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英科學家研發「鑽石電池」:將萬年核廢料,化為恆久遠的乾淨能源

2017.01.09
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新聞整理/黃思敏

英國布里斯托大學(University of Bristol)日前發表最新研究:未來將使用核廢料製出「鑽石電池」,有望將英國多達95000噸的核廢料轉變為乾淨能源。

根據節能減碳故事賞,核電廠所使用的燃料棒內含發電需要的鈾燃料,鈾燃料藉由衰變過程產生大量放射性物質,並源源不絕釋放能量和熱量,是發電的首要功臣,但使用完畢,便成為人類難以脫手的核廢料。

而這些燃料棒通常被置於石墨緩衝劑當中。根據POPULAR MECHANICS的報導,石墨緩衝劑年復一年不斷吸收核輻射,也將產生高放射性的「碳-14(Carbon-14)」。

過去人們將核廢料隔離在人類生活圈之外、深埋於地底下,至少需等上20萬年,核廢料的輻射強度才會降至自然值。

未來,面對日益累積的核廢料,人們不再只能將其掩埋。英國布里斯托大學的研究人員發現,加熱石墨緩衝劑,能將其中具有放射性的碳-14分離出來,轉變為氣體,進而加壓製成「鑽石電池」。

鑽石是碳元素在地底高壓下形成,亦可以由人工的方式合成。根據明日科學的報導,科學家發現,當這些人造鑽石靠近輻射場時,會產生少量的電流。研究員將這些鑽石電池封閉在另一顆非放射性鑽石內,防止輻射外洩,並加強鑽石內的輻射,令電池達到幾乎100%的效率。(同場加映:逆轉燃燒過程就能得到乾淨能源!美國科學家意外發現二氧化碳轉乙醇的途徑

布里斯托大學化學系的教授Neil Fox解釋:「沒有任何短程輻射可以從鑽石中逃出來。事實上,鑽石是地球上人類已知最堅硬的物質,沒有任何東西能夠提供更好的保護了。」

根據Forbes報導,雖然鑽石電池的電流量不足以支撐一般的智慧型手機,但長遠看來,其將為目前的電池科技帶來顛覆性的革新。

雖然目前還未確定一顆鑽石電池中將有多少量的碳-14,但1公克的碳-14,每天能產生15焦耳的電能,看似少於一般拋棄式的3號電池(每公克存有700焦耳的電能),但鑽石電池能夠24小時不斷運作,並且要5730年才會耗掉其50%的能源,幾乎和人類文明存在的時間一樣長。

根據布里斯托大學的報導,一般的發電方法,如:燃煤、風力等都是藉由外力使線圈在磁場中轉動,並產生電流;然而,一顆鑽石僅需處在輻射場域便能產生電流。(同場加映:向插座說掰掰:這款口袋型電池使用再生燃料, 一次供給3C產品好幾個禮拜的電!

布里斯托大學卡波特研究院(Cabot Institute)的教授Tom Scott指出:「鑽石電池不需要仰賴任何外力、不會造成任何污染排放,也不需要維護就能產電。我們把放射性的物質放在鑽石裡頭,解決了長期以來核廢料的問題,又能提供乾淨能源。」

根據POPULAR MECHANICS的報導,鑽石電池可應用於難以換電,需要長壽電池的設備中,包括:心臟起搏器、人造衛星、無人機或太空船等。 

鑽石電池為人造衛星供電的示意圖。

根據Forbes報導,世界上有上百萬噸的石墨緩衝劑,把它們製成鑽石的成本遠低於把他們當作廢料般丟棄。

布里斯托大學的研究團隊相信鑽石電池仍有許多潛在用途,因此他們也邀請民眾一同集思廣益,並在社群媒體上使用主題標籤「#diamondbattery」分享自己對於鑽石電池的想法。隨後,團隊篩選出10個應用鑽石電池最棒的點子,包含:奈米注射劑、動物追蹤器、火災緊報器、飛機黑盒子、深海儀器等。

將放射性廢料封裝成鑽石電池無疑是個美好願景,根據明日科學的報導,這個發現引來科學界熱烈的討論,但目前仍有多個問題有待解答,例如每一個電池能產生多少電力,消耗多少核廢料等等,皆有望於論文正式發表時一一解答。 

核稿編輯:黃培陞、林冠吟

新聞來源

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讓塑膠垃圾從掩埋場回到工廠:兩大國際品牌使「拾荒」成為海地的永續產業

編譯:黃培陞

如果你行經海地的太子港(Port-au-Prince),會發現放眼望去全是滿滿的垃圾,海面上飄著塑膠瓶、塑膠袋,以及其他廢棄物。在那裡並沒有官方統一的回收系統、可回收物通常也只是送到一般掩埋場,再加上國際原油價格下跌,減少市場對於塑膠回收的需求,導致當地拾荒者缺乏動機搜集廢棄空瓶。

願意以撿拾回收物維生的居民,一天僅能賺得3.57美元(相當於110元台幣),雖然比起海地平均工資要來得高,但他們卻得在充滿醫療廢棄物的掩埋場工作,如此危險的環境居然還有不少兒童隱身其中!(同場加映:垃圾變黃金:低收入社區的腳踏車回收計畫

於是,幾家企業決定投身於此,試圖創造回收業的新需求。舉例來說,惠普(HP)決心向海地收購廢棄塑膠,作為影印機裡墨水匣的原料;Timberland則是使用回收塑膠製成的聚酯纖維,以它們作為新款鞋子、包包的原料。

在一項新的「柯林頓全球行動計畫」裡(註一),上述兩家企業主要與B型企業 Thread(註二)合作,並結合當地非營利組織和塑膠回收商的力量,致力於解決海地廢棄塑膠瓶的問題共同將廢棄物轉換為實用的產品。

一次的會議之中,惠普和Thread執行長談到,他們也想一同協助改善當地市場。

「我們不想只簽下一張支票就了事。我們認為解決問題的根本之道,在於幫助當地組織擴大規模,並積極為原料創造一個新市場,否則並不太能稱得上永續之道!」惠普永續發展部及社會影響力部長Nathan Hurst說。

(與惠普合作的再製塑膠品計畫。來源:Fast Company)

惠普早在他們的生產系統中,就讓回收墨水匣達到原料的封閉循環:結合回收的墨水匣及塑膠廢棄物製作新品。只不過海地提供的原料,還不足以負擔惠普生產線的需求,其每日所需要的塑膠量超過100萬個塑膠瓶。但至少對於海地來說,能夠促使當地更願意撿拾回收物。

另外在2017年,Timberland將發表一系列由Thread供給的回收塑膠纖維所製成的露營袋、靴子。(同場加映:守護鞋廠工人健康:荷蘭設計師打造「免黏著劑」的環保鞋

Timberland和惠普承諾,他們將會資助相關工人的員工訓練、健康保險,以及提供200個獎學金名額給8到12歲在掩埋場工作的小孩。

Hurst表示:「當中我們遇到一位有著4個小孩的媽媽,她說其中2位正準備去學校上學、另外2個小孩因為沒錢買制服,則要跟著她到掩埋場工作。」他表示一旦證明此試行計畫可行,惠普希望能夠將相同的模式帶到其他國家。

註一:「柯林頓全球行動計畫」是前總統柯林頓所成立的柯林頓基金會執行的一項計畫,聚集全球領袖,集思廣益討論全世界共同面對的幾項挑戰,例如急遽消失的生物多樣性,共商解決之道。
註二: Thread為一間致力於解決海地廢棄塑膠瓶的B型企業。

核稿編輯:黃思敏、金靖恩

資料來源
Two Global Brands Are Helping Haiti Turn Its Trash Into An Industry

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