環境能源管理

廚餘處理之能源再利用 Turning Food Waste into Energy

廚餘處理之能源再利用 Turning Food Waste into Energy
國立臺灣大學環境工程學研究所許桓瑜

近年來,台灣積極推動垃圾減量化、資源化,根據環保署垃圾統計資料顯示,2013年全台灣垃圾產生量約為七百萬公噸,廚餘的回收量為八十萬公噸,回收率約為11%。「廚餘」包括三餐飯後剩下的飯菜、菜葉、果皮、食物殘渣等物質,台灣的廚餘回收將家戶廚餘分成兩大類,分別為「養豬廚餘」與「堆肥廚餘」,廚餘的回收減少了都市固體廢棄,也創造了廚餘的新價值,不只養豬、堆肥、還可以成為再生能源。

能將能源回收再利用有兩個主要的方法,分別為厭氧消化與廚餘焚化後能源回收。

  1. 厭氧消化
    廚餘與垃圾中有機物或下水道污泥混合,進行厭氧消化的過程中會產生甲烷,將甲烷經純化加壓後,可進行發電與能源回收的工作。沼氣利用在國內主要以禽畜糞便沼氣回收發電,已推廣多年,廢棄物厭氧發酵與沼氣利用,主要研究對象也是畜、農產廢棄物及垃圾掩埋場沼氣發電,目前已有高雄西青埔沼氣發電廠運轉。而掩埋場中沼氣的產生量主要來源就是廚餘,由此可知家庭廚餘沼氣發電回收能源,是相當有潛力的。

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    資料來源:(Khoo, 2010)

以都市代謝理論探討都市發展對環境的影響 The Environmental Impact of Urban Development and Urban Metabolic Theory

以都市代謝理論探討都市發展對環境的影響 The Environmental Impact of Urban Development and Urban Metabolic Theory
國立臺灣大學環境工程學研究所許桓瑜

一般對於都市的定義是指居住在十萬人以上的地區;而「代謝作用」(Metabolism)則是由生物學領域提出,強調生物的生存及生命力的維持,必須倚靠外界各種物質與能量的進入,在體內行各種化學反應,生產生物體所需之養分與能量。A.Wolman(1965)將都市代謝的需求定義為:「為了維持某都市之居民在家、工作、遊玩等活動所需要的物質與貨物,同時包含了居住及建設所需原物料的投入」。說明了都市代謝作用的意義,在於維持都市居民所需及都市發展之延續。

近年來「永續發展」的觀念,成為在面對全球環境變遷的最高指導原則,而近年環境的變遷,從工業發展、都市發展以來,環境已漸漸無法負荷我們所製造的污染,這些外部成本造成的生態與環境損害,來自於都市對物質與原料需求的消耗增加,以及消費過程中產生的廢棄物和廢熱(如圖1)。都市擴張所造成的環境影響,使人們不得不重視,如果說生物的新陳代謝可以維護生物體的健康,那麼都市的代謝也是對我們生活環境品質的維護。

都市代謝插圖-01

圖一:都市系統之輸出、輸入圖
資料來源:Sutton and Harmom (1973)

相變材料與建築節能 (Phase-Change Material and Structural Energy Saving)

相變材料與建築節能(Phase-Change Material and Structural Energy Saving)
國立臺灣大學土木工程學研究所鄭凱翔

由於科技與工業發展日新月異,大量商品的生產、人類生活品質提高、物質需求增加,導致資源與能源快速消耗,使得各種資源日益枯竭。尤其建築物為世界上最大能源消耗者之一,其消耗的能源佔全世界總消耗能源的 $$25\%$$ 到 $$33\%$$。而一般建築的日常耗能,空調佔很大比例,以夏季的耗電量而言,空調用電比例約佔 $$40\%$$~$$50\%$$。

為了降低建築耗能,建築材料的選擇亦是關鍵。「相變材料」即是一種藉由潛熱的吸收、釋放來延緩溫度上升、下降的物質。相變材料與建築物外殼結合,當日間陽光照射使建築物溫度升高時,相變材料會吸收熱量進而從固態熔解成液態,延緩熱量進入室內的速度。如此溫度上升緩慢,降低空調的負荷,便能達到節約能源的效果。

牆壁也得皮膚癌!?-淺談壁癌

牆壁也得皮膚癌!?-淺談壁癌
國立臺灣大學土木工程學研究所結構組葉智強

相信大家對於「壁癌」(圖一、圖二)這個詞都不陌生,可能發生在客廳,也可能會在浴室裡看到;或是某天靠在學校走廊牆壁上,一離開卻發現許多白色粉塵飄落,身上也沾白灰,以上都是壁癌存在的絕佳證據!既然如此常見,那麼它是怎麼發生的呢?

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圖一、 一般住家常出現的壁癌情況
(圖片來源:作者葉智強攝)

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圖二 、一般住家常出現的壁癌情況
(圖片來源:作者葉智強攝)

 

 

 

 

 

 

 

其實壁癌正式的名稱是「白華」(efflorescence),會在結構物表面形成一層白色的粉塵,基本上在「混凝土結構物」很常見。

取代水泥的永續材料 (飛灰) Sustainable Cement Replacement Materials (Fly ash)

取代水泥的永續材料 (飛灰) Sustainable Cement Replacement Materials (Fly ash)
國立臺灣大學土木工程學研究所結構組王又德

飛灰(Fly ash),顧名思義為飛揚於空氣中的細微顆粒。根據工程會頒布之「公共工程使用飛灰混凝土作業要點」,其定義飛灰係指煤粉經由鍋爐燃燒,隨氣體排放,以集塵設備收集而得的粉末。

在早期,工廠及火力發電廠等所排放的飛灰尚未被妥善處理,是空氣汙染的來源之一,大大影響生活品質。而在工程研究發現飛灰的再利用價值之後,如今飛灰已被視為相當重要的工程材料,隨著需求不同,可用於土壤穩定,或作為瀝青、混凝土的摻料等等。需求量日漸增長,甚至供不應求而使得價格日趨提高。

誘導宿舍節能行為之排名回饋實驗研究 Motivating energy-saving behavior in dormitories through competitive feedback

誘導宿舍節能行為之排名回饋實驗研究 Motivating energy-saving behavior in dormitories through competitive feedback
國立臺灣大學智慧生活科技整合與創新研究中心葉湘如研究助理

全球暖化已成為當今世界最急需處理的議題之一。越來越多可靠證據指出二氧化碳的過度排放與全球暖化有密切關係,而碳排放主要來自於人類經濟活動,包括能源生產和消費。在過去一百年內,大氣中二氧化碳的濃度由 $$280~ppm$$ 上升到 $$388~ppm$$ [1]。

現代化生活消耗大量資源,能源需求量仍持續成長以促進科技與經濟發展,或更確切地說,滿足人類永無止境的需求。因此,從人類根本的需求面切入問題,嘗試研究如何運用認知與行為科學抑制人的需求即為一具有發展潛力且高成本效益的根本解決方案[2-4]。此方式可視為一種創新科技,不同於以往的節能策略(例如:提高耗能設備效率或研發替代能源),旨在透過誘導方式改變使用者的態度與行為,而非脅迫[5]。使用者在不降低心理滿足層次的情況下,自願降低能源使用量與碳排放量,進而養成節能與減碳的好習慣。一旦使用者行為及觀念產生根本性改變,節能效益將具有持久影響力。

受污染之土壤中微生物的重要性

受污染之土壤中微生物的重要性
國立臺灣大學環境工程學研究所研究生陳雅雯

土壤,是由岩石風化作用形成的自然體,主要由礦物質組成,經由各種風化作用與生物的活動之後,土壤的成分會與原本的岩石不同,為有機物與礦物質混合而成。土壤進入河川或湖泊之後,藉由重力而沉積在底部的物質即稱為「底泥」。

底泥又分為三大類,第一類為岩石風化後,以顆粒或黏質塊狀進入水體的砂礫或淤泥等;第二類則是水體中溶液結晶的析出而沉降於底部的物質;水中生物的殘骸或水中生物體排出的排泄物及生物產生的沉積物經由重力而沉積在底部的物質則為第三類。

河川或湖泊底泥中的微生物族群是維持水體水質、底泥生態環境重要的因素之一,不同的水質環境提供不同的碳源及營養鹽,以維持底泥中微生物的生長,形成了底泥中豐富的微生物多樣性,這些底泥具有高度多樣性的微生物所進行的碳、氮循環,鐵、錳等元素的還原以及甲烷、硫化氫的生成等生物代謝反應會進一步影響水體中的元素循環及水質狀態。因此,微生物在生物地質循環中扮演著相當重要的角色。

然而,隨著工業的蓬勃發展,一般的汙水處理程序對這些汙染物質的處理能力有一定的限制,造成大量排入河川湖泊中的水,含有一定量未被處理的汙染物質,造成河川湖泊的汙染,改變了河川水體水質的特性環境,進一步影響水中的生物型態。

擔心水裡有重金屬嗎?去除重金屬讓你用水更安心~ 複合性奈米鐵顆粒

擔心水裡有重金屬嗎?去除重金屬讓你用水更安心~ 複合性奈米鐵顆粒
國立臺灣大學環境工程學研究所研究生羅偉倫

工業化時代,工廠林立,各種工業化產品讓我們的生活更方便,但在方便的背後,卻是污染危機,其中重金屬污染更是常見的問題之一,它長久以來存在人類生活環境中。我們常可以看到水中含有重金屬污染的新聞報導,如何去除該污染,也成為現今一大課題。

現今工廠處理含重金屬污水的方法,大多是加入萃取劑,用「液相萃取」的方式將重金屬成分萃取出。液相萃取,是利用重金屬在不同溶劑中有不同溶解度的緣故,而將該重金屬由其中一溶劑移轉到另一溶劑的一種方法,通常這兩種溶劑必須互不相溶或是微溶,並且在密度上有差異,才好分離,不過這種方法實際上仍未能將重金屬單獨分離出來,萃取後通常仍需以蒸餾或其他方法才可以分離出重金屬。用萃取的方式還是有缺點,萃取液雖然可以提升重金屬的萃取效率,但在反應過程中,萃取劑會溶出到水相中,造成水污染並降低萃取效率。

水有怪味?別懷疑你的鼻子~ 自來水中潛藏的秘密

水有怪味?別懷疑你的鼻子~自來水中潛藏的秘密
國立臺灣大學環境工程學研究所研究生柯賢駿

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(圖片來源:http://www.gcpnews.com/zh-tw/articles/2008-07-11/C1000_25104.html)

是否曾有過在一個美好的早晨,卻在嗽口時,從自來水中傳出淡淡的怪味壞了好心情?原因是,自來水從水廠引出來之後,在水管管線中停留過久時間,會溶入管線所溶出的鐵銹、塑膠管灰塵異味;另外,自來水的源頭和處理方式也是水中怪味的主因。

到底,自來水工程的做法有哪些?對民生健康是否安全無虞?就讓我們一起來了解自來水工程的處理方式。

土壤怎麼汙染了!?

土壤怎麼汙染了!?
國立臺灣大學土木所大地組卓玉庭

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圖片來源:flickr用戶alancleaver_2000

什麼是「土壤汙染」

土壤本身具有自淨能力,能進行吸附、氧化還原、微生物分解等行為,藉此降低汙染物在自然圈循環的危害,但當人類活動所產生的汙染物流入土壤的量遠遠超過了土壤的自淨速率時,汙染物在土壤中逐漸累積,導致土壤的自淨能力失調、品質改變等,稱為「土壤汙染」。

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