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所以,什麼是生質能源?

生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
・2012/02/19 ・1270字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 583 ・九年級

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過去一段時間我們專文介紹了合成氣沼氣廢棄物衍生燃料生質酒精生質柴油…等,所謂生質能源指的就是「由生物質(biomass)轉換而生的能源」。生質能源最大的價值在於「循環」,例如利用植物行光合作用將空氣中的二氧化碳固定下來後,透過各種方法轉化為生質燃料,然後在利用燃料的過程中又將二氧化碳釋放回空氣中;透過這樣的循環,能避免釋放額外的二氧化碳到空氣中,所以不會加重溫室效應。除了二氧化碳循環之外,生質能源的範疇也包含了各種廢棄物的循環利用,像是回收廢食用油轉化為生質柴油、利用廢水養殖微藻並生產各式燃料、將固態廢棄物製成燃料碇…,可以將廢棄物處理與能源生產結合。在世界人口不斷增長、各項資源逐漸匱乏的情況下,「循環利用」的概念會越來越受到重視,而這也是生質能源無法被其他再生能源取代的原因。


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「生質能源能夠完全取代石化能源嗎?」常有人如是問。我們BET作者群認為「不可能」。乍看之下我們似乎自相矛盾,既認同它做為替代能源的潛力,卻又不相信它能夠完全取代石化能源。其實不然,關鍵在於它不會是減少石化能源使用的唯一作為,要降低石化能源的倚賴程度,可以運用的有生質能源、核能、風力、太陽能…等,可是從前述選項單獨挑一項出來,沒有哪一個可以完全「取代」石化能源。石化能源減量的策略,是由各種新的技術多管齊下取代既有的石化能源用途,諸如:發電、運輸…等,因此將有更多的石油可用於其「現階段難以被取代」的應用(例如提煉成塑膠製品),藉以逐漸延長石油耗竭的年限。而科學家們期待,在石油耗竭之前,那些曾一度被認為難以被取代的應用,終將獲得解決方案。事實上,就經濟學的觀點而言,石油永遠不會有耗竭的一天,因為石油的開採策略簡言之是由陸地朝向海洋,由地表前進地底,開採成本必定越來越高,終有一天石油的所有應用都會貴到讓使用者不再選擇它。而在這一天來臨之前,我們認為生質能源將會成為最重要的能源選項之一。

這一系列專文是我們BET作者群為PanSci讀者們特別改寫舊作而成,希望照顧到沒有相關背景的讀者們,我們原載於〈BioEnergy Today生質能源趨勢〉的系列專文〈生質能源概論〉共8篇,其長度較長、討論也較深,有興趣的讀者可以前往我們的部落格延伸閱讀。之後我們也將持續在PanSci介紹相關的主題,期待讓更多讀者對於生質能源有宏觀的認識,希望各位繼續支持並不吝指教,任何意見都歡迎直接於PanSci與BET和我們討論,或是寄到我們團隊的信箱bioenergytoday@gmail.com,我們非常期待與各位交流,謝謝。

 

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生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
20 篇文章 ・ 1 位粉絲
三個大學同學在畢業後各自步上不同的旅程,卻對於生質能源有著相同的興趣與期待,因此希望藉由寫作整理所知所學,並與全世界分享與討論。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》