台大薄膜蒸餾技術助抗旱 使海淡與工業再生水產能翻倍、能耗減半

面對56年來大旱，台灣應如何拓展多元水資源？今（20日）台灣大學水科技與低碳永續創新研發中心召開記者會，針對海水淡化、工業廢水處理發表「薄膜蒸餾」與「電容去離子」兩項最新科技。其中，薄膜蒸餾技術加入太陽能與仿生概念，不僅薄膜耐污，且產水率增加一倍，能耗減少一半，有望解決缺水困境。

水庫蓄水量下降  產業擴張水不夠用

台大工學院水科技與低碳永續創新研發中心副主任游景雲指出，台灣汛期與旱期的降水分佈相當不均勻，八成降水都在汛期（5月～10月間），但偏偏用水需求最大的春耕時間為旱期，因此過往水庫很重要的功用，便是要把汛期的水留到旱期去使用。

然而隨著水庫淤積，全台水庫的蓄水量持續下降。游景雲分析，近年來河川引水量、地下水及海淡水的用量上升。「台灣的地下水一直都是超抽的狀況」，游景雲以2015年的數據為例，地下水的年滲透量為50.52億立方公尺，使用量卻是55.19億立方公尺。

此外，台灣各地的用水需求也隨著產業、人口而改變，游景雲表示，板新與桃竹地區因工業及人口持續增加而用水不足，中南部則隨著台積電等產業擴張的需求而面臨用水缺口。水利署目前已規劃在新北雙溪、苗栗天花湖與台南南化，興建三座新水庫。「應從成本效益的角度來分析到底值不值得蓋。」游景雲指出，在缺水時海水淡化、污水再利用，也能提供非常大的用途。

「陽光一照就能產水」學者結合仿生技術與太陽能  降低水處理能耗    

「台灣缺水也缺電，選用污水回收的技術時要特別謹慎，不能用電來換水。」台大工學院水科技與低碳永續創新研發中心主任駱尚廉表示，台大師生積極研發、提升水資源永續使用的各項技術，今日發表二項皆由台大研發並取得專利、已有實際產學合作應用的技術，可望解決過去工廠「以電換水」，消耗大量能源的難題。

以海水淡化技術而言，過往主要使用逆滲透（RO）及蒸餾技術，然而這兩種技術都需要興建龐大廠房及消耗大量能源。台大化學工程系教授童國倫指出，團隊最新研發的「薄膜蒸餾技術」（Membrane Distillation，簡稱薄膜），產水率是RO的一倍、結合太陽能後耗能僅RO的一半。成本方面，1噸的RO水約新台幣15～20元，薄膜則可降到10元。

「希望這個技術能夠超前部署，為台灣的水資源及工業廢水處理找到新方法。」童國倫說明，薄膜可應用於海水淡化、過濾工業廢水甚至是核廢水。為了突破過往薄膜膜材使用壽命太短、能耗相當高的問題，童國倫與團隊利用仿生的概念，模仿昆蟲表面特殊的凹角結構，形成表面張力讓髒污不會跟著液體留在物體的表面，達到薄膜的透氣、防水、耐污。

此外，薄膜本身就可以吸收太陽光產生熱能，「太陽光一照就會產生熱能產生水蒸氣，成為低能耗的薄膜系統。」童國倫表示，目前團隊已經在各個大型公司內實測這項技術，他表示目前工業界遇到鹽類濃度高的廢水仍無解，「只能花很多的錢買燃料，把水蒸發掉，最後留下高濃度的污泥。」他表示，薄膜將可以協助再利用過往沒有技術處理的末端高濃度排放廢水。

電車儲能裝置也能協助淨水  助高科技產業循環利用廢水

台大環境工程學研究所教授侯嘉洪則是利用能源儲存裝置的概念，以「電容去離子」（Capacitive Deionization，簡稱CDI）技術產製再生水。侯嘉洪說明，目前水處理主要需除去水中帶有電荷的污染物質（離子），然而離子非常小、又沒有重量，過去就只能使用過濾的方式。

侯嘉洪表示，CDI即是把過去電動車常使用的能源儲存技術應用在水處理，其原理是透過微弱的電壓形成電場，「讓水中的正、負離子分別往正、負兩極跑」，並且透過具有奈米孔洞的碳電極吸附、儲存離子。

侯嘉洪指出，目前產生1噸的海淡水大概需要3度電、再生水需要1度電，CDI大概只需要0.5度的電，「希望能協助對水質的要求相當高、甚至需要超純水的高科技產業，加速發展廢水循環使用。」侯嘉洪表示目前團隊所研發的技術，已經完成國內技轉與成立新創公司，率先國際於台灣進行市場驗證。