台南神祕實驗室 用牛糞與污泥製氫,為何新加坡也搶著合作?
在台南成大歸仁校區的航太實驗基地裡,有個神祕的氫能實驗室。而能夠發電的氫氣來源,居然是臭不可聞的的牛糞跟污泥,就連番茄汁、酒糟等農業廢棄物,都能拿來變成氫氣。旅美教授研發的廢棄物產氫技術,不僅吸引到新加坡的科學園區邀請合作,在台灣也受到愈來愈多重視,究竟厲害在哪?
成大退休教授王啟聖研發用牛糞與廢棄物製氫的技術,而且他說,「愈臭愈好。」圖片來源:謝佩穎攝
拉開重重鐵鏈鎖起來的門,展示也許是台灣唯一一台歐洲進口的氫能發電機,70多歲的成大退休教授王啟聖臉上滿是驕傲。
因為他開發出的電光電漿氫化反應爐,能將有機廢棄物轉換成富含氫氣的合成氣體,包括生活垃圾、事業廢棄物、石油焦、油污泥、廚餘、農業廢渣等,都能透過這台機器變成氫氣,再推動發電機。
王啟聖的專利技術,是利用熱電漿將廢棄物所含碳水化合物中的碳氫連結鍵打斷,讓碳與氧合成二氧化碳後回收、釋出氫氣,再透過燃料電池轉換為電能。
這項電光電漿技術花費的電能與產出的電能大約是1比10,也就是花費100kW(瓩),就能創造出1000kW的電能。
這條路,他耕耘了超過40年。
王啟聖研發的電漿電光氫化機,在新加坡成功地將過期番茄汁轉換成富氫氣體。
20年前在台灣談氫能,沒人理會
多年前,王啟聖任職美國阿崗實驗室,這個實驗室原本研究核電,後來因三哩島事故而轉向。王啟聖說,他一開始研究的其實是柴油引擎,但當時美國副總統高爾已經意識到低碳的重要,因此開始投入資源研發氫氣,主要是為了要處理鑽油業產生的硫化氫。
王啟聖有個遠大的夢想,但每次講出來都被眾人嘲笑。
「我的夢想是扭轉台灣沒有自產能源的窘境,把廢棄物變成氫氣能源,進口替代之外還可以出口,」他苦笑說,從2000年起,他就在台灣談氫能,但當時根本沒人理他。
去年下半年開始,狀況不太一樣了。今年更多人來找他談氫能,他發現氫能的重要性漸漸為人所知。
愈臭的原料,產氫效率愈高
王啟聖研發的技術,只要是有機廢棄物都可以處理,絕大多數廢棄物,只要會臭,都是有機的。從豬糞、家庭垃圾,到半導體高科技業污水處理產出的污泥。
「愈臭的原料產氫效率愈高,」王啟聖指著一盆黑褐色土說,「像這面板業的污泥,或是中油的油污泥,都是最好的。」
然而,廢棄物製氫技術的潛力,最早看到的其實是新加坡人。
新加坡發展潔淨能源科技相當早。2010年,新加坡的潔淨科技園(CleanTech Park)就找上王啟聖的技術。根據一份環保署2016年出國參訪報告指出,新加坡與王啟聖創辦的和通氫能,利用電漿技術將過期番茄汁產製富氫合成氣體發電。
王啟聖解釋,此製程產出的氫氣純度可以到50%以上,最高到70%,一般化工製程產氫氣純度多在2成以下。
他的技術為何具有減碳效益?王啟聖解釋,如果把燃煤先轉換成氫,再用來發電,產出同樣發電量,所需煤的用量可以減半,減少75%碳排,很適合有減煤需求的汽電共生廠使用。
打開實驗室旁一間倉庫沉重的鐵門,是一台約5公尺長、一層樓高,來自德國的氫氣發電機。為了測試以廢棄物轉成的氫氣發電效率,他特別向德國廠商導入發電機,已成功發電、以電湯匙將水桶中的水加熱。
養豬場、半導體技術都少不了氫氣
他的產氫技術還能把沼氣發電效益放大。王啟聖以2000頭豬的糞尿計算,以沼氣發電可產出約30kW電力,他經過測試發現,同樣的豬糞尿如以電光電漿氫化反應爐處理,產氫再發出的電量與賣電收入會是沼氣的15倍。
如果把養豬場變成氫能發電廠,他估算,每1000頭豬的養豬場可提供社區內675戶小家庭的用電。
氫能在台灣也許才剛起步,但在全球已愈來愈主流化,而也少不了氫氣。
環保署水保處長吳盛忠看中王啟聖技術處理廢水與產氫的能量,多年前就曾委託他幾個研究案。如今看到愈來愈多人重視氫能,讓吳盛忠很感慨,「因為全球零碳趨勢,他的技術終於慢慢被大家看到了,」他說。
氫能在台灣也許才剛起步,但在全球已愈來愈主流化,而台積電保持競爭優勢的技術也少不了氫氣。
台積電前研發副總經理、現任清華大學講座教授林本堅曾指出,極紫外光微影技術(EUV)機台設備不僅耗電多,氫氣用量也多,製程使用過後的氫氣足以建氫氣發電廠。他建議政府,可協助規劃在半導體廠附近建氫氣發電廠,讓半導體業結合綠色能源產業。
當零碳變成未來新商機,能減廢同時又能產出再生能源的技術,必然會愈來愈受重視。
資料來源:天下雜誌