前瞻技術脈動：環境永續（202406）

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年4月3日

圖、前瞻技術脈動：環境永續（202406）

人造冷卻站可以拯救產卵鮭魚
鮭魚是一種冷水魚，但隨著全球暖化導致河流溫度上升，產卵的鮭魚原有的「熱避難所」，如地下泉水或以泉水為主的支流冷水流入主河的冷水區域將愈來愈少，導致鮭魚產卵時承受極大的壓力。科學家在河流中打造二種避難所來提供鮭魚棲息：「主動式避難所」，以泵將冷卻地下水(攝氏9度/華氏48度)輸送到一條溫暖的河流(攝氏30度/華氏86度)中，形成了一股冷卻水的漩渦，可向下游延伸了60公尺(197英尺)另外，在「被動式避難所」中，使用一個有蓋的溝渠來將水從河流的曲流區重新導向回主要河流，重新導向的水在此期間受到遮蔽，其溫度也有所下降。雖然避難所只使水溫下降幾度，但對產卵的鮭魚形成很大的助益，幫助受威脅的魚類完成產卵。
參考資料：Human-made cooling stations could save spawning salmon. NewAtlas, 2023/10/16.

HET技術處理土壤以去除污染物
淨化受污染的土壤過往需移出場址處理，相當費時費力。而高溫電熱(HET)技術的處理可在土壤污染的現場進行，以提升污染整治效率。其程序以含有豐富碳並具有電導性的材料，如生物炭(biochar)，被混入污染土壤中開始。生物炭是一種類似木炭的無毒物質，通過焦化(pyrolysis)程序製造，該程序使用熱量來分解有機物質，而不含氧氣。接下來，使用一個名為"閃熱" Joule加熱的程序，使電流迅速通過土壤/生物炭混合物，並加熱至攝氏1,000至3,000度（華氏1,832至5,432度）的溫度。這種高溫能將有機污染物（如殺蟲劑和原油）轉化為無毒礦物質，如石墨。同時，可以將多種重金屬(如鉛、砷和汞)轉化為可以收集的氣體。相較現今大多數修復技術一次只能針對一兩種金屬的狀況，這種多功能性技術有其應用潛力。雖然高溫可能最初破壞一些有益的微生物，但測試顯示，在經過高溫電熱處理的土壤中，植物的發芽率實際上增加了20％到30％，這種改善可能是因為在修復過程中生成促進生長的礦物質的存在，以及添加生物炭而增加的水滲透所引起的。當這項技術進一步發展並擴展用於野外應用，預計可以使用拖拉機拖曳HET裝置穿越大片受污染的土壤來進行污染整治工作。
參考資料：HET tech shocks soil on location to remove pollutants. NewAtlas, 2023/10/19.

新研究顯示人類正在全球範圍內破壞自然鹽循環
隨著時間的推移，地質和水文過程將鹽帶到地球表面，但農業、採礦、土地開發、工業等人類活動正迅速加劇自然「鹽循環」，使地球的空氣、土壤和淡水含鹽量更高。研究揭示對鹽的需求是以環境和人類健康為代價的，不僅損害生物多樣性，在極端情況下也使飲用水不安全。空氣中的鹽塵會加速積雪融化，土壤中的鹽離子也會和汙染物結合形成有害物質。人為造成的鹽鹼化影響了全球約25億英畝的土壤，相當於美國的面積若此趨勢持續下去，可能會構成「生存威脅」。本研究發表於Nature Reviews Earth & Environment期刊。
參考資料：Humans are disrupting natural 'salt cycle' on a global scale, new study shows. ScienceDaily, 2023/10/31.

尋求穩定性以支持可持續的戶外太陽能電池
有機太陽能電池重量輕、靈活、準透明且適合大規模製造，已成為再生能源研究的中心舞台。為了提高電力轉換效率，研究人員在這些裝置的活性層中引入了Y系列非富勒烯受體(Y-NFA)，為高效能太陽能電池開闢了新天地。基於Y-NFA的太陽能電池在實際操作條件下的穩定性能也仍然難以實現，這阻礙了這些設備的商業化。研究人員發現Y-NFA的分子結構和戶外穩定性之間存在關聯。他們發現，Y-NFA分子中的含氟官能端基和長烴側鏈增強了戶外穩定性，並保護它們免受光降解，這對於保持Y-NFA太陽能電池在戶外環境中的效率和壽命至關重要。(1280字;圖1)
參考資料：Seeking stability to support sustainable outdoor solar cells. TechXplore, 2023/11/06.

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