環境能源

 
2018/08/01 王金燦 | 宜蘭大學機械與機電工程學系教授     117
 
活動(演講)時間: 2017/10/03
 

由於人類文明快速發展,需大量使用石化燃料以利工業使用,但長期過量使用下,造成生態環境異常與汙染,因此尋找新興的環境處理技術與潔淨的能源則變得十分迫切,然微生物燃料電池是一種新興的環境處理與兼產能的環境能源技術,除可利用微生物清除污水中的有機、無機物廢棄物外,更可將有機、無機物代謝轉為有價能源(產生電能),形成不同於其他綠色能源,僅以不造成廢棄物汙染為目的之新興技術。近年來此技術已越來越受重視,各先進國家如美、日、韓國甚至中國大陸皆已相繼投入此技術之研發,此外此技術還可以提供解決人類未來五十年將面臨的十大問題中的前四項問題:能源、水、食物、環境,並可達成一般能源技術所不能兼顧的三大面向-能源、環境處理與經濟的永續發展,因此前瞻性與創新性外,其重要性亦清楚可知。

 

污水微生物燃料電池具備環境能源時代意義,因為在提升汙水處理效率並降低處理成本,將可透過使用污水微生物反應系統可加快污水處理速率,全臺灣汙水處理廠處理量1天約600萬立方米/每天(Cubic Meter per Day, CMD),處理1噸汙水成本約12元,實驗顯示若有機廢棄物〔以化學需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)為指標〕降解率提升10倍,處理1噸汙水成本可省下10.8元,即一天全臺可省下約6,480萬元。此外,亦具備發電產值能力,以臺灣龍德工業區為例,其廢水處理場所設計之進流COD為353 mg/L,而1克COD含有14.7 kJ的能量,而龍德工業區就業人口約為4,500人,每日平均產生之廢水約為3,154 m.t,平均每人一天產生700 L之汙水,根據式(1)之運算估計,臺灣一天之廢水處理即可產生0.19 MW之電能,若假設一度電為3塊錢,估算每年可得到約五百萬臺幣的電能,若能回收原能量之25 ~ 50%,其獲利仍相當可觀。最後在回收污水解旱象上亦存在不可忽略的功能,因為污水微生物反應系統未來亦可以解決缺水危機,例如2015年加州史上最嚴重的缺水危機,橘郡(Orange County)將污水回收再變成飲用水的成功案例;另加州聖塔克拉拉谷淨水廠則希望透過再生水的計畫,能在2022年前符合至少一成的用水需求。

 

殷鑑於此,污水微生物電池是一種非常完整跨科際/跨應用技術整合平台,非常適合不同學校、不同專長、不同應用及技術整合及跨際教育訓練,因為微生物污水反應系統是ㄧ種透過微生物降解產電激化微生物代謝能力以加速有機廢水的速度,在系統反應時乃利用微生物作為觸媒來降解有機物的新興環境處理技術,因此兼具處理廢棄物與產電雙重功能,是值得關注的技術之一。