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雙北廚餘變沼氣發電計畫中止

生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
・2015/01/26 ・2178字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 611 ・十年級

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9月19日的時候,環保署表示中止目前八里汙水處理廠的廚餘變沼氣發電計畫,輿論譁然;然而緊接著在隔一天9月20日,現任環保署長魏國彥隨即表示生質能源發展政策並未停止,環保署將召集專家學者研究適合國內的技術,再重新展開試辦計畫。到底廚餘處理為什麼重要,而又為什麼蓋個處理廠會這麼困難,本篇文章就帶各位讀者一探究竟。

廚餘問題

時光倒退十年,在2003年年底的時候,台北市宣布全面實施家戶廚餘分離回收政策,居民必須將廚餘分離、不可直接傾倒進垃圾車內;就如同其他資源回收一樣,廚餘回收免費、如不確實分離則有罰則。此項政策對一般民眾的驅使力除了數千元的罰金外,另一項是當時家戶垃圾已經隨袋徵收,垃圾必須置於需花錢購買的專用垃圾袋內,而廚餘佔家戶垃圾30%~40%,免費分離回收可以省下不少購買垃圾袋的費用。對公共利益而言,廚餘是一般垃圾中的主要水份來源,將廚餘移除可以增加焚化爐的工作效率;此外,廚餘還可以製成豬食、堆肥,或者是用於沼氣發電,實際上是仍有經濟價值的資源而非垃圾,因此後續越來越多縣市跟進辦理。

根據聯合報的報導,每晚台北市垃圾清潔隊回收到的堆肥廚餘(果皮、菜葉等),都會送到內湖、北投、木柵等三座焚化廠,三座焚化廠每天平均各收40、70、70噸廚餘。其中除木柵廠可就地處理外,其餘兩廠必需先經瀝乾水分、發酵成堆肥半成品,再經由堆肥廠商運送到其他縣市處理,因此內湖、北投兩廠計有110噸須委託外包廠商處理。

然而問題就出在,這十多年來承包的處理廠商總是被附近居民抗議。由最初的台塑企業東勢回收場臭味問題屢遭抗議,到後來委託其他民間廠商辦理,不是經常流標就是業者無法履約,最近一次的得標廠商「康軒生物科技公司」其堆肥廠是營運還沒多久,就接獲當地居民大量的陳情,苗栗環保局檢核後在五月勒令停工。因此台北市至今四個多月的廚餘都存放在焚化廠內,即將到達容量上限。

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八里汙水處理廠

本次爭議的八里汙水處理廠,收集與處理廢水的能力號稱世界第三、亞洲第一,完工於1994年(民國83年)。它其實只是一項龐大計畫的其中一環,這項計畫最初是由前臺灣省住宅及都市發展局(住都局)推動辦理,目標是興建一個大型汙水處理系統,鋪設涵蓋基隆市、台北市和台北縣在內的地下輸水管道,並在淡水河出海口南岸的八里鄉,建汙水處理廠。然而這項工程體系過於龐大、而時程規劃過於樂觀,興建六座巨型消化槽的德國廠商雖然準時完工,但家戶接管工程由於涉及大量違建拆除因此未能如期接軌,導致消化槽閒置多年。此外這項工程還爆發浮編預算圖利特定廠商的貪瀆醜聞,曾任住都局局長的伍澤元後來被判刑15年,最終逃亡中國病死他鄉。更多資訊可參考這篇文章。

後來大台北地區另外興建了許多小型的處理廠,八里汙水廠的重要性與光芒不若昔日。目前該廠處理大台北地區14個鄉鎮市以及基隆市的七堵、暖暖兩區之汙水,經初級處理後的汙水會以長達6,660公尺的海洋放流管擴散排放至臺灣海峽。六座消化槽中僅使用兩座進行初次及二次汙泥消化,仍有四座閒置。目前的八里汙水廠能產生沼氣進行發電,可參考以下影片:

被腰斬的雙北廚餘變沼氣發電計畫

前任環保署長沈世宏任內認為希望廢棄物要能產生能源,而不是再耗費能源去處理,因此計畫引進厭氧消化法來活化閒置的四個蛋形消化槽,並請美國專家實地評估多次,並備好招標合約與生質能政策的環評;然而新任署長魏國彥上任後,認為此項計畫有欠周詳因此喊停。

魏國彥的理由是台灣的廚餘油脂較多,且分類做得還不夠好,導致消化槽無法消化,甚至發生嚴重堵塞致使沼氣發電成效不佳。雙北的試辦計畫最近即將到期,他認為計畫不符合原先規畫效益,因此喊停。環保署將召集專家學者研究適合國內的技術後,再重新展開試辦計畫。

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至於前面提到的廚餘容量不足問題,環保局長吳盛忠表示北市已啟動回收堆肥廚餘轉化成生質酒精計畫,內湖焚化廠過去和原子能委員會核能研究所化學組專家合作,運用內湖垃圾焚化廠收運的堆肥廚餘轉化成生質酒精,已有初步成效。現正研擬對外招標,最快一年內即可啟用。因此北市的廚餘問題未來會有三個方案齊頭並進,一是原本的委外處理廚餘半成品,二是堆肥廚餘轉化為生質酒精,三是環保署的沼氣發電計畫。

展望

〈生質能源趨勢〉此次分享這個訊息,是希望讀者們可以一起來思考兩件事情。一是廚餘處理,二是生質能應用。目前廚餘處理最大的問題是臭味,只要此問題不解決,處理廠建在什麼鄰里都會有居民抗議。因此臭味問題是否可透過更好的處理程序,或是良好的貯存空間除臭設施獲得改善呢?歡迎大家提出自己的意見一同討論。

另外一點是重新思考生質能發展的價值所在。許多人批評生質能源無法完全取代石化能源,這話或許成立;但在這個例子中大家可以看到,生質能源的環境保護價值是其他能源所難以取代的。

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生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
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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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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

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廚餘變身生質塑膠
thisbigcity城事
・2012/11/19 ・862字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 594 ・九年級

credit: CC by jpellgen@flickr

香港最新研發科技不僅能處理廚餘,亦可長期供應生質塑膠,香港星巴克投資開發新生質提煉技術,將廚餘轉化為琥珀酸,這是生產塑膠、去污劑等高價值產品的重要化學成分,食品裡的碳水化合物由真菌酵素分解為單醣,再經細菌發酵,而琥珀酸即為副產品。

香港每天製造逾3200噸廚餘,多數皆送往焚化爐或掩埋場,若在生質提煉廠處理廚餘,不僅能降低有害環境的廢棄物處理方式比例,亦可提供石化塑膠製品的永續替代方案,同時在發酵過程內消耗二氧化碳,而且這些生質塑膠皆可藉由生物分解。

這項研究由香港城市大學機械工程學家Carol Lin博士領導,香港非營利團體「氣候組織」與她聯繫,探詢是否可能開發出生質提煉技術,處理該組織企業成員星巴克製造的咖啡渣及烘焙廢料,星巴克除提供廚餘,亦捐出「關心地球餅乾禮盒」部分收益,做為研究經費。

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「氣候組織」希望藉由證明,透過領袖合作與研究,能為本地市場引進創新,不需枯等全球市場轉向。

該組織表示,「這項科技為地方資源問題創造地方解決之道,帶動城市獎勵與法規,一同參與提高地方商機」。

這項程序已在實驗室研發成功,明年希望能建立測試站,下一步將針對物流問題,至各處收集廚餘、載運至處理廠,而林博士亦指出,在香港此種城市經濟內,原料與產品市場可縮短距離,減少供應鏈及運輸成本,她很確信這項技術具備商機,可是大規模落實與否仍取決於資金來源。

不過若從問題追本溯源,星巴克等企業是否願意採取更多措施減少廚餘?

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「未來論壇」首席永續顧問克勞斯里(Dan Crossley)則警告,「若試辦地點擴大規模,社會就得小心,避免形成仰賴廚餘運作的新經濟模式,反倒鼓勵製造更多廚餘」。


本文其他語言版本: 英語
作者:Annabelle Bladon(Green Futures)

轉載自 This Big City 城事。本文原載於獨立永續專業團體「未來論壇」雜誌《Green Futures》。

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《城事》為永續城市部落格,長期發掘關於建築、設計、文化、科技、運輸、單車的都市創新構想,曾數度獲獎。《城事》網羅世界各地城市生活作者,文章曾發表於Next American City、Planetizen、Sustainable Cities Collective、IBM Smarter Cities等網站。《城事》遍尋全球,在世界奮力邁向永續的時刻,呈現城市帶來的種種機會,力求保持樂觀,但不忘批判。

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力求自給自足的都市農園
thisbigcity城事
・2012/02/14 ・895字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

照片來源:Flickr用戶Plant Chicago

作者:Laura Dixon(Green Futures)

別再想屋頂花園了,現在市區建築樓頂只適合改造成農園,美國《商業周刊》評選中,垂直農園名列未來20項潛力產業,去年夏天在美國芝加哥開幕的The Plant即為一例。

企業家艾德(John Edel)改裝這座舊肉品包裝工廠,如今裡頭有魚池、菜園,還有幾家食品公司,這是以水耕栽培為基礎的創新解決方案,讓所有設施皆可合作,吳郭魚產生的廢水氨濃度高,適可灌溉作物,作物改善水質後,用水又可回流至魚池,建築物內的公司也有合作關係,例如釀酒廠的渣滓很適合幫蘑菇園施肥。

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建築物所有能源都將來自內部生物分解裝置,製造甲烷為燃料,供暖氣及發電使用,分解裝置將消化所有廚餘,還可處理鄰近食品製造廠的部分廢棄物,這項開發案最近獲得伊利諾州商務與經濟機會部補助150萬美元,建置這套能源系統。

The Plant目前處於第一期開發,預計至2016年能完全運作,食品銷售與租金的淨收入為30萬美元。

這些技術研發時,獲得伊利諾理工學院教授戴維斯(Blake Davis)與學生協助,戴維斯表示,自己特別受到這項開發案的企業策略所吸引,「我之所以願意參與其中,是因為艾德強調,想要打造能夠獲利的垂直農園商業模式,該公司代表幾乎造訪過方圓500英里內所有垂直農園,其中絕大多數都欠缺永續營運模式,可能長期虧損,也可能得仰賴政府支持才能獲利」。

為鼓勵更多企業與垂直農民,The Plant將在網路上提供案例研究全文,包括所有財務資訊及完整技術所需。

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垂直農園也慢慢在世界各地出現,英國都會農園Alpha運用曼徹斯特的廢棄大樓,由當地永續團體URBED與Creative Concern推動,希望趕得及在2013年曼徹斯特國際節時,能開始生產萵苣、蕃茄及其他蔬菜,甚至能養殖雞隻、蜜蜂與魚類;韓國古城水原(Suwon)也有一棟小型的三層樓建築已在運作,另外巴黎、阿布達比、班加洛、北京與紐約均有垂直農園規劃案。

本文原載於獨立永續專業團體「未來論壇」雜誌《Green Futures》及 The Big City 城事

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