化學

未來燃料(四)石油枯竭的威脅已經消退

2014/04/27
在〈未來燃料(四)石油枯竭的威脅已經消退〉中尚無留言

未來燃料(四)石油枯竭的威脅已經消退
臺灣大學生命科學所 周愛鵑編譯/淡江大學化學系 王文竹教授責任編輯

編譯來源：BBC NEWS 2013年6月14日訊

p4

美國石油總產量圖（圖片來源：BBC NEWS）

根據國際能源總署(International Energy Agency，IEA)的看法，石油枯竭問題已經逐漸遠離我們。

由於近年來美國大規模利用新技術開採石油，戲劇性地消弭掉困擾我們多年的石油枯竭問題。美國原本下降的石油產量因開採頁岩和一些新地區投入生產而逆轉。國際能源總署石油市場主管，安東尼哈夫(Antoine Halff)表示：「這兩年我們一直上修石油蘊藏量的總值，石油產量大飆升已達前所未見的新高峰，讓我們直接拋棄以煤炭做為備案的想法了。幾年前每個人都認為美國的石油產量完了，只會持續走下坡而已，而國家政策也只能隨著潮流逐年增加進口預算。誰都沒想到美國現在正朝著自給自足邁進呢！」

在德州和北達科他州的石油新開採據點成為改變美國石油命運的推手，而位於加州地底被稱為「蒙特利頁岩」(Monterey shale )也是一個極具發展潛能的新星。根據國際能源總署的推測，美國照這個情勢會在2020年與沙烏地阿拉伯的石油產量並駕齊驅，甚至可以提前在2017年達成目標。

繼續閱讀→

未來燃料 (三)英國頁岩氣儲量超乎預期

2014/04/27
在〈未來燃料 (三)英國頁岩氣儲量超乎預期〉中尚無留言

未來燃料 (三)英國頁岩氣儲量超乎預期
臺灣大學生命科學所 周愛鵑編譯/淡江大學化學系 王文竹教授責任編輯

編譯來源：BBC NEWS 2013年6月27日訊《UK shale gas resources ‘greater than thought’》

p3

英國頁岩氣分布圖（圖片來源：BBC NEWS）

英國地質調查局(British Geological Survey, BGS)研究發現，國內的頁岩氣（Shale Gas）蘊藏量或許比以往估計量更多。研究單位預估可能有高達1300兆立方英尺(約36兆立方公尺)的頁岩氣儲藏在英格蘭北方的地層中，這是過去估計量的兩倍以上。在此同時，政府也趁勢宣布探勘頁岩氣正式成為基礎建設計畫的一部分。能源部長麥可法倫(Michael Fallon )對頁岩氣予以厚望，稱頁岩氣是一種「令人激動的新能源」。

英國地質調查局說明他們在英格蘭北部的鮑蘭德盆地（Bowland Basin）－從柴郡延伸到約克郡的區域潛藏有大量的資源，雖然他們無法確保這頁岩氣可以順利被提取出來。頁岩氣無庸置疑的是英國能源資源的新星，但探勘技術必須結合地質學、工程學，另外還必須周全考慮投資和環境保護等各項議題。雖然鑽井公司先前就估計他們可以提取出10%的含量，但一切仍是未知數。

繼續閱讀→

未來燃料 (二)德國高昂的捐稅使綠能不得儲存

2014/04/26
在〈未來燃料 (二)德國高昂的捐稅使綠能不得儲存〉中尚無留言

未來燃料 (二)德國高昂的捐稅使綠能不得儲存
臺灣大學生命科學所 周愛鵑編譯/淡江大學化學系 王文竹教授責任編輯

編譯來源：BBC NEWS 2013年6月12日訊《German tariffs make green energy too expensive to store》

p2

一個位於斯圖加特的電轉氣保存模組正在上機測試中。（圖片來源：BBC NEWS）

德國的研究人員表示，政府電力收購稅捐制度(Feed-in Tariff, FIT)阻礙了他們儲存可再生能源的計畫。

德國早在2000年時，為了太陽能風力發電及其他可再生科技引進一套政府電力收購稅捐制度。這項法規保證了電網通路的建設及長達二十年的津貼補助。

政府的津貼補助使得上千名住戶藉由投資太陽能和風力發電躍升為能源生產商。但是領頭的科學家告訴英國廣播公司，這些統一稅捐制度讓儲存綠能變成一件很不划算的事。而解決這項問題將成為能源永續發展的重要關鍵。

現今有130萬住戶、農家和小型合作社在提供綠能。而在2012年他們已能供應達全國所需電力的22%。但是陽光和風這些可再生能源會因為自然氣候而有所消長。例如德國在今年一個晴朗的六月，太陽能和風力可提供全德國高達60%的所需電力。但這麼多的太陽能電力卻是用時機較差的電力期貨價去計算。

繼續閱讀→

未來燃料(一)世上最大核融合計畫面臨關鍵時刻

2014/04/26
在〈未來燃料(一)世上最大核融合計畫面臨關鍵時刻〉中尚無留言

未來燃料(一)世上最大核融合計畫面臨關鍵時刻
臺灣大學生命科學所 周愛鵑編譯/淡江大學化學系 王文竹教授責任編輯

編譯來源：BBC NEWS 2013年8月7日訊《’Critical phase’ for Iter fusion dream》

p1-1

核融合反應爐的運行原理是師法於太陽。（圖片來源：BBC NEWS）

法國南部普羅旺斯省卡達拉舍的國際熱核實驗反應爐(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)計畫中，反應爐約一百萬個組件中的第一個正在進行交貨。

經過長期延宕及巨額經費增加之紛擾後，目前的工程約晚了兩年。為了配合遲到的關鍵組件，還得變更主建築的結構設計。

研究機構的副主任大衛坎貝爾(David Campbell)告訴英國廣播公司新聞說：「不容諱言，情況實在令人沮喪，但我們現在正盡全力彌補所浪費的時間。這個計畫真令人振奮，讓你充滿幹勁的去做，我們都等不及看到核融合反應成功的那一天。渡過初期的設計問題及早期的協調困難，我們現在更有信心在期限內完成計畫了！」

從50年代起，核融合提供了一個無限能源的夢想－師法於供應太陽大火球能量的程序，就是以兩個氫作為燃料。最具吸引力的是結合了便宜的燃料氫、低輻射廢料及不釋出溫室氣體等優點。但是，如何操作核融合的極端條件，還有如何從反應中把龐大的能量提取出來，都仍然是技術上的具大挑戰。事實上，就因為核融合的技術太困難，讓這個概念已經「紙上談兵」了30多年。

繼續閱讀→

二氧化碳的回收和再利用

2014/04/18
在〈二氧化碳的回收和再利用〉中尚無留言

二氧化碳的回收和再利用 (Recycle and Reuse of Carbon Dioxide)
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明

images

二氧化碳的議題，想必大家都不會陌生。人類靠電來推動科技，而目前最大宗的電源是來自於火力發電，除了消耗地球的資源外，隨伴著產生大量的二氧化碳，這方面當然也不能忽略車輛和工廠扮演的角色。許多科學家相信這造成了地球的暖化，若不及早處理，終將導致一場浩劫。事實是用2013年的全球二氧化碳排放量來與1990年的比較，已經增加了0.9倍，以這樣的速率增加，在我們大家幾乎都可親自體驗的十年之後，地球環境的狀況將不可想像！例如大氣二氧化碳的濃度增加，除了溫室氣體效應，造成全球暖化，亦將導致溶入海洋的二氧化碳濃度升高，隨伴產生的碳酸，濃度也會增加，海洋生態就受到雙重的衝擊，有興趣的讀者可以參看四月十四號出刊的時代雜誌，其中就有一篇與珊瑚礁相關的文章。

想當然爾的解決之道，一個就是節約以及更有效率的使用能源，但若是站在民眾的角度來看，事關民生需求和享受，誰願犧牲？開發中國家更急於發展經濟，節約用電根本就是奢談。因此不會意外的，發展二氧化碳的回收和儲存技術，是先進國家著重的研究課題。

繼續閱讀→

鑽石讓量子電腦的夢想再進一步

2014/03/21
在〈鑽石讓量子電腦的夢想再進一步〉中尚無留言

鑽石讓量子電腦的夢想再進一步
國立臺灣大學化學系林震宇編譯/國立臺灣大學化學系鄭原忠助理教授責任編輯

編譯來源：日本科學技術振興機構（JST）2014年1月30日

Rough_diamond有別於傳統的半導體電子元件，使用量子系統實現的計算被稱作量子計算，由於量子不像數位半導體只能記錄0與1，可以同時表現多種狀態，故能在一次的運算中處理多種情況，有可能大幅度地超越傳統計算的效能，因此被認為有相當的發展潛力。

量子計算的基礎建立在量子信息的保存及處理上，但相較於傳統的數位信息，量子信息對外部的干擾非常敏感，因此必須在處理信息的過程中進行量子錯誤的修正。以往在量子錯誤的修正上主要面臨了兩個難題：

一、量子位元的狀態可以是 $$|0>$$ 和 $$|1>$$ 這兩個狀態中的任意組合，
即 $$\alpha | 0> + \beta | 1 > (|\alpha|^2+|\beta|^2=1)$$，而 $$\alpha$$ 及 $$\beta$$ 的組合可以有無限種；
二、若為了複製信息而對量子位元進行測量，將使量子位元成為 $$|0>$$ 或 $$|1>$$ 其中一種狀態，而無法達成複製(不可克隆原理)。

繼續閱讀→

儲能新選擇－「大黄」電池

2014/03/19
在〈儲能新選擇－「大黄」電池〉中尚無留言

儲能新選擇－「大黄」電池
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯何政穎/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然責任編輯

編譯來源：Science, 8 January 2014 “‘Rhubarb’ Battery Could Store Energy of Future”

「大黃」是多種蓼科大黃屬的多年生草本植物的合稱，在中國主要當成藥材使用。近來研究人員發現從大黃中可以分離出一種有機化合物作為新型「液流電池」的主成份，「大黃」電池或許會發展成新的儲能工具。

52578_p1

來自植物的能量!? 與大黃成份分子結構類似的有機化合物在新一代的「液流」電池中扮演關鍵的角色(Eliza Grinnell/哈佛大學工程與應用科學學院)

繼續閱讀→

淺談電能儲存與液流電池的最新發展

2014/03/15
在〈淺談電能儲存與液流電池的最新發展〉中尚無留言

淺談電能儲存與液流電池(flow batteries)的最新發展
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明

現代的社會高度倚賴能量，其中最大宗的能源來自於天然氣、石油、以及煤這些自然資源。大自然透過上千萬或億年孕育出這些資源，而人類卻在工業革命之後的這短短數百年，就已經將之消耗到產生資源耗竭的危機，這些資源的耗費隨伴產生的污染也同時增加了環境沈重的負荷。替代的核能，看似消耗的自然資源不多，但所產生的輻射污染物亦是燙手山芋，潛在的核安問題更是爭論的焦點。太陽能以人類的歷史時軸來看，可稱永續，但如何有效的進行能量轉換，仍須很多的研究。與水利和風力發電一般，這幾種型態的能源，堪稱靠天吃飯，另具有地域性和電力的不穩定性，對環境的影響也並非沒有爭議。

繼續閱讀→

可被分解的生物塑膠

2014/02/10
在〈可被分解的生物塑膠〉中尚無留言

可被分解的生物塑膠
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/德州大學分子生物科學研究所馬千惠責任編輯

編譯來源：日本科学技術振興機構（ＪＳＴ）7月16日新聞稿

p3

自20世紀前半起所開發出的許多塑膠材質，是現代生活不可或缺的材料。以石化資源為原料的塑膠，將來可能面臨資源枯竭或價格高漲等問題，而且自然界所無法分解的塑膠，更會增加環境的負擔。(圖片來源：維基百科)

自20世紀前半起所開發出的許多塑膠材質，是現代生活不可或缺的材料。以石化資源為原料的塑膠，將來可能面臨資源枯竭或價格高漲等問題，而且自然界所無法分解的塑膠，更會增加環境的負擔。

因此以生物資源為原料，可被生物降解並能再生利用的「生物塑膠」，其需求增加。但是與以石化資源為原料所生產的塑膠相比，其生產成本較高，因而妨礙它的普及程度。例如以最具代表性的生物塑膠「聚羥基烷酸」而言，雖已能進行工業規模的生產，但因為是以糖或油脂作為原料，不僅有生產成本的問題，也面臨能源供給，資源枯竭或糖類價格變動等許多問題。

因此日本科學技術振興機構的研究團隊對進行光合作用產生氧氣的原核生物「藍綠藻」在氮或磷缺乏狀態下，合成聚羥基丁酸酯感到高度興趣。藍綠藻能吸收二氧化碳進入菌體內，藉由光合成反應，直接利用光源做為能量來源，可能是生產聚羥基丁酯的理想方式。但是使用藍綠藻與目前生產生物塑膠的微生物相比，其產量少了10倍以上。至目前研究為止，雖已解析出藍綠藻合成多聚羥基丁酯的路徑，但是對於如何調控聚羥基丁酯合成基因的轉錄機制，來增加產量仍有許多未知的部分，因此希望解開其調控機制。

繼續閱讀→

完美的聚合物晶體

2014/02/05
在〈完美的聚合物晶體〉中有 4 則留言

完美的聚合物晶體
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明

聚合物是人生存必需的一種分子，大家熟知的核酸是由核苷酸單元所組成的聚合物，乃基因的主要結構。蛋白質是由胺基酸的單元所組成的聚合物，扮演生命化學裡重要的催化劑角色。由單醣組成的聚合物，包括澱粉、纖維等，亦是重要的生命化學物質。但是在日常生活中，人工合成的聚合物業已成為不可或缺的材料，舉凡食、衣、住、行、育、樂、和醫療都必須仰賴具有特定功能的聚合物素材。

要在實驗室製備具有單一分子量的聚合物不是一件容易的事，那需要非常精準的控制。從這個困難來看，生命體系裡面的許多聚合物是具有單一結構的分子，例如許多的蛋白質，以及重要的核酸，因此我們不能不佩服大自然精巧的設計。當然生命體所製造的許多聚合物，也可以是各種不同聚合程度的集合體，例如澱粉或纖維，只能用平均的分子量或分子量範圍來描述。大自然為何具有如此的多樣性呢？這是因為各種材料的存在是為了符合其使用的需求和環境。以心臟為例，它是由許多蛋白質所組合而成的肌肉，所構成的一個複雜裝置，在人的一生中必須跳動約25億次，讓氧氣透過約144,000公里路徑輸送到全身各處，有些位置的血管只有頭髮粗細（管徑愈細需要的壓力愈大），每天運送約8000升的血液而甚少出現血管壁的損壞。與大自然的設計，以及製造這些材料的精準度和耐用性來比較，人類科學家的能力還是非常的基礎！

繼續閱讀→
Pages