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太陽能是否可更加潔淨?以色列研究人員開發可減少太陽能板廢棄物的技術

隨著全球暖化愈加急遽,且各國意識到此嚴重性並逐漸發展再生能源,藉以降低溫室氣體排放和對石化燃料的依賴度。其中最有前景之一的再生能源便是太陽能,太陽能的光伏板可將收集到的陽光轉換成電力。隨著成本的下降和效率的提高,太陽能發展到了一個相當 有可看性的程度,截至2017年底全球的光伏容量達到約400GW。根據國際能源署(IRENA),以色列的再生能源生產力到2019年來到了2,300MW,其中超過95%是來自太陽能。 (附註:1kW = 一千瓦;1MW = 一百萬瓦;1GW = 十億瓦) 但太陽能也會產生大量廢棄物。以色列研究人員在最近的一份對太陽能電池結構的研究中指出,全球鈣鈦礦(perovskite)太陽能板的部署因太陽能板的電勢差誘發的衰減性(Potential Induced Degradation; PID)也會造成環境和經濟上的問題。而研究人員對此也研發出了一項獨特的技術可移除和替換出現衰減性的材料,為一個更永續的綠能生產未來鋪路。 儘管太陽能能大幅減低碳排放,以及從2017年至2023年太陽能光伏發電量有可能提高三倍,但嚴峻的環境和經濟問題也可能會因為危險廢棄物管理不當而產生。太陽能板的運作壽命通常在20到30年之間,這主要是由於隨著時間而產生的光腐蝕、溫度相關的衰退性及太陽能電池裂開等綜合因素。在此之後,化學物質如鉛(Pb)和鎘(Cd)便有可能將汙染周遭環境,並滲入地下,進而導致飲用水有遭受汙染的可能性。隨著預期的安裝量上升,當太陽能板邁入使用週期尾聲(EOL)時,將會有越來越多的問題隨之而來,因過去25年間要如何適當處置用盡的太陽能板一直沒有受到太大的關注。根據國際能源署的資料顯示,至2016年底,全球太陽能板的廢料估計為25萬噸。 目前業界進行著廣泛的研究以確定哪些材料可替代傳統以矽為基底的太陽能電池材料,而薄膜的鈣鈦礦太陽能電池是目前光伏發展中最受大家看好的材料。與傳統的太陽能電池板材料不同的是,鈣鈦礦因其獨特的晶體結構是完全不一樣的材料類別,這使它們在將光子從陽光轉換為電能方面同樣有效。 鈣鈦礦太陽能電池除具有不錯的效率外,還有其他優勢。其中一個優點便是成本效益。組成鈣鈦礦型太陽能電池的材料完全是人造的,可以通過溶液處理的過程降低生產成本,該製程與製造報紙的方法相同。因此,鈣鈦礦的生產具有可規模性,意味著生產成本相較於其它太陽能板技術可能還要低的多。 相比之下,傳統的太陽能光伏電池是使用晶體矽製成的,該材料必須從土壤中開採出來並進行加工,才能用於製造高質量的太陽能電池。但這仍然存在著一個問題:隨著時間所產生的電勢誘發衰減(PID)。由於光活性鈣鈦礦材料通常位於太陽能板的其它層之間,因此造成太陽能電池無法被回收。如同傳統的矽基太陽能板一樣,它會產生類似的EOL廢料問題和再次製造的高成本問題。 以色列新研究開出一條新路 然而,值得慶幸的是,希伯來大學研究人員最近找到了一種方法來改善鈣鈦礦太陽能電池的壽命和功能,那就是藉由設計太陽能模組讓裡面已衰減的鈣鈦礦被替換掉,從而恢復其光伏發電能力,並避免EOL的廢料問題。雖然這並不是最初的研究動機。希伯來大學化學研究機構的教授Lior Etgar說道:「這並不是一開始就計畫好的。最初的動機是找出如何研發低成本太陽能電池的方法,並使其易製造、提供高效能並可延續更久。」Etgar和他的研究小組雖提到目前太陽能電池的預期使用壽命約為25年,同時間他們也還須做出一些新突破。他提到:「目前我們的太陽能電池可持續數年才會衰減及須被汰換。但這仍在開發中,我們目前的太陽能電池仍未達到我們想要的耐用度。」儘管衰減的鈣鈦礦汰換後會經過特殊的廢物處理,但Etgar強調了這種材料的可回收性。「即使它已光衰減了,你還是可以清洗後再次使用。先將其洗淨並置入容器中,然後攪拌及加熱一下,便可再次使用了。」除了Etgar的研究團隊外,也有不少新創公司致力於加速鈣鈦礦太陽能電池的普及度和商業化進程。他估計這可能需要兩到五年的時間,不過同時他也推測在以色列的整合使用上會先針對獨立的離網應用,而非集中式的太陽能發電廠。 如有任何能源相關的問題,歡迎洽詢駐台北以色列經貿辦事處Ms. Esther Teng (esther.teng@israeltrade.gov.il)。 資料來源:https://nocamels.com/2021/01/solar-energy-clean-israeli-researchers-waste/
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回收新契機?以色列公司UBQ Materials將廢棄物轉為新產品

回收新契機?以色列公司UBQ Materials將廢棄物轉為新產品

每年全世界製造出約高達20億噸的廢棄物。比這驚人數字還更糟糕的是,世界銀行預估2050年前廢棄物約會增至34億噸。目前只有約13.5%的廢棄物是被回收的,5.5%則是用作堆肥。這對環境日趨造成了嚴重威脅;另外,由於越來越多國家不再接受塑膠廢料進口,這些廢料應置於何處以及掩埋場慢慢使用耗盡便愈加成為了棘手問題。 但一間以色列公司UBQ Materials做出了一項革命性的回收再利用方式,他們將廢棄物轉成可再使用的原物料,提供給塑膠製造商生產塑膠新產品。藉由將一般家用垃圾轉做成可再利用的原物料,而不是進掩埋場,大幅地減低了甲烷排放(短期來看甲烷比二氧化碳更加劇全球暖化),也讓一般難以被回收的塑膠廢棄物有了被二次甚至更多次使用的機會。這樣的循環便是一個很好的「循環經濟」例子:廢棄物被轉成可再次使用的物品。 其中,轉換程序包含了先將廢棄物置於一個料斗中,再進到一個多室反應爐,反應爐再以約四百度高溫將有機物質熔解成核心元素,然後將其與塑料重塑成一個新綜合體。這樣的綜合體被UBQ Materials共同創辦人Jack Bigio稱做為一種「熱塑性、合成、生物源、永續及氣候正效益的原料」。 目前UBQ Materials與美國維吉尼亞州的維吉尼亞廢棄物管理局合作,管理局使用的回收桶即是以UBQ Materials的原料所製成的。另外巴西的麥當勞(為Arcos Dorados控股公司所有)也使用UBQ材料所製造的托盤。賓士製造商戴姆勒(Daimler AG)也宣布將會測試用於汽車中的UBQ原料。 如有任何與循環經濟相關的問題,歡迎與辦事處Esther Teng聯繫(esther.teng@israeltrade.gov.il)。 資料來源: https://www.washingtonpost.com/graphics/2019/climate-solutions/israeli-startup-ubq-turning-trash-into-plastic-products/ https://finder.startupnationcentral.org/company_page/ubq-materials-ltd
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