张耿崚表示,木质纤维素是一种含量丰富且容易取得的自然资源,从中解构而出的奈米纤维素(Cellulose Nanofiber, CNF)是相当重要的产物。其生物可分解性、比表面积及机械强度皆高的优异特性,可运用在提升材料极限、撕裂强度、防水性及耐磨性方面,还可用于制造奈米复合材料;并衍生颜料、涂料、黏合剂、热固性塑胶、热塑性塑胶、水凝胶、化妆品、药品添加剂、光学零件、奈米过滤器、防弹衣及医疗设备等多项高附加价值产品,用途广泛。然而,目前制备奈米纤维素大都使用酸处理法结合物理研磨法,会产生大量酸废液,导致二次污染和设备腐蚀。

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张耿崚研究团队开发出一种高效环保的绿色制程,采用农业废弃物稻杆为原料,以深共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DES)作为预处理溶剂,搭配超音波破碎机破坏木质纤维素的结构完整性,去除木质纤维素表面的蜡层和二氧化矽,过程中毋需添加任何化学物质,避免二次污染,且成本低廉。最后可产出高达17%的奈米纤维素产率,平均纤维长度达318奈米;在减少农业废弃物的同时,也备制出重要的生质材料。此创新技术在2023年12月的IWIS国际华沙发明展中一举夺金。

另一项团队研发的绿色减碳新技术,则是以低温电浆技术透过反应产生的高能电子,对二氧化碳分子进行电离、激发及解离活化,可将捕获的二氧化碳转化为高附加值的化学品和燃料,克服了当前转化技术不易破坏高稳定性的二氧化碳分子、且需要大量能量的困难点,成为前景可期的减碳技术。

中山环境工程研究所副教授张耿崚(右三)与研究团队将农业废弃物转化为奈米纤维素。中山大学提供
中山环境工程研究所副教授张耿崚(右三)与研究团队将农业废弃物转化为奈米纤维素。中山大学提供

张耿崚指出,团队发明的绿能新技术使用太阳能为非热电浆系统提供动力,催化转化后可有效减少并再利用大气中的二氧化碳,并通过MATLAB R2022b的人工神经网络(ANN)分析模拟检验,可实现最佳的二氧化碳转化效率。此项技术采用的低温电浆反应器可在常温常压下操作,在规模和应用上都非常容易扩充,且不需依赖地球其他资源,为全球净零倡议与联合国永续发展目标贡献心力,获得2023 INNOVERSE美国创新发明展金奖肯定。


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