咖啡新貢獻 碎殼變身汽車零件

編譯/潘楠慕 |2021.06.06
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NASA製作的示意圖顯示,太空垃圾已氾濫成災。圖/美聯社
衛星或太空梭的殘骸落至地表時,可能有安全疑慮。 圖/美聯社
福特以再生原料製造汽車零件。圖/法新社

編譯/潘楠慕

環保永續不僅是各國政府致力推動的目標,消費者也日益重視塑膠汙染、碳排放等議題;包括汽車業在內,許多企業紛紛承諾降低對環境的衝擊與影響,以吸引關注環境保育的消費者。

美國汽車大廠福特(Ford)正展開跨產業合作,推動永續發展計畫,包括把3D列印的剩餘材料和咖啡豆烘焙時捨棄的碎屑回收,用來製造汽車零件。

福特與惠普(HP)合作,把3D列印剩餘的粉末和廢棄物製造成塑膠零件。第一個利用這項新技術製造的零件,是F-250卡車的油管固定扣具;福特表示,這些環保扣具的成本比傳統扣具低一成,重量較輕,且更能抵抗化學物質與溼氣的侵蝕,未來將有更多車款採用這種零件。

惠普的永續發展部門主管賈柯斯基(Ellen Jackowski )表示:「3D列印原本就有較環保、廢棄物較少的優點,但我們希望進一步減少或重複使用粉末和材料;與福特合作正符合這項目標,也擴大了3D列印的環保效益。」

福特的永續技術研究員米勒烏斯基(Debbie Mielewski )表示:「我們希望研發運用永續材料的新方法,減少廢棄物,並推動循環經濟( circular economy)的發展。我們的終極目標,是讓車輛完全使用永續材料。」

福特也與速食業者麥當勞合作,把烘焙過程脫落的咖啡豆碎屑「銀皮」(silver skin,咖啡豆結構中的一層薄膜)轉換成零件的材料,例如汽車的塑膠頭燈外殼或引擎蓋。

米勒烏斯基表示,福特自二○一一年起就開始投入有機材料實驗,包括使用大豆製造坐墊的發泡材料,也嘗試使用小麥、椰子、番茄等植物。她戲稱:「我們的實驗室看起來像垃圾掩埋場或農場。」

後來,研究團隊發現咖啡豆具有製作零件的潛力;咖啡豆每年產量多達數百萬磅,外殼和碎屑則被直接丟棄。研發團隊設計出新製程,在低氧環境中加熱碎屑後製成複合材料。研究團隊表示,使用這種複合材料製作的零件,重量比傳統零件少兩成,消耗的能源也減少兩成五。

米勒烏斯基指出,製造汽車燈罩外殼的傳統材料是塑膠和滑石粉,福特的新技術則使用原本會被丟棄的咖啡豆碎屑,可大幅減少廢棄物數量,具有節能減碳的效益,且不須使用無法再生的滑石粉。

麥當勞的全球永續發展總監歐森(Ian Olson)表示:「本公司非常重視保育,但過去的合作對象通常是同樣屬於食品產業的公司;與福特合作,讓我們發現更多可能性。」

米勒烏斯基表示:「我們希望實現永續發展,進而解決更廣泛的社會問題;要達成這個目標,必須和其他具有共同理念的公司合作;我們與惠普、麥當勞攜手,克服技術面的挑戰並找出解決方案,這讓我們所有人深感自豪。」

閃電 大氣層清潔劑

閃電可能對人類造成致命傷害,據統計,一九八九年到二○一八年間,美國每年平均有四十三人因閃電喪生。儘管被閃電擊中的機率極低,但當局仍呼籲民眾採取適當的防範措施,以保護生命財產安全。

然而,閃電並非全無益處;氣象學家指出,地球大氣中的自然氧化或清潔,可能有百分之十六是由閃電完成。大氣中的一氧化碳和甲烷等化學物質含量,會在氧化過程中降低,因為閃電能分解氮和氧分子,產生活性化學物質,分解甲烷等溫室氣體,凈化大氣層。

賓州大學氣象學教授布魯恩(William H. Brune)在發表於《科學》期刊(Science)的報告中指出,他們記錄閃電放電時的大氣化學變化,發現了大量羥基自由基和過氧化氫自由基;研究團隊一度認為儀器故障,因為過去不曾在大氣中發現數量如此龐大的羥基自由基,但他們進行詳細驗證和分析後,證明收集的數據無誤。

Science Direct線上期刊平台指出,羥基自由基能和其他有機分子發生反應,原理有如「化學清潔劑」。布魯恩解釋,閃電的溫度比太陽表面的溫度高五倍,電力可達十億伏特,這種高熱量和能量能分解氮氣和氧氣的分子;這些被分解的分子稱為「自由基電子」,處於帶電狀態,會自行尋找能夠結合的新分子。在大氣層中,最接近它們的分子是溫室氣體,尤其是甲烷;自由基電子與溫室氣體的分子結合後,溫室氣體的數量就會減少。

布魯恩表示,他們已證實閃電有助大氣淨化;研究團隊將繼續研究,了解閃電對遏制全球氣候變遷的具體貢獻程度。

二氧化碳 延長太空垃圾壽命

二氧化碳導致全球暖化、極端氣候等狀況,對地球環境造成嚴重傷害;太空垃圾的問題也日益嚴重,這些殘骸可能會與其他太空飛行器發生撞擊,或者對地面安全造成威脅;最新研究並發現,這兩大問題之間有關聯,二氧化碳可能讓地球上層大氣更冷、密度更小,延長太空垃圾的壽命。

人類活動已在地球軌道留下許多失效的衛星和機械碎片,據科學家統計,目前約有九十萬片大小不一的太空殘骸在近地軌道上運行,對衛星、火箭、太空站構成極大威脅;此外,每年有約八十噸的宇宙垃圾掉落在地球上。

歐洲太空殘骸會議(European Conference on Space Debris)的研究報告指出,如果無法清除太空垃圾,按照目前的步調,太空垃圾的數量在二一○○年將增至目前的五十倍,讓地球軌道的危險性大增;在最糟的情況下,各種飛行器都將無法進入太空。

許多國家已設法清理太空垃圾,例如,英國太空總署(UKSA)已撥款一百萬英鎊,資助太空垃圾追蹤技術的研發,但該機構坦言,這項任務面臨重大的技術和財務挑戰,且缺乏相關的國際共識或法規。有鑑於此,聯合國和平利用外太空委員會(COPUOS)已要求制定針對太空垃圾的國際共同對策。

撰述這項報告的英格蘭南安普敦大學太空殘骸專家路易斯(Hugh Lewis)表示,正常情況下,大氣層會自然地把軌道碎片往下拉動,這些殘骸會在密度較高的低大氣層中燃燒殆盡;然而,隨著二氧化碳的濃度升高,上層空氣的密度變小,較難把物體拉進低大氣層。

報告共同作者布朗(Matthew Brown)表示,自二○○○年以來,由於二氧化碳濃度上升,海拔二五○英里處的大氣密度已下降約兩成;如果二氧化碳的濃度增加一倍,該區域的大氣密度可能降低八成,「這個數據令人擔憂」。

美國海軍研究實驗室的大氣科學家艾默特(John Emmert)則表示,二氧化碳使大氣密度降低,對太空垃圾產生哪些具體影響,必須深入研究;他並強調,「我們不能只依賴大氣效應解決太空垃圾問題,必須從各方面著手,主動清除軌道上的殘骸」。

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