生質與永續材料/能源電子報 2026/05

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發行日期：2026年05月20日
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從廢棄到再生，PEM燃料電池材料高值化回收技術實證
比利時化學大廠Syensqo與英國精煉大廠Johnson Matthey開發了一項可從氫氣製造設備所使用的材料中高效率回收貴金屬與高機能樹脂，並能以相當於原生材料(Virgin Material)性能進行再利用的技術。此項技術針對固體高分子型(PEM)燃料電池與電解裝置，能有效回收白金族金屬與氟系離子聚合物(Ionomer)，並重新製作成為膜電極接合體(MEA)再度使用。
PEM技術為氫能社會的重要基礎，但目前對於使用後的燃料電池與電解裝置中所含白金族金屬、離子聚合物的回收仍有高度難度，大多僅以焚燒處理。對此，Johnson Matthey開發出獨家白金族金屬回收製程「HyRefine」，而Syensqo則建立了可將離子聚合物抽取、純化並恢復至可再利用品質的技術。透過整合雙方技術，不僅實現材料的高值化回收與再利用，且相較於使用原生材料的既有製程，從原料取得到廢棄階段的整體溫室氣體排放量最高可降低約80%。
此次研究成果的關鍵在於已在接近實用化的公斤級規模下，完成材料回收與再利用的驗證。以回收取得之白金族金屬與離子聚合物製成的膜電極接合體，其性能與原生材料製品相當，顯示此項技術已邁出邁向資源循環實用化的重要一步。資料連結
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扇貝殼變電線材料，住友電工加速電線生質化發展
日本住友電氣工業開發出採用廢棄扇貝殼由來原料之生質電線「IRRAX BM」。新產品在架橋聚乙烯(XLPE)絕緣被覆材料中，添加粉碎後的扇貝殼做為填充劑，並透過自有材料配方技術與電子束架橋技術，使其在電氣特性、機械特性、阻燃性等各方面達到與既有產品同等水準，同時也具備良好的替換性。
既有電線的被覆材料大多以石油來源為主，在廢棄或焚化過程中會產生二氧化碳排放問題。「IRRAX BM」透過導入生質材料，藉此讓被覆材料中的生質原料比例達到10%以上，並符合「UL 758（設備內配線用電線）」標準。「IRRAX BM」亦具備125℃的耐熱性能，預計於2026年內上市。
此外，住友電氣工業同時也開發另一款電線產品，在聚氯乙烯(PVC)被覆材料中採用植物油原料。該產品耐熱溫度為80℃，被覆材料中的生質原料比例達20%以上，亦預計於2026年內開始發售。資料連結
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UBE漁網再生尼龍投入時尚市場，拓展永續紡織應用
日本UBE在其環境友善品牌「U-BE-INFINITY」中，新增2款以廢棄漁網為原料開發的再生尼龍材料，並已確定導入泰國服飾產品。今後UBE將以高門檻的消費後回收(PCR)材料為基礎，持續推動高附加價值再生材料的商品化。
此次產品由UBE與其泰國子公司UBE Chemicals(Asia)共同開發，為U-BE-INFINITY系列第五項認證材料。透過自有材料回收(MR)技術，將泰國羅勇工廠周邊回收的廢漁網再生成尼龍6，期在實現降低環境負荷的同時，維持穩定的材料性能。
此外，新材料已應用於與泰國時尚品牌「PIPATCHARA」合作的產品，並導入先進顏料技術。一般材料回收再生樹脂大多呈現深色調，通常僅能製成黑色產品；此次則突破限制，使再生尼龍具備可拓展至服飾應用的多樣化著色能力。
廢棄漁網每年流入海洋的數量估計超過64萬噸，被視為海洋塑膠污染與珊瑚礁破壞的要因之一。本次回收機制透過與工廠周邊社區合作建立，未來將進一步依區域需求將回收與分選模式予以最佳化，並推動循環型社區的構築。
目前UBE在日本亦同步推動類似計畫，但採用化學回收技術，並已於2025年實現漁網來源尼龍纖維應用於水族館制服的製作。此外，UBE也投入於玻璃纖維強化再生尼龍的開發，並推動其於汽車、電機、電子領域的應用評估。資料連結
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咖啡渣高值化成包材，奈良企業開發「咖啡薄炭牛皮紙」
日本Papal與路珈珈共同開發出新型材料「咖啡薄炭牛皮紙」。此材料將咖啡萃取後的殘渣經過生質炭化處理後，混入牛皮紙中製成，目前已應用於禮盒包裝用途，實現將未利用資源轉換為包裝原料的閉環回收(Closed-loop Recycling)模式。
Papal採用以高溫將咖啡渣炭化為生質炭(Biochar)，再與瓦楞紙回收紙漿混合的製法。透過炭化過程，可同時處理混入的濾紙等雜質，克服以往再利用過程中分類繁瑣的問題，提升資源再生效率。此項技術源自Papal於2025年開發的材料「薄炭牛皮紙」。日本自奈良時代起即存在將書寫過的紙張重新抄造再利用的文化，平安時代則將此類紙張稱為「宿紙」。「薄炭牛皮紙」即是以生質炭與瓦楞紙回收紙再現這種傳統再生紙所特有的淡灰色質感。此次將該技術應用於咖啡渣，經多次試製後完成的「咖啡薄炭牛皮紙」，呈現出源自咖啡的柔和灰色調，以及由炭微粒帶來的自然觸感，兼具設計性與環保特性。
在咖啡烘焙與萃取過程中，每日會產生大量咖啡渣。路珈珈每年烘焙量約達40噸，但由於手沖過程中混入濾紙等異物，以致透過升級再造(Upcycling)進行高附加價值利用有其困難。新技術則為此課題提供了具體解決方案，並拓展咖啡副產物的應用可能性。資料連結
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明治開發「可可丹寧」，種皮升級再造打造永續時尚
日本明治與DOORS等企業共同開發了一項利用可可豆種皮升級再造之新素材「可可丹寧(Cacao Denim)」。此舉為活用可可豆未利用部位、創造新附加價值的措施之一，旨在透過提升可可農民收益，推動循環經濟並降低環境負荷。目前包含外套等服飾產品已推出上市。
新材料以含有可可豆種皮之「可可生質塑膠」製成的纖維做為芯材，外層再包覆棉纖維，形成雙層結構紗線。此設計不僅確保耐熱性，也使布料具備良好的染色性能，成功實現可可丹寧布的製作。「可可生質塑膠」係由明治與Hemicellulose公司共同開發；而可可丹寧的產品化則以DOORS為核心，並由大正紡績、Kurabo International等企業參與合作完成。
相較於100%棉製丹寧布，「可可丹寧」具有更輕量、柔軟且快乾的特性。此外，產品在鈕扣與鉚釘部分亦全面採用100%可回收鋁材，從布料到副材皆兼顧永續設計。「可可丹寧」可望展現食品產業與紡織產業跨界合作的永續創新成果。資料連結
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水產廢棄物資源化，丸紅推動區域循環經濟新模式
日本Marubeni Plax與青森縣陸奧市展開了利用扇貝殼開發指定垃圾袋的計畫。此項目將水產加工過程中產生的貝殼殘渣加工為聚乙烯(PE)複合材料，應用於垃圾袋製造。雙方預計自2026年8月起在當地啟動實證試驗，並以2027年度正式導入為目標。此項計畫不僅可降低塑膠使用量，亦透過廢棄物之升級再利用(Upcycling)，建構區域內的資源循環模式。
目前雙方已就推動以扇貝殼為核心的循環型事業「aomori white」簽署合作協議，並完成垃圾袋試作，預計自8月起免費發放75萬枚進行驗證。陸奧市以漁業與水產加工為主要產業，每年約產生2,500噸扇貝殼，如何處理與有效利用成為重要課題。透過本次合作，將活用廢棄物與殘渣零排放社會推動聯盟「Do What We Can」所建立的供應鏈體系展開推廣。
「Do What We Can」聯盟由Marubeni Chemix於2025年設立，集結包含Marubeni Plax在內的35家企業，涵蓋廢棄物加工技術、材料開發、塑膠成型等領域。其特徵在於透過企業間協作，共同推動單一企業難以實現的技術開發、用途拓展、製品推廣及商業化。利用扇貝殼開發指定垃圾袋的計畫則為聯盟第一個產品化案例。
今後陸奧市亦考慮將此類扇貝殼垃圾袋擴展至青森縣全域使用。Marubeni Plax則計畫透過該聯盟持續擴大廢棄物再利用材料與產品的開發案例，並依據各地區不同的廢棄物特性，深化與企業的合作，推動符合各地需求的循環經濟模式。資料連結
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應用藻類附著與營養鹽吸收機制，實現水質淨化低成本化
日本福島工業高等專門學校與東京高專已初步建立利用附著藻類的低成本水質淨化技術。研究團隊著眼於藻類具有優異的營養鹽吸收能力，開發出結合藻類與輕石等材料的錨定板，用於吸附並去除導致地下水污染的亞硝酸態氮(Nitrite Nitrogen)。
在日本，全國已通報超過3,500件由亞硝酸態氮引起的地下水污染案例，其主要來源為生活污水。現行污水處理方式之一的淨化槽雖對有機物去除效果良好，但在氮去除方面存在限制，且若未定期維護，難以發揮應有效能。此外，維護成本較高，小規模自治體在管理上亦面臨困難，因此亟需開發低成本、易操作且維護簡便的水質淨化技術。
此低成本水質淨化技術使用的藻類包括水綿(Spirogyra)等3種綠藻屬物種。研究團隊將含藻水與蛋殼、輕石等材料混合製成錨定板，在水溫20℃條件下，以每12小時明暗交替照明培養，約58天後確認藻類成功附著生長。為分析其特性，研究團隊在不同磷、氮濃度的培養基中比較氮去除效率，結果顯示磷濃度越低，氮去除效果越佳，最佳條件下可達約70%的去除率。
此外，由使用藻類的生長特性顯示，初始藻量越多反而越不利於後續生長，而在錨定板上附著並繁茂生長後，其生長速率會下降，推測有助於降低維護頻率，使系統更易於管理。目前尚未規劃商品化，但未來將考慮與地方政府合作推動應用。資料連結
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可室溫乾燥保存的氣味感測培養細胞，將促進攜帶式氣味檢測技術革新
日本農業食品產業技術綜合研究機構(NARO)與東京大學、美國馬里蘭大學合作，成功開發出一種具有氣味感測功能且可在常溫下乾燥保存的培養細胞。利用具有極強乾燥耐受性的昆蟲「休眠搖蚊(Polypedilum Vanderplanki)」來源細胞株(Pv11)，實現細胞在乾燥狀態下仍可存活，並在補水後恢復原有功能。未來目標是開發出可於乾燥狀態下攜帶，並在使用現場加水即可恢復功能的氣味感測器，可望應用於食品評估與醫療診斷領域，並預計於5年內完成試作品開發。
研究團隊將果蠅在辨識水果氣味時使用的嗅覺受體蛋白相關基因導入Pv11細胞中。經乾燥保存後，這些細胞在重新補水後可恢復正常狀態，且氣味感測功能亦能完整回復。此外，該細胞已成功在真空封裝狀態下運輸至美國，顯示其具備實際物流應用潛力。其感測靈敏度與採用人類細胞的感測器相當，且透過更換導入的受體基因，理論上可擴展至檢測各類氣味分子。
以細胞為基礎的感測器在辨識生物來源氣味方面具有優勢，但過去須仰賴超低溫保存與運輸而限制了普及應用。此次研究所開發的乾燥耐受細胞不僅可在常溫下保存，亦具有導入多種機能性蛋白並維持活性的潛力，可望大幅拓展生物感測與生物製造的應用範圍。資料連結
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可設計微生物蛋白質合成基因的AI平台，可望擴大生物製造、合成生物學等應用
日本北里大學、慶應義塾大學及信州大學的共同研究團隊開發出一套人工智慧(AI)平台，可設計導入基因的序列，使宿主微生物能夠產生更多源自其他生物體的蛋白質。此項AI學習了源自共同祖先的基因（直系同源基因(Ortholog)）序列模式，進而提升設計基因序列的精準度。
去氧核糖核酸(DNA)的基因序列由A、T、G、C之4種鹼基組成，3個連續鹼基構成一個密碼子(Codon)，對應特定氨基酸。換言之，基因序列就像由4種字母編寫的「語言」，以氨基酸的排列來表達蛋白質。同一種氨基酸可由多個不同密碼子指定，但若希望宿主微生物生成更多蛋白質，就須選擇最適合該宿主的密碼子。
此次研究團隊開發的AI平台「Ortholog Transformer」，以大型的同源基因資料庫為學習對象，分析並學習數以萬計的基因對序列模式。使用時，將特定生物的基因序列輸入AI，即可輸出經過最佳化的序列，使目標宿主微生物更容易產生該蛋白質。
經實證顯示，在45種細菌與450種跨物種基因轉換中，此方法性能超越既有的密碼子最佳化技術。此外，在將塑膠分解酵素導入枯草桿菌(Bacillus Subtilis)的實驗中，反應生成物量最高提升約10倍。此項技術可廣泛應用於工業微生物的酵素與蛋白質生產、合成生物學、環境降解酵素開發及生物製造等領域，對於今後高效率生物技術平台的建立具有重要意義。資料連結
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無須基改，誘餌分子啟動細菌酵素，高毒性污染物可望低成本分解
名古屋大學研究團隊開發出一種利用天然細菌可分解戴奧辛(Dioxins)、苯等高毒性化學物質的新方法。有別於透過基因改造提升分解能力的細菌，此技術採用自然界既有的細菌，預期可避免對生態系造成影響，且可望有助於不受相關法規限制之新環境淨化技術的開發。
戴奧辛、苯等化學物質在水體或土壤等自然環境中幾乎不會分解，且會長期殘留，因具高度毒性而被視為重要污染源。一般多採用高溫焚燒或觸媒處理，但成本較高。因此近年來，利用基因改造微生物進行污染物分解的「生物修復(Bioremediation)」技術逐漸受到關注。
此次研究中，名古屋大學聚焦於含鐵酵素「細胞色素P450 (Cytochrome P450)」。此類酵素廣泛存在於土壤與水中的細菌中，具有將特定脂肪酸進行羥基化(Hydroxylation)的能力。
研究團隊設計了一種模仿脂肪酸結構的微小「誘餌分子」，成功誘發原本不會發生的反應。具體而言，誘餌分子可與細胞色素P450結合，但因分子較短，會在酵素內部形成微小空隙，使苯或戴奧辛等分子得以進入該空間並發生羥基化反應。由於誘餌分子在反應過程中不會被氧化，因此可重複使用。
在針對苯的羥基化反應中，研究團隊系統性測試了10種細菌與76種誘餌分子的組合，結果發現常見於土壤中的枯草菌等菌種具有良好效果。除苯之外，對戴奧辛、甲苯、二甲苯等多種化學物質亦觀察到羥基化反應。這些原本結構穩定、不易分解的高毒性物質，在經羥基化後會轉變為較易分解的產物。
今後名古屋大學將與企業合作推動實用化研究。研究團隊表示，誘餌分子由胺基酸構成，較容易分解且不易殘留。後續也將擴展細菌與誘餌分子的種類，以探索最佳組合條件。資料連結
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