枯枝落葉變黃金 興大推出有機質肥料「大勇肥」

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

本文由 家樂福食物轉型計畫 委託，泛科學企劃執行。

• 文／陳彥諺

你喜歡吃香蕉嗎？香蕉是台灣人從小到大非常熟悉的水果，不僅方便攜帶、營養價值豐富，更符合現代的養生概念，很適合健身者、節食者。不過，你是從哪裡買到香蕉的呢？
你知道現在已經有專屬香蕉的「驗證」了嗎？

從以前到現在的台灣「蕉傲」

為什麼香蕉也有驗證？在談到驗證之前，首先讓我們聊聊過去。

作為常見的、隨手可得的水果，香蕉不只是台灣重要的水果產業之一，也是全球重要的經濟果樹及糧食作物。在巔峰時候，香蕉曾經是全球產量最多的水果，經濟價值非常高，僅次於蘋果、柑橘及葡萄，而糧食重要性也僅次於小麥、稻米和玉米。

而我們的台灣，曾經有「香蕉王國」美名，當時因爲產量大，加上風土及氣候適合栽種，台灣種植出來的香蕉特別好吃，價格和出口銷量的成績都非常亮眼。在香蕉的黃金年代中，台灣東西南北都有種植。

只是，雖然台灣是香蕉王國，外銷成績乍看亮眼，但蕉農的辛苦卻很少人知道。行話裡有種說法是「種蕉如賭」，因為種植香蕉必須靠天吃飯，將蕉苗種下之後，接著蕉農便得對賭著天氣、氣候環境、市場狀況——如果自然條件不佳，會導致收成慘澹，不過，若整體銷量過剩，也將造成價格大跌。又如果非常好運，成功撐過上述的局面，最終在進入市場銷售前，還將面臨到中盤、行口（台語）的層層轉手。作為一個蕉農，有太多變數不能掌控，收入也因此起伏不定。

吃好蕉！守護蕉農大行動！

台灣香蕉，從過去的出口黃金年代，邁入今天的另一個美好時代。如今，香甜軟糯的台灣香蕉，仍然是我們生活中的重要存在。

今天的台灣，因為經歷了多次爆發的食安問題，消費者越來越注重食品安全。與此同時，農民們仍然有收入穩定的需求。要如何平衡這兩點呢？

家樂福認為，比起讓蕉農單打獨鬥，有另一個能兼顧農民與消費者雙方利益的方法，那就是以賣場的力量，支持小農。家樂福賣場內，只販售通過驗證的香蕉，藉由驗證，不僅可以做到產地溯源、驗證履歷，鼓勵且支持小農轉型，讓蕉農可以專注栽種，不需擔心後端銷售問題，同時，顧客也能藉由驗證得知透明資訊，進而安心選購。

四大金蕉：履歷蕉、有機蕉、金蕉伯、石虎香蕉

家樂福的香蕉驗證共有四大種。家樂福的「履歷蕉」，是從雲林到屏東產區中挑選出來當季的、品質最優良的香蕉，並且全產品都需具備「產銷履歷（TAP）標章」，也需要遵循「家樂福農藥規範」，履歷蕉的每一根香蕉，都有其栽種來源、用藥是否符合歐盟標準的紀錄，且只有在經過政府委託的第三方驗證機構定期抽檢合格後才能販售。

「家樂福 BIO 有機香蕉」則是來自全台最大的「有機驗證（Organic）」香蕉農園，位於屏東。「有機」的標章並不好取得，蕉農必須以全天然農法栽種，不施化肥、不催生催熟，以人工除草代替除草劑，讓土壤是自然健康的狀態，健康的土壤所種植出來的香蕉，除了來源健康，口感香氣也特別好。

「金蕉伯履歷香蕉」不是一個人，而是一群人！10 多年前，家樂福已開始在全台各地找尋志同道合的農友，終於在雲林遇到願意為食品安全及環境永續共同努力的蕉農，後來更成為長期契作的對象。他們以友善農法耕種，呵護土地，種出好蕉。

「石虎山蕉」則是南投中寮的一群農友。他們為了保育瀕臨絕種的台灣保育類動物石虎，不擴大農地面積、不使用化學肥料及除草劑，保留給石虎一塊乾淨、安全、友善的棲息地。

家樂福的 Act For Food 食物轉型計畫

家樂福與民生息息相關，通路可以單純只是販售點，也可以帶來改變、產生力量。因此，家樂福推動食物轉型計畫，希望建立起與農民、農民團體相互信賴的合作連結，藉由大量計畫性種植、保證收購降低平均成本，一來讓農民能獲得合理的農務所得，二來讓消費者能以合理價格買到安全的食物，三來，通路能成為穩定供貨的角色。

買香蕉選擇家樂福香蕉驗證，不僅食得安心，更是以行動支持在地農民。家樂福相信每個人都值得最好的，以家樂福 AFF 食物轉型作為領航，一同創造友善農民、土地、消費者的共好模式。

家樂福以行動，開創對所有人與土地共生共好的食物轉型模式，也邀請大家一同參與支持。

• 深入瞭解四大金蕉：https://bit.ly/392kTrP

化學反應中，能夠加快反應過程的物品就叫做「催化劑」。我們的生活處處都有催化劑，據估計，世界上大概有 35% 的 GDP ，是和某種化學催化有關的。但想想看，如果能讓催化劑的效率提升，是不是更能讓省去繁雜的製程，提高工作效率呢？

今年的諾貝爾化學獎，就是頒發給革新催化劑的 Benjamin List 和 David MacMillan！他們開發出「不對稱有機催化劑」，不只改善催化效率，也克服了「不對稱金屬催化劑」的缺點。說到這，什麼是「不對稱催化劑」？不對稱「有機」催化劑和不對稱「金屬」催化劑又有什麼差別？

為了解答這個問題，這次泛泛泛科學請到中央研究院化學研究所的陳榮傑老師，來替我們解說本屆獲獎的「不對稱催化劑」到底是什麼？另外，陳榮傑老師還說出 2020 年僅用兩週就做出轟動全台的「瑞德西韋」背後小故事！就讓我們一起來了解本次諾貝爾化學獎的內容吧！

本次專訪感謝 台灣科技媒體中心 的協助。

• 00:57 陳榮傑老師的研究

中央研究院化學研究所的陳榮傑老師主要研究「有機合成」，包括天然物的全合成、不對稱有機催化反應。有時他的實驗室也會運用合成能力協助開發藥物，最著名的即是在 2020 年，他們僅用兩週就合成出可以協助治療新冠肺炎的「瑞德西韋（Remdesivir）」藥物，純度還高達 97%。

延伸閱讀：武漢肺炎／中研院7人團隊2週合成瑞德西韋 純度達97%

• 03:39 2021 諾貝爾化學獎得獎研究

李斯特（Benjamin List）在研究催化性抗體時，雖然以前就有人以脯氨酸（proline）做催化劑，但卻因為當時沒有系統性發展，所以研究後繼無人。結果在他簡單的測試下，不僅證明脯氨酸是有效的催化劑，也證明它能驅動不對稱催化。

麥克米倫（David MacMillan）則是為了能夠讓不對稱催化劑能夠大規模工業生產，所以開始改良不對稱催化劑，最後他利用胺基酸的衍生物合成，開發出以他命名的催化劑 MacMillan catalyst。

延伸閱讀：

The Nobel Prize in Chemistry 2021

【2021諾貝爾化學獎】更高效率且環保的化學合成——「不對稱有機催化劑」

2021諾貝爾化學獎記者會 會後新聞稿

• 06:33 想了解「不對稱催化劑」要先知道「鏡像異構物」

不對稱合成也可以稱為手性合成、掌性合成、鏡像異構物合成。有些分子會產生鏡像異構物（enantiomer），宛如一個分子照了鏡子，結構左右互換，又好似人的左右手雖然對稱但算是兩種不同的結構。同一組鏡像異構物的沸點、熔點、光譜都一樣，兩者唯一不同的是用偏極光照射時，正常分子是順時鐘旋轉（右旋），但鏡像異構物則會產生逆時鐘旋轉（左旋）。

延伸閱讀：左旋還是右旋？化學對稱跟你我的身體有關！

• 09:37 不對稱合成

生物體內組成的基本單位如氨基酸、醣類，很容易會產生鏡像異構物，這些鏡像異構物也需要不同的酵素去辨認，如同你的左右手只能分別套上左右手的手套。在製藥上無可避免的須要只合成其中一種鏡像異構物才會有效果，而用化學的方式選擇性合成單一的鏡像異構物，這就叫做「不對稱合成」。

另外如有兩種鏡像異構物也需要分別測試，陳榮傑老師舉例 1960 年代的沙利竇邁（Thalidomide）事件就是不清楚沙利竇邁的右旋結構可以抑制孕婦害喜症狀，左旋結構卻會導致新生兒畸形，才會造成畸形兒比例異常升高。

2001 年時就有另一組人馬（William S. Knowles, Ryoji Noyori, K. Barry Sharpless）以不對稱催化獲得當年諾貝爾化學獎，不過當年開發的催化劑含有金屬成份，今年獲獎的催化劑研究則不含金屬，避免了金屬造成的問題。

延伸閱讀：鏡像異構物的分離方法（上）

• 15:47 為什麼需要「不對稱催化劑」？

要達成不對稱合成，最好的方式是透過催化劑，讓反應活化能降低，加速反應進行。如果不採用不對稱催化劑加以控制，合成出的化合物會是各佔一半含量的異構物。

延伸閱讀：不對稱催化(Asymmetric Catalysis)（一）─ 不對稱氫化反應(Catalytic Asymmetric Hydrogenation)

• 17:47 催化的重要性

根據估計，世界上有 35% 的 GDP，都在某種程度上涉及到化學催化 。因為催化劑可以降低反應活化能，原來需要高溫或高壓的反應，有了催化劑就可以在較低的條件下進行，節省了大量能量。諾貝爾化學獎至今頒發過七組關於催化的研究，不只是製藥，石油產業、高分子材料等等也都是催化研究的受益者，可見催化對我們的生活有著巨大的影響力。

• 20:22 2001年也有不對稱催化劑的研究獲得諾貝爾化學獎，與今年的差別是？

2001 的諾貝爾化學獎由 William S. Knowles、Ryoji Noyori、K. Barry Sharpless 三位獲得，他們的不對稱催化劑含有金屬成份，有些還是貴金屬或重金屬，合成過程中需要特別去除重金屬污染，會有殘留的風險。而今年得獎的 Benjamin List 與 David  MacMillan 開發的「不對稱有機催化劑」屏除金屬，使用更精細的方式設計分子的立體結構。用量只要原來金屬催化劑的百分之一，還能維持效用與不對稱的選擇性，而且沒有重金屬的污染問題。比起許多酵素必須在人體內作用還有過往的金屬催化劑，不對稱有機催化劑能做的事情更多，未來延續性更加廣泛！

延伸閱讀：

The Nobel Prize in Chemistry 2001

【2001諾貝爾化學獎】催化性的不對稱合成

• 25:32 Benjamin List 與 David MacMillan 的得獎關鍵

早在 1970 年代就有人在研究以脯氨酸（proline）用做催化劑，但卻沒有人繼續研究下去，Benjamin 認為可能是其效果不甚理想。抱著先試試的態度，Benjamin 測試了是否能夠催化讓兩個碳原子結合的羥醛反應（aldol reaction）。令他驚訝的是結果相當的有效。透過實驗，Benjamin 不僅證明脯氨酸是一種有效的催化劑，也證明了這種氨基酸可以驅動不對稱催化。

MacMillan 早年投身在天然物全合成領域，接受紮實的有機合成訓練。在研究有機金屬不對稱催化的過程中產生了避免使用金屬成分的想法，後來發展出與 Benjamin List 基底不太一樣但殊途同歸的研究結果。

• 31:51 陳榮傑老師在「天然物全合成」的研究歷程

「天然物全合成」就是要動用所有可能的方法合成標的化合物，由於天然物的結構複雜，合成的方法也是非常紮實的訓練。

• 35:07 科學家為了化繁為簡研究催化劑

可以簡單，誰想要複雜？為了把工作過程簡單化，並更有效率地完成工作，科學家們才願意研究催化劑。此外，化學反應的步驟越多，最後的產率可能會變低，所以如果能夠簡化步驟，就不會白白浪費物質與時間成本。

• 42:39 2020 年轟動全台的瑞德西韋

• 54:13 每個研究的背後，都有一個為社會付出的科學家

在每個領域，都有人在做很基礎的事情。希望能藉這次的化學獎，讓大家知道基礎研究的重要；大家也要想到，在這些受獎人的光環之下，其實背後也是有許多基礎研究在支撐的。

傳統堆肥法讓微生物自行繁殖分解，需2至3個月才能完成腐熟，不僅費時且相當占空間。中興大學土壤環境科學系教授楊秋忠研發出快速處理技術，在1至3小時內快速將枯枝落葉製成有機質肥料。產品命名為「大勇肥」，在興大實習商店販售，有效將惱人的校園廢棄物變黃金。

楊秋忠教授表示，一般處理枯枝落葉大多採用焚燒或傳統堆肥，焚燒不僅造成空氣污染，也讓有機廢棄物中可利用的物質被當垃圾處理掉了，相當可惜。然而傳統堆肥法不僅費時且相當占空間，常有民眾向他反映處理堆肥過程中遇到很多的困難。因此，興起了他在校內建立回收示範工廠的想法，更在科技部萌芽計畫的經費補助下，將快速處理技術產業化，希望興大成功的經驗能推廣到全台各校園。

楊秋忠教授費時3年找到合適的酵素，研發出獨步全球的「快速處理技術」。後續8年內，楊教授將相關技術精進到可產業化大規模生產；從研究濃縮酵素，並把酵素從液體變成固體，提高運輸的便利性，一路精進，先進技術獲得業界的重視。

目前工廠每天約可處理9立方米的枯枝落葉，產製出1.5立方米的有機質肥料。快速處理技術須經過打碎、添加酵素、加溫殺菌三步驟，首先利用機器將落葉枯枝打碎成3-5mm粒徑，增加反應作用的表面積，再送進反應攪拌槽裡添加酵素及加溫殺菌，作業時間約3小時即可完成。加溫殺菌時間約30分鐘，可去除枯枝落葉中可能帶有的病源菌，達到完全滅菌的效果。

製造出的有機質肥料，含有85%的有機質，氮、磷、鉀成份分別為1%、0.7%和0.5%，是很好的土壤改良劑，添加後能增加土壤的有機質含量。楊秋忠表示，土壤有機質低於2%就是不健康，有機質肥料是用來「顧體質」，施作時，仍需注意均勻施肥，土壤健康植物才能永續。

資料來源：中興大學新聞稿 [2014.05.13]