不靠化肥也能養藻?台科大實驗揭密:這招讓微藻固碳效率暴增63%

微藻固碳不是新聞,但台科大機械系郭俞麟特聘教授團隊最近端出的這套「電漿活性水」養藻技術,倒是讓人有點意外——他們不是改良藻種,也不是砸錢蓋大型光反應器,而是回頭去處理「水」本身。實驗室數據顯示,在特定條件下,淡水小球藻的碳固定效率比對照組提高了約63%。

團隊成員張柏翔用了一個很接地氣的比喻:「把水變成肥料。」而且這個「肥料」不是額外添加的化學養分,是直接用電漿技術在水裡「變」出來的。

微藻固碳不稀奇,稀奇的是「不用額外加料」

微藻能減碳,說穿了就是光合作用的機制——跟植物一樣吸收二氧化碳、轉成生物量。但微藻的價值在於它「長成後還有戲」:藻脂質可以煉生質柴油,碳水化合物能做生質酒精,部分色素和蛋白質還能往保健品、飼料、綠色材料走。換句話說,固碳只是起點,後面那條價值鏈才是真正讓人感興趣的地方。

傳統微藻培養為了衝高生長速度,免不了要添加氮、磷等營養鹽,長期下來不只成本墊高,殘留的化學物質也讓後續藻體應用的純度打折扣。台科大團隊的切入點就在這裡——如果養分可以從水裡直接「長」出來,那後續的純化步驟就少了很多麻煩

電漿活性水的關鍵角色:硝酸根、亞硝酸根怎麼來的?

這套技術的核心元件叫做「電漿活性水」(PAW)。張柏翔提到,國外研究早就發現PAW裡面的反應性氮氧物種——特別是硝酸根跟亞硝酸根——能促進微藻生長,但過去大多停留在基礎研究階段,很少真正把這套邏輯跟微藻培養的工程參數綁在一起優化。

團隊做的事其實很務實:他們用常壓常溫電漿技術,測試不同功率、不同放電條件下產出的活性水,看哪一種配方最能讓小球藻「吃得好、長得快」。結果顯示,以70瓦常壓輝光放電電漿、陽極空氣放電5分鐘製備的條件效果最好,碳固定效率直接比對照組拉升了63%

白話文來說,電漿把空氣中的氮氣轉化成微藻可以直接吸收的氮源,過程不經化學合成,也不產生多餘廢水。這套邏輯一旦成熟,等於是把「養藻」跟「化學肥料」脫鉤——對後續要萃取藻類成分做高值化產品的人來說,這個「乾淨」的起點非常關鍵。

從3.5公升到工業級:這條路還有多遠?

目前團隊已經完成3.5公升光生物反應器的雛形,以及可攜式電漿活性水生成器的初步設計。老實說,3.5公升在實驗室等級算是扎實的基礎,但要走到火力發電廠、水泥廠、釀酒廠這些「大戶」的排煙管旁邊,中間還隔著工程放大、成本效益驗證、以及長時間運轉穩定性等好幾道關卡。

團隊提出的「永續微藻碳固定平台」概念倒是蠻完整的——電漿活性水製備、微藻光合氣升式反應器、空氣供應、太陽能供電四個模組兜在一起,目標是做到「就地捕捉、就地利用」。如果這套系統真的能靠太陽能和雨水回收達到自給自足,那就不只是減碳工具,而是一套可以獨立運作的生態系

【編輯觀點】這項技術真正的亮點不在於「63%」這個數字,而在於它把微藻固碳從「生物技術問題」重新定義成「工程整合問題」。過去很多微藻固碳研究卡在培養成本過高、藻體回收效益打不平,台科大團隊從電漿活性水切入,直接繞過化學肥料這條老路,等於幫後續的藻類高值化應用清掉一個很大的障礙。不過,從3.5公升到千噸級工業應用,光反應器的設計、氣體傳輸效率、以及長時間電漿操作穩定性都還有很長的路要走。這項技術能不能真正落地,接下來兩年的場域驗證數據會是關鍵。

兩種立場:減碳工具,還是循環經濟的入口?

如果從純粹的「減碳」角度來看,微藻固碳的效率其實有先天限制——跟化學捕捉相比,單位面積的碳吸收量不算突出。支持這項技術的人會說,微藻的價值從來就不只是「固碳」,而是固碳之後那條產品鏈:生質燃料、保健品原料、甚至動物飼料添加物,每一條都有自己的市場邏輯。

另一種觀點則比較務實。有業界人士私下評估,微藻培養的光照、溫度、pH值控制都很「嬌貴」,即便養分問題用電漿解決了,大規模戶外培養的污染風險和收穫成本還是硬骨頭。換句話說,技術亮點是一回事,能不能在真實的工業廢氣環境下穩定運轉超過三個月,又是另一回事

這兩種看法其實不衝突。台科大團隊現階段選擇跟火力發電廠、水泥廠、釀酒廠洽談場域驗證,正是為了回答後面的問題。畢竟實驗室做出來的數據再漂亮,都比不上直接接到工廠排煙管旁邊跑一次。

對一般人來說,這代表什麼?

說實在的,微藻固碳離你我的日常生活還有一段距離。但這項技術背後藏著一個值得關注的訊號:減碳技術正在從「大型資本密集」往「模組化、分散式」的方向移動。電漿活性水生成器可以做得很小、甚至可攜帶,光反應器也能模組化設計,這代表未來不一定是大電廠才有資格談碳回收,中型的食品廠、釀酒廠、甚至畜牧場,理論上都有機會用這套邏輯把排出的二氧化碳「就地消化」。

話說回來,63%的實驗室增幅只是一個起點。接下來要觀察的是這套系統在真實場域的固碳維持率、藻體產出的品質穩定度,以及最重要的——每噸二氧化碳的處理成本能不能降到具有商業競爭力的水位。如果你對循環經濟或新能源技術有興趣,未來兩年台科大團隊的場域驗證進度會是值得追蹤的風向球

至於這套技術最後會長成什麼樣子?是成為大型排放源的主力減碳工具,還是在中小型場域找到利基應用?老實說,現在還沒有人有答案。不過,能把「把水變成肥料」這件事從實驗室搬到現實世界,已經讓微藻固碳這條老路多了一些新的想像空間。

本文改寫整理自公開新聞來源,原始報導由自由時報發布。

常見問題 FAQ

微藻固碳效率63%的提升是在什麼條件下測出來的?

這項數據來自台科大團隊的實驗室研究,在特定條件下以70瓦常壓輝光放電電漿、陽極空氣放電5分鐘製備電漿活性水,應用於淡水小球藻培養,碳固定效率比對照組提升約63%。

電漿活性水養出來的微藻可以拿來做什麼?

藻脂質可轉化為生質柴油,碳水化合物可製作生質酒精,部分色素及蛋白質還能應用於保健品、飼料或綠色材料,用途涵蓋能源、食品與材料領域。

這項技術什麼時候可以應用在實際的工廠或電廠?

目前團隊已完成3.5公升光生物反應器雛形,下一步將擴大系統規模,目標與火力發電廠、水泥廠、釀酒廠等高碳排產業進行場域驗證,實際導入時程仍取決於後續工程放大與成本效益評估。

微藻固碳跟一般植樹造林有什麼不同?

微藻生長週期短、單位面積固碳效率高,且可在非農耕地或密閉反應器中培養,不與糧食作物競爭土地,同時收穫後的藻體還能多元利用,具備更高的資源循環價值。

這套技術需要額外添加化學肥料嗎?

不用。這正是這項研究的核心價值——電漿活性水直接提供微藻可吸收的氮源,無需外加化肥,減少化學殘留,也降低後續純化與應用的門檻。

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