綠金商機再進化 屏科大的循環經濟新藍海

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連續五年獲選綠色大學評比台灣第一,國立屏東科技大學(以下簡稱屏科大)順應全球永續經營的重要課題,持續強化各學院特色,推動跨院系橫向連結及垂直整合,落實生態產業研發,攜手業界發展循環經濟,成果豐碩遍及農林漁牧各產業,與地方環境共生共榮。

「綠色大學強調永續發展的教育理念,屏科大從農業起家,重視生態保育。為了培養年輕農民,著重智慧農業;為確保環境、資源永續,環工系、水土保持系、野生動物保護研究所、森林系等與環境保護相關的科系,屏科大最完整;社工系、食品系、生物科技系、運動保健系,運用各種方法讓社區長輩可以安老;近來社區發展強調地方創生,目標是社區永續經營,本身就是一種循環經濟。」屏科大校長戴昌賢細數校務發展的重點,從農業到環境、居民、社區的發展,每一項都呼應綠色大學的願景,切合循環經濟的產業趨勢。

 

向上循環高值化應用跨域整合強調可行性

 

台灣產業從事資源回收再生利用已經有很好的基礎,但多用於生產另一個較低價值的產品,即「downcycle」(向下循環)。戴昌賢認為,發展循環經濟應有大格局新思維,循環經濟最好的狀況是將資源妥善運用,使其經濟價值極大化。「要考慮台灣的特性,發揮創意、巧思,創造比原來還要高的價值,upcycle(向上循環)這才是台灣要做的。」戴昌賢進一步說明,屏科大木材科學與設計系運用果木枝條、蒜皮造粒,外銷到歐洲市場作為燒烤木炭;也用肖楠、香杉等國產木材製作小提琴,創造出台灣提琴特有的音色,讓台灣音樂家有朝一日能在海外以台灣琴演奏台灣歌謠《望春風》。生物機電工程系將協助業界在棕櫚殼中添加微生物造粒,變成高單價的飼料;動物疫苗科技研究所運用製造動物疫苗的技術,從魚皮萃取出活性更佳的高純度膠原蛋白;工業管理系開發急速冷凍加工技術、水解溶性設備與製程,保留魚肉鮮味,魚頭、魚骨製成營養充分的鈣粉,經濟價值更高。

發揮創意加值的同時,屏科大也重視跨域合作,「循環經濟不是單一科系在做。」戴昌賢以屏科大與中央畜牧場的合作為例,廢水處理表面上看和環工系有關,但要確實可行,關鍵是能源;能源和機械系或車輛系相關,而能源衍生自再生能源,則與生物機電系有關。除了科技管理研究所著手優化處理程序,提升沼氣量用於發電,剩下的沼液沼渣如何澆灌,才能對農作物產生效用?必須要有懂得植物生理、灌溉的專家,如農園生產系、土木工程系,結合電腦數據分析,根據作物生長所需適時補充,否則一味澆灌,反而造成環境惡化。「所以屏科大特別強調各院系聯手與業界合作,去看研究的可行性。我們要創造一個成功的循環經濟商業模式,不只讓產業獲利,更能同時達到資源妥善運用的效益,建立與生態共生共榮的環境。」 

 

農林副資材轉換高加值生質顆粒、學院琴具台灣特色

 

今年五月,屏科大成立農林副資材循環利用創值開發中心,運用木材加工與科技農業的專業,將農林副資材開發成各式生質顆粒或生物炭顆粒,取代貓砂或製成生物炭,創造更高價值。屏科大木材科學與設計系助理教授龍暐解釋,生物性材料變異性大,顆粒經過破碎、擠壓、木質素軟化將鬆軟的木材擠壓成所需的密度,冷卻後形成顆粒,有一定的長度、比重,後續炭化就不會有所差異。國外重視煙燻、燒烤木材的選用,屏科大與業者合作,將荔枝木、龍眼木等果木強剪枝混入蒜皮,製造出蒜香生質顆粒,在歐洲市場獲得不錯的迴響,將來還可隨不同季節調整配方,生產更多不同風味的生質顆粒。

 

 

此外,木設系也成立了學院琴手工製琴工坊,傳統小提琴都用楓木、雲杉製琴,工坊獲得林務局支持,運用漂流木、疏伐木,及肖楠、香杉等國產材來實驗各種可能性,希望透過不同木材、音質的組合,製作出具有台灣特色的小提琴,如同義大利小提琴故鄉克里蒙納(Cremona),成為台灣製作提琴的基地。

 

 

工坊特地邀請到自幼學習小提琴、擁有日本洗足學園音樂大學大學院碩士文憑的黃聖彥傳授製琴工藝,並要求學生在學習製琴的同時,也要學會拉琴。現在學生習慣和數位產品打交道,工坊教學融入創客精神,龍暐說:「學生要了解木材的個性,先學會聆聽才能知道如何製作,搭配出和諧的聲音,讓人與琴之間產生好的共鳴。」

 

 

生物炭粒、天然酵素萃取變高單價工業原料

 

同樣是生物炭,在屏科大生物機電工程系則有不同的應用。橫跨農業和工程兩項專業領域,生物機電系更著重微生物應用在發酵上的程序處理,屏科大生物機電系主任李柏旻指出,農業廢棄物炭化後帶有孔隙和離子,有助於微生物的培養,可提升作物的生長速度和產量,用來替代菇菌類太空包的培養基。屏科大曾和馬來西亞台商合作,在棕櫚殼裡添加微生物造粒作為飼料,以提高產品單價;協助國內香蕉研究所處理假莖、果梗等廢棄物,乾燥、細化後加入液態發酵液中作為碳源,取代部分碳源中的葡萄糖添加,可降低成本。

 

 

不過,最讓李柏旻看好的是,農業廢棄物中的酵素萃取。他的一名印尼學生,從當地零食加工過程中,發現原料含有大量酵素,因此得到靈感。台灣農作物中,以鳳梨、木瓜酵素含量最高,以前鳳梨採收後,鳳梨梗就留在田裡腐爛,未來可以從中萃取蛋白酶酵素再利用;酵素具有分解能力,屬於高單價的工業原料,需求量也高,有助於形成向上循環的經濟模式,提升農民妥善處理農業廢棄物的意願。

 

 

魚皮膠原蛋白、石斑加工開創漁業新藍海

 

在漁業方面,屏東的鱸鰻養殖業者為了提高產品價值,取魚肉製成鱸鰻萃取液,剩餘的魚皮希望能萃取膠原蛋白,製成保養品在醫美診所銷售,於是找上屏科大動物疫苗科技研究所助理教授王祥宇合作。屏科大結合獸醫系、生技系等相關科系成立動物疫苗科技研究所,並成立動物製劑試量產中心,這次運用屏科大獨有的冷凍乾燥技術,製造媲美疫苗等級的冷凍乾燥劑型,製成膠原蛋白可延長活性,而且更容易保存。

 

 

王祥宇指出,鱸鰻魚皮的膠原蛋白含量高達百分之九十以上,且雜質較少,不像豬、牛有病源污染的疑慮,萃取出的完整膠原蛋白,純度高、保濕效果好,適合用來開發成保養品,未來希望結合奈米纖維材料做成生醫敷材,打入專業市場。

 

 

鱸鰻業者另闢蹊徑開創了自己的藍海,而石斑魚產業面對大陸的競爭,仍在紅海裡泅泳。台灣是石斑王國,其中有七成外銷,主要銷售到大陸、香港市場,供餐廳、宴會使用。為了擺盤好看,石斑大小受限於蒸盤尺寸,業者無法養殖成更大體型,賣得較高價錢;加上大陸龍虎斑崛起,導致台灣石斑價格直直落。

 

 

屏科大工業管理系特聘教授王貳瑞與團隊開發急速冷凍技術保留魚肉鮮味,解決石斑活魚處理不易的問題,買回家後只需剪開包裝就能立刻烹煮,打破冷凍魚肉品質不好的迷思。針對魚頭、魚骨需久煮才能釋出鈣質的特性,則開發水解溶性設備與製程,將富含鈣質的魚頭、魚骨、魚鱗粉末化,可添加到飲料或食品中,作為營養補充的來源。「當加工利用率從原來三、四成提高到七、八成,石斑可以賣到比較好的價格,就可以回過頭來要求業者做好健康養殖,形成完整的循環經濟,讓整體產業的層次提升。」

 

 

優化畜牧廢水處理程序提升沼氣發電效率、沼液精準灌溉 

屏東麟洛由蘇增、蘇鵬兩兄弟經營的中央畜牧場,豬舍屋頂鋪設了太陽能板,豬隻排泄物集中到厭氧槽,經發酵後產生沼氣與沼液沼渣;自行建置的沼氣發電設備,可將沼氣轉換成綠色能源賣回台電;溫室裡,混合沼液的澆灌系統正在噴灑小黃瓜,科學化的循環經濟模式,顛覆一般對養豬戶的想像。戴昌賢說:「中央畜牧場兩位蘇董很有概念,為了提升養豬業形象、企業化經營做了不少努力,他們都是屏科大校友,和學校長期合作,又有地利之便,所以一起開發新技術,互相學習。」

 

 

屏科大組成跨領域團隊,結合環工系、土木系、科管所、農園系等專業,與中央畜牧場合作,進行廢水處理程序的改良。現行畜牧廢水處理需經過固液分離、厭氧發酵、好氧處理三道程序,而屏科大科管所助理教授林聖淇跳過第一個步驟,將程序優化,「固液合一裡有很多菌,是微生物最喜歡的食物,可以促進微生物分解。」同時,利用處理槽高度增壓加速裂解,使沼氣產量至少增加四成。厭氧發酵產出的沼液所含氮的胺基酸成分,因為結構分子較小,更容易被農作物所吸收。好氧處理則利用藻類處理,並從中取出對植物生長有益的營養鹽作為肥料,產生效益比沼氣發電還高。

 

資料來源:屏科大科管所林聖淇助理教授

 

傳統水稻灌溉採漫灌方式,結合沼液未必能得到最好的成效,屏科大土木系教授葉一隆運用穿孔管精準灌溉,找到適合的管徑和穿孔方式,配合沼液所含的營養鹽與水量,不但可提供作物生長所需的養分,還能解決枯水期或非灌溉區缺水的問題。同時,屏科大農園系助理教授林資哲也透過整合環境監測與數據資訊,加速農作物生長參數優化彙整與決策分析,將農作物在不同生長期階段所需水量與營養,及現地氣候、土壤養分的變化,即時回傳學校大數據中心進行統計分析,達到智慧化農業的目標。

 

戴昌賢認為,「台灣的優勢、劣勢都綁在一起,雖然台灣面積不大、資源不多,卻因此促使產業去思考,運用創新方式發展循環經濟,創造更高的附加價值。」創意並非憑空發生,必須透過跨領域合作,產業與學界一同攜手,才能讓研究落實,發揮經濟效益,進而提升環境與生活的品質,讓危機變轉機。

 

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