打造低碳循環 台科大研發永續微藻碳固定平台

隨著全球積極推動淨零碳排，微藻因擁有高效率光合作用與生質能源應用潛力，成為備受矚目的綠色技術之一。國立台灣科技大學機械工程系特聘教授郭俞麟研究團隊結合電漿水與微藻培養技術，深入研究綠色固碳方法，團隊成員張柏翔成功驗證「電漿活性水(Plasma Activated Water, PAW)」在特定條件下可有效促進淡水小球藻生長，大幅提升碳固定效率，並提出「永續微藻碳固定平台」概念，為未來低碳循環技術與生物碳捕捉提供新方向。

微藻除了可以有效固定二氧化碳外，還能轉化成多種高值產品，例如藻脂質可轉化為生質柴油，碳水化合物能製作生質酒精，部分藻色素、蛋白質也可作為保健品、飼料或綠色材料等。相較於傳統碳捕捉技術，如地質封存、化學吸收或物理吸附，微藻固碳具有低耗能、低污染及高資源化等優勢，有望成為未來推動低碳循環經濟的重要解方。

張柏翔在大學就讀環工系時，便對減碳議題產生濃厚興趣，進入研究所後，接觸到實驗室既有的電漿水處理技術，與老師討論論文方向時，發現微藻本身就是固碳效率相當高的生物。他指出，國外已有研究提到，電漿活性水中所含的反應性氮氧物種(RONS)，例如硝酸根與亞硝酸根能促進微藻生長，因此決定將兩者整合，嘗試發展一套「不需要化肥、又能提升碳固定效率」的永續技術。

張柏翔結合常壓常溫電漿技術與微藻培養系統，探討不同條件下所製備的PAW對淡水小球藻生長與碳固定效率的影響，包括透過光學發射光譜(OES)分析活性物種、氣體以及測量水中的硝酸根(NO3-)、亞硝酸根(NO2-)與過氧化氫(H2O2)濃度，再將不同PAW樣品用在小球藻培養中，觀察吸光度、乾重、生長速率、生物量與二氧化碳固定效率等變化。

研究結果顯示，在70W、常壓輝光放電電漿(APGDE) Anode Air放電5分鐘條件下製備的PAW，對小球藻具有最佳促進效果，碳固定效率相較對照組提升約63%。

張柏翔表示，PAW最大的特色在於其中含有微藻可直接吸收利用的氮源，「等於是把水變成肥料」，且這些養分並非透過化學添加，而是利用電漿直接在水中生成，因此能降低環境負擔，也有助於減少傳統化肥的使用。

除了驗證PAW提升固碳效率的可行性外，張柏翔也提出「永續微藻碳固定平台」概念，打造出一套可模組化、可移動、可擴充的低碳系統。主要由PAW製備系統、微藻光合氣升式反應器、空氣供應系統及太陽能供電模組四大部分組成，透過PAW提供養分、微藻吸收CO₂生長，再把藻轉化成高值化產品，形成循環式碳利用架構。

相較於傳統微藻培養方式，這項技術兼具環境友善與成本潛力，未來若能進一步規模化，將有機會成為兼顧減碳與循環經濟的新型態培養模式。

目前團隊已完成3.5公升光生物反應器與可攜式PAW生成器的初步雛形，能依據不同場域需求進行調整，未來希望逐步放大系統規模，並與高碳排產業結合，例如火力發電廠、水泥廠與釀酒廠等，讓工業排放的二氧化碳經純化後直接導入微藻反應器，同時整合太陽能板與雨水回收系統，建立自給自足的微藻固碳平台，降低能源與水資源消耗。

張柏翔說：「永續問題不是十年後才要處理，而是現在就得做。」他認為年輕研究者最大的優勢在於願意嘗試新方法，不受既有框架限制，也期待未來能有更多產業願意導入微藻碳捕捉技術，甚至減少化肥使用，讓減碳不只是口號，而是真正能落實於生活與產業中的具體行動。