全球最大的碳回收場開始興建，二氧化碳去哪了？

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

• 文／陳柏宇

前面我們討論了火力發電的讓污染減少的燃燒前處理以及燃燒新技術，但是事情還沒完……

小時候，不論是大人或是老師，都會告訴我們做事情要做到最後一刻，有始有終。對於污染物的處理也是一樣，來到最後一關，在火力發電的最後就是燃燒後處理（Post Combustion Process）上場的時刻啦。

化石燃料在經過鍋爐燃燒後會產生煙道氣（廢氣）。而煙道氣裡面主要含有以下幾種物質：硫酸鹽（SO_X）、硝酸鹽（NO_X）、有機揮發物（VOC）以及我們最在意的 PM2.5 懸浮微粒、重金屬。

現在的火力發電廠要符合空污法規，基本上都必須加裝許多空污的處理設備。再厲害的燃燒技術，沒有這些設備的污染的排放量還是很嚇人的，加裝脫硫設備的前後比較如下圖。

以下針對燃煤與火力電廠標準配備污染物處理流程進行討論！

煙道氣從燃燒室出來後，會先經過選擇性催化還原反應（Selective Catalytic Reduction, SCR）脫去氮氧化物，再經過除塵設備去除大部分懸浮微粒，最後經過排煙脫硫設備（Flue Gas Desulfurization, FGD），脫硫後從煙囪排出。

第一關：SCR，現出原形吧氮氧化物

所謂煙氣脫硝技術或是選擇性催化還原反應（Selective Catalytic Reduction, SCR）是指在煙道氣中噴入氨氣等還原劑，在金屬或是金屬化合物催化下，將氮氧化物還原成氮氣與水。這是國際上相對普遍且成熟的做法，整體效率大約為 85%~90%以上。

此設備常放在第一站與鍋爐體結合，使煙道氣的溫度還維持在攝氏350~400度的時候，在金屬催化下進行氮氧化物的還原。

第二關：除塵設備，微粒都給我不要跑

除去微粒的設備主要有兩種，分別是靜電集塵器與濾袋集塵器。

靜電集塵器（electrostatic precipitator, ESP），是一般大型電廠用來去除微粒的方法，藉由放電電極線產生電暈放電 （corona discharge），使空氣分子游離而形成帶電的空氣離子，空氣離子與微粒摩擦使之帶電，緊接著帶電的微粒在因為異性電相吸，被兩側的帶電擊板收集。收集板或累積之粉塵微粒需定期由敲擊器震落，由底部之漏斗收集及儲存，蒐集的灰飛可以用作他途，例如溶入建材。

靜電集塵器通常的使用時機為：除塵效率要求高、具有經濟效益的粉塵回收、高溫廢氣除塵或廢氣及粉塵不具爆炸性。靜電集塵器與袋式集塵器相類似，對於 1 µm 左右之微粒去除率很高（更小的粒子不易帶電無法吸附），整體來說有 99% 以上的效率。台電中火目前預備要將 ESP 進行升級，預計進一步提升去除效率。

而濾袋集塵器（Bag Filter or Particle Reduciton System, PRS），除污效率就更高了，其原理就跟一般家裡的吸塵器類似。早期受限於材料特性，對於大型燃煤電廠不太適用；近幾年因於材料（複合材料）的進步，大型燃煤電廠也開始可以選擇以濾袋集塵器做為去除粒狀污染物的設備，林口電廠就是此例。

第三關 FGD、和硫氧化物說分手

最後，我們來到除污設備的最後一道關卡，排煙脫硫設備（Flue Gas Desulfurization, FGD）。台電方面主要採用的是濕式脫硫塔（石灰石膏法），將煙道氣送入塔內，塔中噴灑化學藥劑，讓硫酸鹽與石灰石（碳酸鈣）等鹼性物質作用，形成石膏（硫酸鈣）。同時由前面步驟「漏網」的懸浮微粒，也可以將懸浮微粒洗入漿液中，這也是這個設備架設在最後端的原因。生成的石膏可以製成石膏板等其他用途，整體的去除效率大約 90~95 %。

林口電廠以及麥電則採用海水脫硫法，利用海水的鹼性中和硫氧化物，整體效率也可達 95%，相較於石灰石膏法，可避免使用大量淡水以及產生固體廢棄物，但廢水排入海中時必須要受到相當監控，避免污染海洋生態。因此林口電廠也試著在排放口設置一套海洋牧場養魚，希望借以印證其排放水對海洋生態影響不大。

最後，經過層層關卡的煙道氣最終還是要排入我們的大氣。以林口電廠為例，煙道氣排出前會經過煙氣連續監測設施，所有的排放數據，電廠都有即時的監控、呈現在調度室的儀表板，並且直接與地方政府資訊連線，為民眾健康把關。

我們前面談到的這些整套設備都要價不斐，但這些設備都是有效率極限的，所以如何在最合理的情況下控制污染，以及從前頭的處理讓煙道氣本身的污染減少，都是需要考量的。

所以我說，那個二氧化碳呢？

講完如何讓煤燒起來乾淨一點後，其實，我們都還沒討論到大魔王，也就是國際間最關心的污染物，二氧化碳。

大家都知道它會使氣候變遷惡化，這邊就要回到真正的「乾淨的炭」（Clean Coal）的意思，一般意指燃燒化石燃料的二氧化碳捕捉與封存（ Carbon Capture and Storage, CCS）。

技術性上為了讓二氧化碳容易捕捉，我們勢必得再提高煙道氣裡的二氧化碳濃度（煙道氣裡多數是氮氣）。理論上會採用一些技術讓燃燒更有效率；再透過一些能與二氧化碳反應的化學成分或是吸附劑進行捕獲。不過這些也都是另一個故事了，這邊就讓我偷懶省略一萬字，在使用煤炭仍然主流的趨勢下，國際上也越來越多電廠搭配上相關的新技術。畢竟未來有減緩二氧化碳排放、碳稅即將開徵的壓力。

但想額外強調一點，化石燃料的使用，即便有再好的科技做搭配，排放二氧化碳仍是無法避免的。而所有更「乾淨」也都需要付出更多經濟上、或者其他面向的代價。

值得被看見的技術進步

隨著便利的電力帶來的繁榮，人們也逐漸要求更高的生活品質；某種程度上，這也是為何空污議題會越來越受到重視的原因。在電力生產的背後，有許多人在崗位上努力為空氣品質、健康把關。空污處理技術、電力穩定、能源轉型，這些都是臺灣現在面臨相對複雜的問題，必須要花更多心思理解。燃煤發電固然帶來了較高的空氣污染，但配合優良的防制技術，仍然可以有效地抑低空污排放，在實務上這些電力也很可能是我們維生所必需的資源，不宜輕易全盤否定。

近幾年台灣的火力電廠，不管是燃煤或是燃氣，在飽受批評的同時，也都開始引入許多改善的方法，每個環節的改善與技術的進步都是淚水與汗水的累積，這些努力也值得被看見；也期許更多的朋友可以透過系列文章，對於電廠除污技術有更多的了解。

參考資料

1. Lean and clean: why modern coal-fired power plants are better by design
2. 循環式流體化床鍋爐

本文由台灣電力公司委託/廣告，泛科學企劃執行

美國能源部（U.S. Department of Energy, DOE）上週宣布，將正式啟建全球最大的碳回收工廠！

近年，在經濟效益考量下，許多碳回收與碳儲存的基地設施都面臨縮減規模甚至停擺的命運，像是美國電力公司（American Electric Power, AEP）便刪除了其在西維吉尼亞投資六億多美金的碳回收計劃；在如此艱巨的時空環境，最大碳回收工廠的啟建著實令人驚訝。

這項興建計劃”Petra Nova”將在休士頓開始工程，其附近同時有NRG能源公司與JX日礦日石能源（JX Nippon）投資改建的火力發電廠，預計Petra Nova計劃將可以回收該火力發電廠90％的碳排放。

碳回收的流程上，工廠將使用先前在阿拉巴馬州測試過的「胺處理二氧化碳捕捉系統」[1]（見下圖）：火力發電廠排放的廢氣會通過管線輸到碳回收廠，在廠內，二氧化碳會被含胺溶劑吸收捕捉，與其他氣體分離（剩下的氣體便被排放至大氣）；被吸收的二氧化碳會經過蒸氣處理再被分離，進一步壓縮後，輸送到80英里外的油田；在油田區域，這些壓縮二氧化碳將被打入地底，改善油藏的流體性質，提高原油採收率。

然而，Petra Nova也面臨了一些爭議，最主要的討論著眼於是否該將這些回收的二氧化碳重新作為提高原油開採率的工具。 支持方認為，將二氧化碳打入地底再把原油輸出，此過程本身的碳排放與碳回收已可以達成平衡（碳中和 “carbon neutrality“的概念），達到碳回收的目的，而且提高原油開採技術在經濟效益上，更能形成誘因促使更多能源公司跟進。

另一方說法則認為，如果不要將二氧化碳運送到油田區，單純打入地底而不抽取原油，對環境來說，不只是能維持碳平衡，甚至可以進一步減少大氣中的二氧化碳，改善溫室氣體的影響。當然這對於能源公司來說，相對便缺少了投資誘因，降低推廣的可行性。

當然，在此議題中，能否達成碳中和也僅僅是假設而已。單純透過計算來看，Petra Nova每年可回收140萬公噸的二氧化碳，透過這些二氧化碳提高開採額外獲得的原油超過5百萬桶，若這些原油全數被轉換為燃料或其他用途，其引起的碳排放將高達235萬公噸，遠超過一開始回收的二氧化碳量。（注意：此計算是建立在增加的原油完全被消耗的前提之下）

究竟我們追求的，是在維持現有自然環境下發展經濟，還是應以改善環境為優先，將過去造成的破壞彌補回來，之間的代價與取捨，值得我們思考⋯⋯

延伸閱讀：

• 美國推動節能減碳 從發電廠開始
• 我們真的了解全球暖化嗎？

 參考資料：

1. advanced amine-based CO2 capture system

資料來源：Construction Starts on World’s Largest Post-Combustion Carbon Capture Project  [IEEE, July 17, 2014]