黃國維的實驗室讓諾貝爾化學獎得主也上門交流
沙烏地阿拉伯不僅是產油大國,也傾全國之力成為新能源研發大國,而領軍相關綠色化學研發的關鍵人物之一,竟然是來自台灣的黃國維。
文/洪綾襄
台灣產業正熱議脫煤除碳,要走向永續淨零、能源轉型時,卻可能沒注意到,傳統石化大國沙烏地阿拉伯投入研發新能源和綠色化學的力度,比外界想像得更大。
二○○九年,沙烏地阿拉伯王室為因應後石油時代的典範轉移,重金打造中東最頂尖的科學研究機構—阿布杜拉國王科技大學(King Abdullah University of Science andTechnology,簡稱KAUST),向全世界獵才。短短十四年,阿布杜拉國王科技大學就名列《美國新聞與全球報導》(U.S. News &World Report)的國際大學排名第九十五名,化學尤負盛名,排名擠進全球第十一名。
來自台灣的黃國維,就在阿布杜拉國王科技大學化學系任教,領軍這所尖端科技大學的綠色化學研發與產學合作。他手上不但有好幾個綠色化學相關的專案在進行,也協助新加坡國家研究基金會(NRF)研議綠色化學的發展路徑。
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▲今年11月初諾貝爾化學獎得主梅爾達爾到黃國維(中著黑西裝左與右)的實驗室交流。黃國維提供
創舉:組裝甲酸氫氣燃料電池原型車
黃國維的團隊有許多特色研究。黃國維指出,例如氫能時代來臨,但最新的溫室效應研究又顯示,氫可能造成嚴重的間接溫室效應,但若是以「甲酸」為載體,透過催化分解出氫氣並以燃料電池發電來驅動車子,就能大幅降低氫氣的逸散,而釋出的二氧化碳回收後,則用太陽能發電還原成新的甲酸燃料循環利用,有機會成為最有效的低碳技術。一五年他與萊斯大學教授鄭俊榮(現於北京大學)合作,成功組裝出世界首輛能獨立運作的甲酸氫氣燃料電池原型車,並試車成功。
此外,電動車正蓬勃發展,但關鍵原料—鋰礦和應用技術,都集中在少數國家,沙烏地阿拉伯為布局綠能與電動車工業,也亟思自建鋰產業鏈。黃國維手上另一個大案子就是與沙烏地阿拉伯礦業集團Ma’aden 合作,從低鋰原料中透過分離和濃縮,萃取高純度的鋰。該團隊的目標是以每噸二萬美元以下的成本,每年在沙國生產十萬噸碳酸鋰,以供應一百萬輛電動車的鋰電池製造。
由於阿布杜拉國王科技大學由王室家族主導並支持,現任董事會主席即是王儲暨首相穆罕默德.本.薩勒曼,每名教授一年至少有四十萬美元的研究經費,全力為沙烏地阿拉伯「願景二○三○」政策擘畫。黃國維所屬的催化中心本身就建置許多先進的分析儀器;國際學術交流更是熱絡,今年十一月初諾貝爾化學獎得主梅爾達爾(Morten P. Meldal)也受邀到他的實驗室交流。
機會:運輸綠能應提早布局合作
雖然離開台灣二十餘年,黃國維仍常回台灣攬才,從他多年在國際教學和產學合作經驗,黃國維認為台灣在綠能與化學教育政策上仍有很大的進步空間。
「全世界現在面臨三大挑戰:能源、天然資源、氣候變遷,彼此息息相關。沙烏地阿拉伯是石油大國,卻用最大力道去探討新能源;台灣的能源和資源完全仰賴進口,政策卻只關注太陽能和風力發電,恐無法有效地減碳。」沒有包袱的黃國維講得直接。
黃國維直言,台灣社會至今都沒有去思考如果能源做不到自給自足,但若綠能與綠電已發展到可儲存、可運輸、可出口的時候,台灣能和誰合作?他認為,中國有能源、有資源,但政治因素使兩岸合作充滿不確定性,未來台灣兩個最可能的綠能進口國,會是澳洲和阿拉伯,政府可以怎麼利用產學合作與研發來提前布局?
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▲黃國維(右四)長年協助沙烏地阿拉伯培養國際化學奧林匹亞競賽選手。黃國維提供
提醒:台灣應把握綠色化學契機
黃國維認為台灣還有機會,就是教育。他分析,化工產業有兩大基礎—技術和原料,台灣沒有天然原料,只能以技術取勝;而技術的根源就是人。只是過去台灣高等人力過度傾向科技、半導體產業,化學產業雖然有利基,但關注不足。也因此,他除了協助台灣駐沙代表鄧盛平促進台沙民間產學交流之外,也大力推薦由台大化學系教授邱靜雯即將與全台化學工業廠商舉辦的首屆化學徵才博覽會,希望能為基礎化學與化學產業培育更多人才。
而這可能也是台灣發展綠色化學的策略轉折點。邱靜雯指出,由於綠色化學要解決的是開發新物質或催化新反應,以減少能源耗損與廢物,需要扎實的知識;但過去台灣化學產業大多強調製程與成本,或為特定產業生產特用化學品,基礎化學研究投入程度仍有待提升。
黃國維認為,綠色化學就是找出危害最小、風險最可控的永續解決方法,在科技持續進步下,全世界都已開始審視整個低碳能源供應鏈裡,各種能源應扮演的角色。「發展綠色化學,除了要在學術上扎根之外,其實也是提醒我們要看全貌,重新評估整個生產週期,如果還是只看單點,就是漂綠。」他比喻,人們常嫌化學製程裡的有機溶劑有毒,但除了一些特殊的反應以外,從能源消耗、處理效率、對環境影響等角度來看,最後還是只能依靠化學溶液來還原和純化,進行廢料管理。「這是拯救人類未來的科學!」他期待綠色化學能在台灣獲得更多重視。
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本文摘錄自
台灣囝仔在石油王國 尋找綠能解方
《財訊》
2023/11月 第699期
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