文、攝影/ 洪嘉鎂

臺灣一年生產5萬噸文蛤,文蛤上岸後得經人工篩選,篩去死亡文蛤及殼,選出活體銷售,這些篩下的文蛤殼幾乎沒有被利用的機會,而被棄置在養殖區周邊。國立臺灣海洋大學生命科學暨生物科技學系教授林秀美,運用文蛤殼含有的高比例碳酸鈣,製成LED所使用的螢光粉原料,也可應用在發光元件、顯示器中,取代既有碳酸鈣粉的角色,經實驗評估原料成本降低為原來的七分之一,目前這項研究已獲得專利,可望成為未來廢棄物循環再利用的一個解方。

廢棄貝殼去哪裡

談到廢棄貝殼,大家第一個想到的是牡蠣殼,但在臺灣的食用貝類相當多種,包含文蛤、蜆等,這些貝類再上岸後得先經過篩選,去除已經在池底死掉貝類,剩下的活體將送到市場販售,被篩選後的貝殼多被棄置在文蛤養殖區附近地區,成為蚊蟲的溫床,鮮少有再被利用的機會。

林秀美有天突然想到國內有生產蜆精,認為生產過程應該會產生很多廢棄蜆殼,想研究廢棄蜆殼的利用方式,但礙於沒有認識的廠商,因此決定運用最常見的文蛤殼進行廢棄物利用研究。

全臺文蛤養殖面積達8,000公頃,每年產量5萬公噸,可想到廢棄文蛤殼數量應該很龐大,林秀美表示,一開始想到是否要利用牡蠣殼,但牡蠣殼外表沾附很多寄生物與髒汙,要清除乾淨得花比較多步驟,相對較困難,因此選擇文蛤殼作為主要研究對象,牡蠣殼跟文蛤殼都是由碳酸鈣組成,實驗前有先分析含量,發現兩者的碳酸鈣都達90%以上。

文蛤殼經過高溫加溫後,表層有機物會被燒掉,結構也會被破壞。a為前處理、b為初處理,c為末處理。(圖片提供/林秀美實驗室)

結合LED製成螢光粉原料

廢棄文蛤殼到底能做什麼樣的運用?當時投入這場研究的博士張宗元指出,文蛤殼碳酸鈣含量高,能結合運用的面向很多,但要能變成高附加價值的產品,因此想到LED發光的過程需要使用到螢光粉,或許能運用天然碳酸鈣做為螢光粉的主要原料,因此自己也從生技所轉到光電所做研究。

林秀美回憶起研究過程時,因為不曉得要去哪裡找很多文蛤殼,所以就跟學生去市場買文蛤煮湯,剩下的殼就是實驗材料。她表示,文蛤只要簡單刷洗一下就好,如果是熱炒文蛤,剩下的殼得要先泡肥皂水清洗。

林秀美指出,文蛤殼只要加熱到800度到1000度左右,殼表面的有機物就會被高溫燒掉,相比牡蠣殼表面會沾土,文蛤殼的表面相對緻密很多,汙染進不去,前置作業也較簡單,而且只要加熱超過400度,文蛤殼結構會被破壞,用一般研缽就能磨成微米級顆粒。

「微米級的碳酸鈣只要加入百分之一到千分之一的稀土金屬就能製成螢光粉」,張宗元說,其實LED發光顏色是取決於當中稀土金屬的比例,顏色沒有受到限制可以做出紅、橙、黃、綠、白等顏色,而且發光效果就跟化學品合成碳酸鈣的結果一樣。

使用文蛤殼製成的螢光粉發光效果與化學合成的碳酸鈣效果一樣。

進入市場得先有廢棄物回收

LED用途非常廣泛,除了照明、安全標示,還有紅綠燈等,研究團隊認為文蛤殼製成螢光粉應該有市場,生產價格也有一定競爭力。

林秀美表示,文蛤殼製成的天然碳酸鈣粉運用範圍可擴及各種發光元件或顯示器,目前市售碳酸鈣成本則是每公斤3.6美元,但這項研究是希望把需要花費成本處理的廢棄物轉換為額外收益,若納入清洗與製作的電力成本,目前運用文蛤殼製成天然碳酸鈣成本為每公斤0.48美元,有效將螢光粉的原料成本降低為原來的七分之一。

張宗元指出,運用文蛤殼製成螢光粉的售價可跟一般螢光粉一樣,發光效果也是一樣,對使用廠商來說螢光粉會朝顏色純度跟亮度兩方向評估,目前亮度沒有進行測試,但在色純度上則是接近理想太陽光,如果要理想白光還有一些難度。

林秀美表示,研究文蛤殼製成螢光粉的過程中,同時也嘗試將蜆殼做成骨材填充劑,基本上貝類都能製成碳酸鈣原料,而且目前工業也較少運用天然碳酸鈣,若有建立類似貝類廢棄物回收的媒合管道,產業應該是能順利發展,廢棄物問題也能獲得解決,這項技術也取得國家專利「一種以貝殼做為基礎原料所製成之磷酸鈣材料及製造該磷酸鈣材料的方法」。

記者
洪嘉鎂

畢業於海洋大學水產養殖系,因為誤打誤撞而一頭栽進媒體業。希望能用文字更接近吃下肚的食物與生產環境,不是只會「吃」而已。

chiamei@agriharvest.tw

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