還原成工業化學原料?——專訪中研院原分所陳貴賢特聘研究員
研之有物│中央研究院_96
・2023/11/03 ・5793字 ・閱讀時間約 12 分鐘

本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|簡克志
  • 責任編輯|簡克志
  • 美術設計|蔡宛潔

降低碳排還不夠,奈米材料幫你直接減少二氧化碳!

氣候變遷問題日益嚴重,2023 年 9 月成為全球有史以來最熱的月份,臺灣夏天飆破 38 ℃ 的頻率逐漸增加。為了避免地表升溫超過工業化前水準的 +1.5 ℃,世界各國訂出 2050 年淨零排放的目標,設法減少大氣中的溫室氣體。減碳解方除了低碳電力之外,直接減少二氧化碳也是一條路徑。中央研究院「研之有物」專訪院內原子與分子科學研究所陳貴賢特聘研究員,他的研究專長是奈米能源材料,我們將介紹一種複合光催化材料:硫化鋅(ZnS)/硫化銦鋅(ZnIn2S4,簡稱 ZIS),在太陽光照射下,此材料表面發生的氧化還原反應,會將二氧化碳還原成有用的工業化學原料!

為了避免全球升溫超過工業化前水準的 +1.5 ℃,我們需要減少碳排放與開發負碳技術,並盡量在 2050 年左右達到全球溫室氣體淨零排放量的目標。所謂的「工業化前水準」是指 1850-1900 年的平均溫度。
圖|iStock

地球「保冷」計畫——減碳是關鍵

我們每天排放多少二氧化碳?根據 Our World in Data 的人均二氧化碳排放數據,2021 年全球每人排放的二氧化碳為 4.69 噸,而燃燒 1 公升的汽油大概會產生 2.3 公斤的二氧化碳。換算一下,每人每天排放二氧化碳約為 12.8 公斤,相當於每人每天消耗 5.6 公升的汽油!

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的特別報告「全球暖化 1.5 ℃」,人類活動排放的溫室氣體,已經讓地球表面平均溫度上升了 1 ℃。若以人類目前經濟模式發展下去,碳排放量可預期將不斷上升,大量溫室氣體將讓暖化現象與極端天氣事件更加劇。

氣候科學家警示,地球表面平均溫度需控制在 +1.5 ℃ 以內 註 1,否則將有不可逆的後果,例如生物多樣性大幅度降低的風險。因此,世界各國有了 2050 年淨零排放的共同目標,並不是說都不排碳了,而是要設法讓溫室氣體的碳排放量和碳減少量相互抵消,達到「淨零」的目標。

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要達到淨零的目標,除了尋找與開發減碳電力之外,直接減少二氧化碳也是一個方法。想像一下,如果可以像植物一樣,只要照太陽光,就把二氧化碳變成有價值的碳氫化合物,聽起來不錯吧?但是二氧化碳做為燃燒後的產物已相當穩定,要如何以人工方式讓二氧化碳再次參與反應?

我們可運用「陽光」與「光催化材料」(又稱光觸媒,photocatalyst),不僅可以減碳,還能產生有價值的碳氫化合物,是一種「一舉兩得」的方法!

光觸媒(光催化)材料是什麼?

在談到光催化材料之前,先複習一下「催化劑」這個概念,催化劑不參與化學反應,但是它讓原先不可能的化學反應變得可行!陳貴賢分享,這就像過去從臺北到宜蘭需要翻過雪山,經過九彎十八拐的北宜公路;但如今有了「雪山隧道」之後,就大大降低臺北到宜蘭的時間與難度。「雪山隧道」就是臺北通往宜蘭的催化劑。

除此之外,催化劑也可以說是推進人類歷史發展的重要角色!在過去,農作物施肥只有天然氮肥可以使用,產量有限。而肥料意味著糧食增加與生產力增加,《巫師與先知》這本書就提到位於秘魯的鳥糞島嶼成為各家跨國公司必爭之地。另一方面,波斯人也在各地建造供鳥類休息的高塔,用來收集當肥料用的鳥糞。

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到了近代,陳貴賢提到在 20 世紀初,德國科學家哈伯(Fritz Haber)透過催化劑,在高溫高壓的條件下,以鐵粉做為催化劑,讓氮氣和氫氣轉換成氨。這讓人工固氮成為可能,人類不用再依賴緩慢的生物固氮反應就可以合成化學氮肥,農作物產量也大幅提昇。

本文主角「光催化材料」,顧名思義就是協助光化學反應的催化劑,但光催化材料與一般催化劑不同的地方在於,其化學反應通常發生在固態的表面環境,目標反應物、光子和電子都有參與反應。

比起光催化材料,你可能更常聽到它的同義詞「光觸媒」,例如某某產品宣稱具有「奈米光觸媒消毒」的功能,其實就是照射足夠的光,讓材料表面的氧化還原反應把細菌分解。而之所以光觸媒需要做到奈米尺寸,這是因為奈米小顆粒可以改變物質的電子能量結構,且大幅增加反應的表面積,讓光催化反應更有效率。

陳貴賢:「一個高表面積的奈米粉末,它的表面積可能是薄膜的一萬倍,甚至於十萬倍。」

給你電子,還你原形!光催化材料上的氧化還原反應是怎麼發生的?

光催化材料之所以能夠減少二氧化碳,是因為照光後材料表面發生「氧化還原反應」,氧化反應會失去電子,還原反應會得到電子。陳貴賢與團隊開發的複合光催化材料:硫化鋅(ZnS)/硫化銦鋅(ZnIn2S4,簡稱 ZIS),可以讓二氧化碳還原成甲醇(CH3OH)和乙醛(CH3CHO),這兩種產物都是工業常用的化學原料。反應式如下:

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要持續減少二氧化碳,就要持續發生上述還原反應,持續供給電子。不過,我們要怎麼讓電子快速又順利的補充到材料表面?這裡就開始涉及到半導體的核心問題:電子與電洞的產生、分離和傳輸

陳貴賢與團隊開發的複合光催化材料:ZnS/ZIS,是結合兩種奈米半導體材料,透過水熱法合成,將 0 維的 ZnS 奈米顆粒沉積在 2 維的 ZIS 奈米片之上,形成 0D-2D 結構的 ZnS/ZIS 複合物,就像製作巧克力豆餅乾,不過要複雜得多。

陳貴賢團隊將 0 維的 ZnS 奈米顆粒沉積在 2 維的 ZIS 奈米片之上,就好像做巧克力豆餅乾一樣,形成複合的異質半導體,做為光催化材料用途。左圖是示意圖,右圖是電子顯微鏡下的照片,Zn:In 比例為 1:0.46。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

既然 ZnS/ZIS 是半導體,當受到光照之後,原來的價帶(valence band)電子會被光激發成導帶(conduction band)電子,原本價帶電子佔據的位置則留下一個空位,就是電洞。電子和電洞的遷移,就是半導體形成電流的原因,因此電子和電洞都稱為「載子」(charge carrier)

還記得上面的還原反應嗎?

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對光催化材料來說,為了在光照環境下把二氧化碳還原成乙醛和甲醇,必須獲得穩定的電子來源,材料內部要迅速補充電子到表面,因此:

照光產生的電荷載子數量越多越好;產生的電子和電洞要傾向分離,分得越遠越好;電子和電洞越快移動到表面參與反應越好。

載子輸送要快速穩定,首先照光產生的載子要多,就有更多電子和電洞參與反應。分離載子是為了避免復合,照光產生的電子和電洞很容易復合,一旦復合,等同於減少載子。再來是載子越快移動到表面越好,可以讓每次的氧化還原反應都是最佳效率。

尋找最有效的光催化材料

陳貴賢團隊總共做了 4 種不同比例的 ZnS/ZIS 光催化材料,依照 Zn:In 比例 1:0.12、1:0.26、1:0.46 和 1:0.99,分別標記為 ZnS/ZIS-1、ZnS/ZIS-2、ZnS/ZIS-3 和 ZnS/ZIS-4。其中,ZnS/ZIS-3 的光催化效果最好,可以有效減少二氧化碳,產生最多的乙醛和甲醇(如下圖)。

水熱法製備的 ZnS/ZIS-3 光催化效果最好,可以有效減少二氧化碳,產生最多的乙醛和甲醇。最右邊是將 ZnS 和 ZIS 簡單物理混合的對照組,沒有介面效應的輔助,催化效果不佳。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

為了驗證光催化材料產生有效載子的效率,陳貴賢團隊計算了 ZnS/ZIS-3 的總 AEQ 值(apparent quantum efficiency),用來評估「照到光催化材料上的每顆光子數量,產生了多少實際參與催化反應的電子數」。測量之後,ZnS/ZIS-3 的 AEQ 值為 0.8%,量子效率比單獨的 ZnS 材料提高了將近 200 倍!

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這也是為什麼陳貴賢團隊要使用兩種不同的材料結合,因為單一半導體材料照光產生的電子和電洞有很高的復合機率,選擇兩種不同的半導體材料組合,讓兩種材料形成特殊的「能量階梯」就可以有效分離電子和電洞,並且把電子送到它該去的材料表面。

此外,使用兩種半導體材料的好處還有「二次激發電子到更高能階」,以符合光催化反應的能量門檻,自由電子掙脫 ZnS 的束縛之後,繼續往 ZIS 跑,光的能量會繼續把電子往上送到更高能級的材料表面,還原二氧化碳的反應在此發生。

Z 字形跑比較快!控制材料之間的微應變提升氧化還原效率

關於光催化材料的二次激發,陳貴賢提到:「材料低能階,然後光子進來後,把電子激發到高能階去做反應,太陽能電池也是這樣。但是呢,有時候沒那麼剛好,例如激發後的能階不夠高,雖然激發上去了,但電子沒有辦法跟二氧化碳做反應。那我把兩個材料拼在一起,電子上去以後又下來,然後再吸收第二個光子上去,那就變得很高了,高了以後它的反應效率就提升很多。」

如果我們把光催化材料的二次激發過程畫成示意圖,如下圖所示,電子在 ZnS 束縛區受到第一次光子的激發,變成自由電子,接著經過設計完善的材料介面,先降到較低的 ZIS 束縛區,受到第二次光子的激發,再次變成自由電子,跑到光催化材料的表面,和二氧化碳發生還原反應,將二氧化碳變成可再利用的乙醛和甲醇。

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看看電子走過的路,如果向左歪著頭看,是不是就是一個 Z 字呢?科學家把這個過程稱為「直接 Z 方案」(Direct Z-scheme)。「直接」的意思是,電子從 ZnS 跑到 ZIS 的過程,不需要再經過一個中間地帶,降低電子和電洞復合的機會。

為了將二氧化碳轉換成可用化學原料,電子在材料內部能階走 Z 字路徑,過程中受到光的二次激發,最後到達材料表面。電子參與還原反應,將二氧化碳變成乙醛和甲醇。電洞參與氧化反應,將水變成氧氣。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

為什麼陳貴賢團隊設計的「直接 Z 方案」光催化材料,電子可以不需要中間的「轉接站」,直接轉移到另一個材料上呢?這裡也有一個巧思:不同材料之間的「微應變」

不同材料的晶體排列規律是不一樣的,當兩種材料接在一起時,接面處會發生「晶格不匹配」,也就是兩種材料的原子會互相卡到、晶格微微變形。但是,如果我們可以控制微應變(Strain)的程度,就可以控制兩種材料「能量階梯」的相對位置,微應變可以讓材料接面自動帶有「轉接站」的功能,進而形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。

總之,陳貴賢團隊開發的這套材料組合,是有微應變誘導的直接 Z 方案光催化材料,可做為未來量產光催化材料的研發設計參考,同時也是減碳的解方之一。

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ZnS 奈米顆粒接在 ZIS 奈米片上,兩邊的晶格排列方式不一樣,發生「晶格不匹配」,接面處晶格會微微變形。如果控制微應變(Strain)的程度,就可以微調材料能階的相對位置,微應變可以讓接面帶有「轉接站」的功能,形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy
ZnS 奈米顆粒接在 ZIS 奈米片上,兩邊的晶格排列方式不一樣,發生「晶格不匹配」,接面處晶格會微微變形。如果控制微應變(Strain)的程度,就可以微調材料能階的相對位置,微應變可以讓接面帶有「轉接站」的功能,形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

綠能趨勢——光催化材料未來可期

陳貴賢表示,目前表面科學和材料是中研院原分所的主要研究領域,他的實驗室選擇能源材料作為研究主軸,有太陽能電池和熱電材料,同時團隊也專注研究可還原二氧化碳的光催化材料,以及與燃料電池相關的催化劑。

陳貴賢看好將來能源材料的發展,因為在 2050 淨零排放之前,有愈來愈多企業紛紛加入「RE100 倡議」的行列,企業必須承諾最晚於 2030 年前使用 100% 再生能源。最著名案例是科技巨頭蘋果Google 和微軟等公司都已宣布其全球供應鏈將符合 RE100 的要求。其中,台積電為蘋果主要供應商,2020 年也加入 RE100,目前為臺灣再生能源的主要買家

可以預見,將來風能、太陽能與燃料電池的相關材料有其市場需求,而能夠減少二氧化碳的光催化材料,也將成為全球減碳的利器。陳貴賢提到,當前光催化材料還在基礎研究階段,目前的人工光合作用效率約 1%,接近大自然效率,而團隊希望提升到至少 5% 到 10% 以上,方能有其實用價值。

陳貴賢進一步強調,未來效率提高之後,能夠轉化二氧化碳的光催化材料就會有很大的經濟價值,不僅轉化後的燃料可以賣錢,處置二氧化碳原料亦可以收取負碳費用,是一種前所未有的概念。

陳貴賢強調,未來效率提高之後,能夠轉化二氧化碳的光催化材料就會有很大的經濟價值。
圖|研之有物

註解

  1. 根據 IPCC 的資料,如果要將全球暖化幅度控制在 +1.5 °C 以內,必須在 2050 年左右達到二氧化碳的淨零排放目標,同時也要大幅度降低非二氧化碳的溫室氣體排放,特別是甲烷。
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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook