高瞻三期計畫課程

二氧化碳的回收和再利用

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

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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。

儲能新選擇-「大黄」電池

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。

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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)

蜜蜂存亡與農藥之爭

蜜蜂存亡與農藥之爭
國立臺灣師範大學英語系吳宜恬編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

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蜜蜂若暴露於有新菸鹼類藥劑的環境中,容易喪失辨認和記憶花蜜味道的能力。(圖片來源:維基百科)

2013年4月,歐盟執委會通過了一項新菸鹼類農藥的暫時禁令,雖然27個成員國中,有14個國家投下反對票,但此暫時禁令仍預計於11月開始於成員國間實施,為期兩年。歐盟宣稱,根據科學檢驗,新菸鹼類化學藥劑很可能是蜜蜂族群逐年減少的元凶之一。

英國也是當初持反對意見的成員國之一,如今對這項暫時禁令,英政府表態妥協,但仍未禁止新菸鹼類在園藝上與公園內的使用。英國政府表示,當今學界對新菸鹼類是否直接造成蜜蜂族群消失仍存廣泛爭議。

微生物與有機農業(四):微生物製劑的應用

微生物與有機農業(四):微生物製劑的應用
國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授、豐本生物科技公司李遠豐博士/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

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有機農業運作的基本成功條件是要有正統學術基礎研究開發出來的純淨菌種為基礎(圖片來源:flickr用戶Walmart Corporate)

微生物肥料是有機農業中不可或缺的一種重要微生物製劑,微生物能固定天然氮肥,轉化氨、硫化氫為肥分;溶化土壤中不溶性的磷酸鹽為磷肥;又能自行光合作用製造葡萄糖,微生物也可合成胺基酸、核酸等有機肥分;分解高分子有機物為有利植物吸收的低分子物質;更能分泌各種有機酸、抗生物質、生長激素,以促植物生長、提高抗病力;微生物利用化肥合成菌體有機質,繁殖成長,可以避免化肥流失,提高肥料利用率。而微生物肥料功效有三:1.提供微生物菌種源;2.提供有機營養源;3.提供微生物發酵時分泌的抑病物質。

微生物與有機農業(三):土壤微生物的功用

微生物與有機農業(三):土壤微生物的功用
國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授、豐本生物科技公司李遠豐博士/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

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有益土壤微生物除了轉變有機質為肥分之外,它對促進植物生長貢獻甚巨。(圖片來源:flickr用戶nojhan)

有益土壤微生物除了轉變有機質為肥分之外,它對促進植物生長貢獻甚巨,其功用可略分如下:

分解有機物質:土壤中有機質必須經過微生物分解成可溶於水的營養分之後,才能為植物所吸收,同時微生物也必須靠這些物質分解時,取得能量與養分,才能大量繁殖以發揮其功能。此外,微生物分泌的各種有機養分及其代謝物也可供植物吸收。

微生物與有機農業(二):有益微生物與植物的健康

微生物與有機農業(二):有益微生物與植物的健康
國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授、豐本生物科技公司李遠豐博士/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

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植物的生長與健康需要微生物為其共生伙伴,若不斷地使用農藥,則在殺除病原菌的同時也把有益微生物全部殺盡滅絕。(圖片來源:維基百科)

傳統想法中,根的功用乃是植物體定著基點,同時用之以吸收無機養分及水分的器官。這一種傳統的想法,對現今面臨「永續性地力」的困難問題,則提不出充分合理的說明來。為什麼植物所需的水分、無機肥分充分供應之後,植物仍舊不能茂盛地成長?為什麼根部不能完全地吸收這些養分?為什麼病原菌、病蟲害會孳衍繁生而不可收拾?

微生物與有機農業(一):有機農業的概念

微生物與有機農業(一):有機農業的概念
國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授、豐本生物科技公司李遠豐博士/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

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泥土中含有各種微生物及微小生物,不管這些微生物是有益還是有害,他們之間卻維持著一種生態上的平衡,互相制衡而共存,泥土中充滿了生命體。(圖片來源:維基百科)

現今農業界常有一種錯誤的觀念,就是以為施用雞糞、豬糞或其他「生肥」如魚粉、米糠……之類的有機質就是道地的「有機農業」了,其實這些「生肥」材質並不能為植物所吸收,反而造成腐敗與病蟲害的衍生。有機質必須經過微生物分解成可溶於水的營養分之後,才能為植物所吸收,同時微生物也必須靠這些物質分解時,取得能量與養分才能大量繁殖以發揮其功能,只有當有機物與有益微生物同時並存時,才能使植物體健康成長。因此,有機農業的運作除了施用有機肥外,千萬別忘了「土壤微生物群」。

風力發電生命週期評估

風力發電生命週期評估
國立臺灣大學環境工程學研究所甘幸佳

風力發電為世界上發展最快的能源系統,於1996年到2011年間,風力發電每年平均裝置容量成長約28%,為再生能源中第二大發電量系統。但是在開發風力發電的過程中,不論是風力發電機本身,或者是建造及維修過程等,皆需要消耗大量的資源與能源,並帶來一定程度的環境衝擊。生命週期評估是一種系統化的環境衝擊評估工具,因此亦被運用在風力發電技術的評估。

進行風力發電生命週期評估,首先須確定要探討的系統範疇,接著收集風力發電系統生命週期中所消耗的資源、能源及所產生的污染排放等資料,並透過科學方式計算其對不同自然環境或受體之衝擊,亦指從搖籃到墳墓的階段。主要可分為風力發電組件製造、建造運輸、運轉維修及退役回收四大階段,分述如下。

什麼是全球暖化?何謂溫室氣體?

什麼是全球暖化?何謂溫室氣體? (What is Global Warming? What is Greenhouse Gas?)
國立臺灣大學大氣科學研究所博士生王啟芸

近年來,「全球暖化」已是朗朗上口的詞彙,從網路搜尋結果有上百萬條的相關資訊的結果可窺知一二。為大眾常用的維基百科(Wikipedia)對全球暖化的定義為:「19世紀後,地球大氣和海洋平均溫度因人為排放溫室氣體增加而上升,並且預期會持續上升。」為什麼人為溫室氣體會提高大氣溫度?大氣溫度上升是指「整層」地球大氣溫度上升嗎?

賈法尼電池

賈法尼電池(Galvanic Cell)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

賈法尼電池(Galvanic Cell),將自發性氧化還原化反應產生的化學能轉換成電能用以做功的裝置,例如鋅銅電池。(圖一)又稱作伏打電池(Voltaic cell,注意不是伏打電堆voltaic pile),是電化電池(Electrochemical cell)的一種。

圖一、賈法尼電池(圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Galvanic_Cell.svg)

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