讓好點子落地生根！《康寧創星家》複賽暨工作坊紀實

任何通盤的氣候計畫都必須借助許多不同領域的力量。氣候科學能說明我們需要處理這個問題的「原因」，卻告訴不了我們處理的「方法」。為此，我們需要結合生物學、化學、物理學、政治學、經濟學、工程學等領域。

創新不只是技術革新

就能源、軟體等領域來說，不能只是從嚴格的技術角度來思考創新。創新不僅僅是發明一台新機器或新製程，還包括對商業模式、供應鏈、市場和政策提出新穎觀點，以協助新發明問世、達到全球規模。

創新既代表全新的工具，也代表全新的做事方式。

考量到上述種種前提，我把計畫中的不同內容分為兩大類。其中一類是擴大創新的供給，實驗大量的新穎想法；另一類是加速對創新的需求。兩者攜手並進。如果沒有創新需求，發明家和決策者就不會有任何動力推出新想法；如果沒有穩定的創新供給，消費者就無法取得全球亟需的環保產品，來實現零排放。

擴大創新的供給

第一階段的工作是典型的研究與開發，即偉大的科學家和工程師發想出我們需要的技術。儘管今天有許多低成本的低碳解決方案，卻仍然沒有掌握實現全球零排放所需的一切技術。為了盡快備妥這些技術來發揮影響力，各國政府需要做到以下幾點：

未來10年內，對清潔能源與氣候相關的研發投入增加五倍

對研發的直接公共投資，是我們因應氣候變遷的重要方式，但政府在這方面的投入遠遠不足。

我們應該花多少錢呢？我認為美國國家衛生研究院（NIH）提供很棒的比較基準。NIH 每年預算約為 370億美元，成功研發許多救命藥物和治療方法，對美國人與世界各地的民眾來說不可或缺。

這正是絕佳的例子，也是我們因應氣候變遷所需決心的典範。雖然將研發預算變五倍聽起來是天文數字，但與當前挑戰的難度相比，顯得微不足道，而且強力反映了政府對此問題的重視程度。

加大投資高風險、高回報的研發計畫

這不僅僅攸關政府砸了多少經費，更攸關政府是否把經費花在刀口上。

各國政府曾因為投資清潔能源而引火上身。決策者不想讓人覺得自己在浪費納稅人的錢，這當然可以理解，但因為恐懼失敗，反而造成對於研發的投資短視近利，傾向找更為安全的投資目標，而且最好交由私部門出資。政府主導研發的真正價值在於，可以冒險嘗試那些可能失敗或不會立即獲益的大膽理念。

我們需要政府承諾資助能推動清潔能源科學發展的超大規模計畫（數億或數十億美元）。政府也得承諾長期資助這些計畫，這樣研究人員就會曉得來年都會固定得到補助。

研發呼應最大需求

實用價值尚不明顯的「藍天研究」（blue-sky research，又稱基礎研究）與科學發現的實際應用（即所謂的應用研究或轉譯研究）兩者有明顯區別。雖然是不同的概念，但如果凡事都要講究正統，認為基礎科學不應該被商業考量給汙染，毋寧大錯特錯。

那些優異的發明之所以問世，是因為科學家在研究之初就考慮到最終用途。我們需要更多的政府計畫，整合亟需突破領域中的基礎研究和應用研究。

一開始就與產業界合作

我還遇過另一項人為的區分，即初期的創新是為政府服務，而後期的創新是為產業服務。但在現實中不該如此區分，我們在能源領域面臨的艱難技術挑戰尤其不能如此簡化，因為想法成功與否最重要的衡量標準，就是能否遍及全國、甚至全球的規模。

初期的合夥關係會吸引懂得達標的內行人。政府和產業界需要共同努力，才能克服障礙、加快創新循環。企業可以幫忙製作新技術的原型，提供市場方面的洞見，並且共同投資計畫。當然，他們負責把技術商業化，所以理應要盡早讓他們參與。

——本文摘自《如何避免氣候災難：結合科技與商業的奇蹟，全面啟動淨零轉型新經濟》，2023 年 ３ 月，天下雜誌出版，未經同意請勿轉載。

本文由台灣康寧贊助，泛科學策畫執行

文／梁晏慈

由台灣康寧舉辦的第一屆「康寧創星家」希望培育創新人才，並期許企業在營利的同時能回饋社會，因此他們深入校園，向台灣大專院校的學生發放英雄帖。有別於其它創新競賽以某一議題進行概念發想，「康寧創星家」的參賽者從生活中找尋好點子，並利用康寧的特殊材質－玻璃、陶瓷、光纖為命題方向，構思可以改善人類生活的新產品。本次活動共235團隊投件，其中20組團隊憑藉著他們的創新點子，獲取進入11月28日複賽暨工作坊的入場券。

台灣康寧深知唯有創新才能帶領產業的發展。然而，好點子不會從天而降，更可惜的是一般人在靈光乍現時常常思考的卻是：「這個怎麼可能做到。」、「應該很貴吧！」。康寧創星家為了鼓勵學生不只停留在發想，而是能夠考慮實作的要件，特別在複賽中安排參賽團隊與康寧科學家及奧美導師對談：前者帶領同學了解材質、改進設計，讓發想更有機會變成產品；後者則提供企劃上的建議，指導參賽者將產品包裝得更能吸引受眾與投資者。

有想過產品要賣給誰嗎？沒有，因為你只想到你自己

在複賽簡報暨提問中，各團隊有7分鐘時間向評審分享自己的創新點子。評審們除了就投影片的呈現方式給予初步建議，也教導參賽者釐清產品的受眾。例如同樣是和飲食相關的設計，其中一組計畫利用康寧的可撓式玻璃製作出能依據食物重量持續播放影片的幼兒餐墊，讓專注力不足的孩子乖乖吃飯。另一組則將目光聚焦在單身外食族，以康寧的大猩猩玻璃（Gorilla glass）打造具有點餐服務、影音功能的個人化餐桌，降低單身者外食的尷尬。

針對幼兒餐墊的設計，評審詢問同學：「你們知道2至4歲的孩子吃甚麼嗎？」、「如果孩子碰碰碰地拍打餐墊，是否會干擾重量的偵測？」，藉此提醒參賽者永遠別忘了「誰要用」，當產品使用對象是嬰幼兒時，就不能以大人的角度去評估適用性，而要將嬰幼兒的行為研究透徹，並依據可能發生的狀況來更動產品設計。另一方面，評審們則提醒單人餐桌的團隊，雖然受眾是單身族群，但買家可是餐廳，因此產品行銷的困難是如何說服餐廳願意投資這項技術。再者，若影音功能太過精彩，客人一直滯留在店內，反而會影響餐廳最重視的翻桌率。由此可知，該如何吸引業者願意投資新產品，並在買家及受眾的需求間取得平衡，也是規劃產品功能時很重要的一環。

簡報提問結束，同學表示：「我們以為產品只要能解決某個問題就大功告成了，卻沒想到還有那麼多人的意見需要被納入考量。」透過與評審的對答，同學們學會從業者、一般大眾、受眾等不同角度切入產品設計，使他們產品能更完整，更有可行性。

「這樣可行嗎？」問，就對了！

為了創造更自由的設計環境，康寧創星家初賽強調發想，但這次的複賽可不只是提案競賽，更重要的是讓每件作品的設計都能將材料的特質和現實環境狀況納入全盤考量，因此台灣康寧特別在複賽中加入了與科學家對談的關卡。在這個關卡中，科學家會給同學更多實務上的建議，一一化解大家腦中滿山滿谷的問題。例如有一組團隊為了解決駕駛人視線被汽車A柱擋住的問題，決定拿掉原本的金屬A柱，利用堅固透明的大猩猩玻璃，將前擋玻璃一路延伸到前座車窗。他們想知道：「製作一體成形、彎曲形狀的大猩猩玻璃會很困難嗎？」、「大猩猩玻璃可以承受的撞擊力如何？」。

科學家首先讚許該團隊的大膽創意，另一方面也提醒同學，汽車工業的材料要求非常嚴格。現在的玻璃製程技術可以將玻璃塑造成他們所設計的，但金屬A柱仍為必要，因為當意外發生時，金屬可以吸收碰撞力道，並撐起車蓋，避免駕駛受到更大的衝擊。同學的發想雖然可以解決視線死角的問題，可是在車禍的撞擊力太大時，大猩猩玻璃仍有可能會碎裂。破裂的玻璃將造成乘客的二度傷害，不僅如此，在講求輕量化的時代，玻璃的重量勢必會成為很大的問題。類似的設計是利用攝影機將死角的影像播放給駕駛，若同學想利用玻璃A柱的設計，避免轉播影像有視差的問題，那就得解決碎玻璃的危險性。在兩片玻璃間夾入聚碳酸酯纖維層，達到防彈玻璃的效果，也許是可行的方法。

透過「康寧創星家」創造的自由發想平台，以及科學家強大的技術支援，參賽者天馬行空的發想才有機會成為影響人類生活的重要設計。

以好故事包裝好產品

好點子及技術支援都到齊了，一項產品能否吸引買家及投資者，還要依賴設計者們說故事的能力。包裝產品的能力就靠奧美導師幫忙了！首先，每組團隊先向奧美導師分享其對於產品包裝的想法，導師便會藉此確認產品的賣點，接著深入地協助同學重整簡報的架構，並引導同學找到適當的報告邏輯。透過投影片順序的調換、內容融合，強化這些賣點。導師不斷提醒同學，製作及使用簡報的每一刻都要想到聽眾，目標是帶領他們理解「這項產品為什麼重要？」、「我為什麼要在乎？」。

尤其當聽眾是投資者時，更要把產品和對方企業做連結。因此簡報中需要強調康寧材料的獨特性，並且努力說服對方相信只有「我們」可以把材料的特性發揮至淋漓盡致。

願「創星家精神」永遠與你同在

我們常以為好點子像中樂透一樣，是幸運兒的專利。但事實是累積完整的思考流程（問題是什麼？這個問題中我可以扮演的角色？），才可能在適當的時機抓住靈感。從發想到實現的每個階段都得時時分析產品是否具有市場競爭力。設計者還須跳脫框架，從贊助者及一般大眾的角度審視產品的價值；同時，以說故事的力量讓產品的行銷更貼近每個人的心。

「康寧創星家」引導同學完成一趟創新思考的流程，並幫助大家實現好點子成為好產品，期許這個活動在同學心中埋下一顆種子，比賽過程中培養的「自主發現並解決問題的能力」可以伴隨著這群創星家繼續在臺灣各產業發光發熱。

過去十年是人類史上最熱的日子，且全球海平面上升速度加快至原來的近 3 倍 ^[1]，氣候變遷不是未來式，而是現正「熱」映中。

若地球再升溫攝氏 1.5 度，氣候的變化可能變得無法挽回，而且上升的海平面將會入侵沿海城市與人口稠密的平原區，人類生存將會面臨很大的挑戰，為了避免如此巨大的災難，IPCC 訂定了全球行動基準：2030 年前，全球碳排放量需減半^[2]，時限只有不到十年的時間。

可是人類的所有的活動，都會或多或少造成二氧化碳排放，難道真的要靠薩諾斯彈個手指消滅一半的人類嗎？粗暴的行為 duck 不必！我們只需要將「碳中和」的概念貫徹於生活中就可以了。

先談談什麼是「碳中和」

碳中和（carbon neutrality），是指通過使用低碳能源取代化石燃料、植樹造林、節能減排等方法，抵銷各種產品或活動造成的二氧化碳排放，實現正負抵消，達到相對「零排放」的做法。

一般常見的做法有兩種：

• 建立碳補償系統。例如：透過植樹造林、購買再生能源憑證^[註1] ，從大氣中移除因為某項產品或活動造成的碳排放量。
• 使用低碳或零碳排的技術。例如使用再生能源（如風能和太陽能），而非化石燃料，以避免因燃燒化石燃料而排放二氧化碳到大氣中。

但無論是碳補償系統或是再生能源產業，都還需要花很長的時間來建設，那麼，有什麼是我們在日常生活中可以落實的？——有的！那就是玻璃回收。

玻璃：完全可再生利用的材質

玻璃是將石英（SiO2，砂的主要成分）混合了定量的碳酸鈉與碳酸鉀後，在 1,500 °C 熔煉爐中燒製而成的，是一種透明、高硬度的材料，具有成分安定的特性，所以許多化學會使用玻璃瓶來盛裝。

但也是因為不易腐化的特性，如果將廢玻璃作為垃圾處理，無論是掩埋或是焚化，都無法很有效的處理廢玻璃，玻璃碎片將成為土壤中難以分解的物質。

但這也不是什麼難解的問題，因為玻璃是一種可以完全再利用及再生的材質，可以被再製成各類玻璃產品或玻璃原料，具有一定的回收價值。

玻璃主要回收方式有兩種：

• 原型利用：將使用過的玻璃容器或產品直接回收再利用，不經由粉碎等過程，常見於玻璃容器回收。
• 粉碎玻璃粒料再利用：將使用過的玻璃產品，回收後經由清洗、粉碎、去除雜質後，製成可供再次熔煉的玻璃粒料，常見於平板玻璃的回收。

其中「原型利用」是最簡單又最能有效減碳的再利用模式，像是台灣菸酒公司及台灣青島啤酒公司針對其所使用的啤酒瓶等容器，透過回收瓶費制度及逆向回收系統，將收回的玻璃酒瓶經清洗與高溫消毒處理後，就可以重複裝填啤酒等產品。

生產新玻璃，加熱原料「碳排量」極高

若是生產全新的玻璃瓶，在加熱原料時需要燃燒天然氣來達到高溫，這個步驟佔玻璃製造碳排放量的 75% 至 85%，其他的排放量大多是來自於原料之間化學反應的副產物^[3]。與之相比起來，「原型利用」幾乎是零碳排的作法，也是最節省成本與材料資源的好方法。

即使是難以直接再利用的平板玻璃，粉碎後重新煉製成玻璃也能大量減少碳排放量，因為融化碎玻璃所需要的溫度較低，能減少燃料的使用，而且碎玻璃融化時，不會像石英沙等原材料釋放二氧化碳，從而減少碳排放量。

根據歐洲容器玻璃聯盟 (FEVE) 的說法，與完全由原材料製造玻璃相比，熔爐中每使用 10% 的回收碎玻璃，可減少 5% 二氧化碳排放量^[3]，若再參照我國行政院環境保護署網站資訊，台灣的玻璃製造廠使用的原料中，回收碎玻璃約佔 50％^[4]，換算下來約能減少 25% 的碳排量。

除此之外，粉碎玻璃粒料還可以作為玻璃瀝青、透水磚等環保建材的材料。然而這種回收難度不高、用途又廣泛的材料，在大多數國家卻仍當作垃圾掩埋，為什麼？

美國玻璃回收率僅 31%，算是放牛班

歐洲是少數妥善回收玻璃的地區，也是全球回收玻璃的領頭羊，所有 27 個歐盟成員國以及英國，已經回收了境內四分之三的容器玻璃，並且每個新的玻璃製品使用了約 52% 的回收材料，而且他們還希望做到更好，當地的玻璃容器業有一個宏大的願景：希望能在 2030 年以前將容器玻璃收率達到 90%。

與歐洲相比，美國的消費習慣與環保概念仍十分落後，根據美國國家環境保護局（Resources in Traditional Chinese Language）的數據，僅 2018 年美國就把 700 萬噸玻璃當作垃圾掩埋了，佔所有固體城市垃圾的 5.2%，僅有 31% 的玻璃容器被回收。

幸好，還是有部分區域自發性的在為玻璃回收做出貢獻，像是有美國維吉尼亞州阿靈頓郡的玻璃包裝協會，他們正努力趕在 2030 年前將玻璃容器回收比例提高到 50%；而南非的玻璃回收公司（Glass Recycling Company），成功將整個南非的玻璃回收率從 2005-06 年的 18% 提高到 2018-19 年的 42%。

但在其他開發中國家——例如在中國、巴西或印度，沒有公佈明確的回收現況報告或者未來的計畫，然而這些國家也有著巨大的生產力與消費力，環保永續的未來必須要大家一同參與，否則是對寶貴資源的巨大浪費。

玻璃是透明的，但不能視而不見地埋起來

從工業革命開始，人類不斷的使用石化燃料、排放溫室氣體，未來十年內，二氧化碳就會達到足以改變氣候的濃度，放縱的消費習慣是該懸崖勒馬了。

玻璃是必不可少的材料，我們當然可以繼續使用，只需要確保它被正確地回收再利用，而不是被埋進垃圾場裡，就能大大減少製造過程所產生的二氧化碳，邁向循環永續的綠色供應鏈。

就讓我們從玻璃回收再利用開始做起，讓回收玻璃成為「碳中合未來」的敲門磚！

註解

註 1：再生能源憑證是再生能源電力生產的證明，通常以度或千度電量為單位，在憑證上會紀錄這批電力的發電方式、生產地點及生產時間，並透過國家認可的第三方認證，證明你買到的是純綠電，也稱綠電憑證。造成碳排的一方可以購買再生能源憑證，等於是將自己產出的碳排放量交由再生能源業者回收。

1. 聯合國氣候變遷最新報告顯示全球氣溫上升速度快過預期
2. 碳中和
3. Nature : Glass is the hidden gem in a carbon-neutral future
4. 行政院環境保護署 生活廢棄物質管理資訊系統
5. IPCC https://www.ipcc.ch/sr15/
6. 認識再生能源憑證
7. 永續發展從哪裡來能往哪裡去？減碳還不夠，下一站是「碳中和」
8. 資源回收網- 材質專區
9. 升溫逼近關鍵的1.5度，IPCC釋出最新氣候報告
10. 氣候變化：九張圖看懂全球變暖和你我的關係
11. 維基百科 玻璃

如果今天你想要好好的切食物，該用什麼樣的刀呢？

大家馬上想到的，應該不外乎就是金屬或是陶瓷吧？自古以來要製作工具，這兩個材料一定是首選，直到當代貪圖方便而使用的塑膠刀叉之外，好像想找不太到其他更好的替代方案了。

但是最近，有一群研究人員打破了大眾的想法和材料科學的界線——用木頭製作的刀來取代金屬。

10 月 20 號，這一群來自馬里蘭大學的材料科學家們在期刊《Matter》上發表了一種全新的加工方法，可以把跟木材大幅強化，製作成餐刀等工具。這把刀的硬度不只跟一般的牛排刀不相上下，可以輕鬆地切開 8 分熟的牛排，還可以多次使用、洗滌、有效的回收再利用，整個產品製造過程的能源消耗也比金屬或陶瓷低非常的多，有望在未來取代這類餐具。

比金屬和陶瓷更環保的選擇：木材

當你環顧生活周遭需要以「堅硬」為訴求的材料，你會發現它們大部分都是人造或經過加工的，因為想製作堅硬的物品，最怕的就是整個物理結構上有裂痕、中空或缺口等等瑕疵，只要有以上任何一種，工具的耐久度就無法維持多久，然而天然材料通常都有這種缺陷，例如木頭內部會有中空導管，石頭內則會有導致它容易剝落或裂開的天然紋理。

所以物質多半都都需要經過高溫冶煉才能夠成為堅硬的材料，例如光是製造陶瓷，就需要將陶土加熱到幾千度的高溫，而在這個講求環保的時代，有時候又要考慮產品的碳足跡……不用說，從地球土壤中開採鐵礦和陶土所耗費的能源，絕對與使用天然材質相對多很多。

所以這群研究人員把腦筋動到了陪伴原始人類到現在、樸實無華的木頭身上，他們覺得人類還沒發揮木頭 100% 的能力。

請給我木材！人類尚未 100% 發揮它

好幾千年來，人類就不斷地想在木頭身上動手腳，但是在工具和建築上，木頭的加工通常只限於蒸氣曲木和壓縮法，用這種方法處理的木頭都會有個問題，在一段時間過後，木頭本身會有些許的回彈（定型）。

要知道為什麼就得先了解木頭！

木頭最主要的成分是纖維素，雖然平常可能無感，但纖維素其實有相當高的強度與密度比，表面上看起來是一個輕量又堅固的超理想材質，只看數字的話，甚至凌駕於大部分的高密度建築材料如水泥、金屬等等。但是我們目前加工木頭的方式，都無法把木材的材料潛力發揮到極致，部分是因為纖維素其實只佔了木材的 50%，除此之外還包含半纖維素、木質素等物質，這些聚合物主要是作為介質，而非提供強度，但如果將這些東西去除掉，整個木頭結構會變得容易崩壞。

所以研究團隊找到了方法，移除木頭內比較脆弱的物質，但是仍保留纖維素的結構，這個技術可以把原本木材的硬度整整強化 23 倍，並打造出比不銹鋼刀還鋒利 3 倍的餐刀。

兩步驟加工：讓「普通木材」變「超硬木材」

第一步是將木頭浸泡在添加了特定化學物質的水中，並加熱到攝氏 100 度，以去除部分木質素。失去木質素的木材會變得較為柔軟、具有彈性甚至還會黏稠；以往的木材加工通常不會將這個方法用在木材上，除了如上述提到的結構問題外，還會有使用溶劑的毒性問題，但研究人員研發出了毒性較低、還能重複使用的溶劑。

第二步是對木頭進行高溫加壓，去除水分並讓其材質更為緻密，確保不會有結構上的缺陷，連樹木中原本被導管佔用的空間都能夠去除。

藉由這兩個步驟，他們有辦法去除木頭原本的結構問題，而經過這樣處理後的木頭還可以裁切成想要的形狀，然後再塗抹礦物油延長壽命、也隔絕水分讓纖維素不要再吸水，以免洗滌餐具降低刀子的鋒利程度。

木材應用百百種！「五金材料」的新未來？

同樣的手法可以用來製作其他工具，例如和金屬釘子一樣堅硬的木頭釘子，一樣可以釘穿 3 塊木板，但是好處是木頭釘子不會有生鏽的問題，除了釘子之外，還有很多東西可以用這種木頭材質製作，例如更耐用的木頭地板。

儘管目前這個技術的使用還只是存在於實驗室環境中，但是不可否認的是，我們還沒有發揮木頭百分之百的實力，只要這個技術成熟，加上樹木可以種植並回收的特性，在未來每個人都可以分配到的超級強化木材資源或許可以凌駕於金屬，或只是打造出打不壞的木製球棒、堅不可摧的小木屋、輕量化的木頭汽車和飛機、或者是一把堪比鋼刀的超強木刀。

阿銀，你的木刀原來是這麼來的啊 ？

參考資料

2021，《Hardened wood as a renewable alternative to steel and plastic》