今周刊/文:數位內容部
李義發博士,1937 年出生於新北市樹林區,1961 年畢業於台師大理化系物理組,創立的承德油脂,回收全台各地的廢食用油,製造出獨步全球的優質生質柴油,長期投入循環經濟生產模式與生質能源研發,為英國石油、殼牌石油等國際石化企業合作的對象,今年也與中油簽署生質能源合作備忘錄,為台灣綠能產業貢獻一己之力。
礦工之子公費求學,回收全台廢食用油,打造綠金產業
承德油脂每年回收全近 9 成的廢食用油約 7 萬公噸,在 2 公頃位於新北市的三峽廠區以及斗六廠區,透過化學催化製程與蒸餾精煉技術轉化成高品質生質柴油。
純熟的製油技術與規模使國內其他業者無法企及,生質柴油品質更勝南韓、中國大陸,讓歐美買家紛紛轉向這家台灣企業,在國際市場佔有一席之地,去年外銷歐洲就超過 6 萬公噸,英國石油公司、殼牌石油,以及西班牙石油公司都是它的重要客戶,每年更締造新台幣 15 億的價值。
推薦李義發成為名譽博士的理學院院長陳界山宣讀表彰辭指出,李義發博士是綠色能源先行者、永續環境的領航者、深耕教育的實踐家,其成就榜樣將激勵和影響年輕學子,在永續經營領域創造更多可能性。因此委員會審議通過頒授名譽理學博士,表彰他對綠能產業永續發展的重大貢獻。
廢油變身生質柴油,實踐循環經濟
「麥當勞、肯德基、摩斯漢堡、還有許多商家攤販用過的食用油是這些生質柴油的原料。」承德油脂創辦人李義發解釋,目前技術是先去除油脂裡的水分與雜質,再加入甲醇反應,並使用強鹼作為催化劑,加速甲醇與油脂的轉酯化反應(transesterification),將油脂轉化成脂肪酸甲酯(即生質柴油)與甘油,最後在高真空與高溫下蒸餾提煉,就能製作出清澈無雜質的高品質生質柴油。
蒸餾精煉的生質柴油可與現行化石柴油(fossile diesel)燃料油混掺,或是完全代替,可用於柴油車、發電機使用,且因不含硫化物、芳香烴與重金屬,可完全燃燒,因此不會產生黑煙,大幅降低碳排放與空汙,其環保效益相當顯著。
環保署曾測試,使用生質柴油所排放的廢氣,可減少 47% 的懸浮微粒、48% 的一氧化碳、80% 的多環芳香烴等致癌物質、100% 的硫化物等空氣汙染物。李義發也說,「節能減碳勢在必行,使用 5、6 萬噸生質柴油,一年就可減少 15、16 萬噸二氧化碳排放,且能改善空汙問題。」
生質柴油打綠電供應鏈入,達成碳中和
國際能源總署(International Energy Agency, IEA)計畫,2050 年禁止使用石化能源,全面以再生能源替代,達成碳中和目標。臺灣政府也訂定 2025 年再生能源發電占比 20% 政策目標,以及規定用電大戶企業,2025 年須建置並使用 10% 再生能源。除了大家耳熟能詳的風力發電與太陽能發電,生質柴油其實在這波能源轉型政策中,更有潛力幫助政府達標。
李義發解釋,太陽能與風力發電以目前技術來看,仍有其發電限制,因兩者受天候因素影響較大,可能出現電力不穩的情形。不過生質柴油沒有類似問題,料源供應除了廢食用油,也可進口非食用性植物油製成生質柴油,供應燃油電廠或企業自備發電設施,達到可調可控、穩定供電。
目前國際間也已有成熟的柴油引擎發電機技術可直接使用 100% 生質柴油發電,像是義大利的 FRI-EL ACERRA 電廠,以及日本三惠福知山電廠等,都是使用 100% 生質柴油發電廠。而企業則可將工廠內的緊急備用柴油發電機使用生質柴油發電,立即可以符合政府綠電的規定。李義發認為,生質柴油可以小兵立大功,若與太陽能和風力發電互相配合,可真正落實政府提出的能源政策,也能搭上世界能源改革趨勢。
與師大進行產學合作:更低碳環保的綠色製程
李義發長期支持母校的學術研究,與母校進行產學合作,投入酵素基因工程研究,開發新型生物觸媒,以及發展低碳環保的綠色製程,產學合作成果更獲得多國的發明專利。
2021 年承德油脂與臺師大簽訂「國際會員加值MIT-ILP(Industrial Liaison Program, ILP)服務」,透過台師大資深業界背景的產業聯絡專家,幫助企業了解美國麻省理工學院最新研發狀況,提出新合作機制,將傳統油品加工業轉型為綠能產業,製造生質柴油,提供減碳發電的方案,導入產學合作計畫,進行重組脂肪酶之生產與製備相關技術合作,讓臺師大作為MIT和承德油脂之媒合技術橋樑。
雙方希望透過計畫精進生質燃料(Biofuel)相關技術,輔導臺灣市場為數眾多的中小企業與時俱進、升級轉型,將學術研究的前瞻性和企業對產品未來發展的創新性,進行有效的結合。2021 年 5 月台師大更特別邀請承德油脂參加 MIT 與台大合辦的永續發展研討會,藉由不同角度看待永續發展議題,MIT 也分享在永續發展上的努力與成果,幫助企業如何有效落實永續發展。
台師大跨域科技產業創新研究學院副院長李冠群教授,長期開發酵素在生質柴油的應用,運用基因改造技術,製作「酵母菌表達基因工程脂肪酶(酵素)」,取代原先以強鹼進行油品轉酯化的過程,已成功將廢食用油或非食用性油脂製作成生質柴油,有效降低製程汙染與成本,協助承德油脂建立綠色、安全、永續的生物觸媒催化製程。
李教授解釋,用於生質柴油製程的「酵母菌表達基因工程脂肪酶(酵素)」,最早源於特定真菌所分泌的脂肪酶,但由於真菌不易培養,所以將其脂肪酶基因植入畢氏酵母菌,利用畢氏酵母菌快速繁殖特性,使其大量分泌重組脂肪酶。
如此一來可達到降低酵素生產成本、酵素自主生產、優化酵素功能等優勢。他也強調,相較於以強鹼為催化劑的化學催化法,使用酵素催化具有多種優點,例如安全、低耗能、反應效率佳、原料油來源廣泛、反應條件單純、產物與副產物容易分離純化、且不必考慮使用強鹼催化所產生的廢水處理問題。
李教授也已研發將假絲酵母菌(Candida rugosa)所分泌的脂肪酶(Candida rugosa lipase, CRL),同樣透過基因工程,利用畢氏酵母菌表達生產重組脂肪酶,並成功將非食用性痲瘋樹籽油進行轉酯化製成生質柴油,且打算將該項技術實際應用在工業化量產生質柴油。
李教授表示,「以酵素製程轉化低價且非食用性油脂,也將是未來生產生質柴油的必然趨勢。」承德油脂也在三峽廠區建立年產 3 萬噸的連續式實驗工廠,運用了這項技術投入生產。
出錢捐實驗室設備,將成立綠能與發酵技術研究中心
李義發表示,感謝師大對他的培育,讓他身為礦工之子有這個機會,在學術和職涯生涯中取得成績。在師大就學期間,認識了理化系同班同學,也是他的妻子陳智惠女士,兩人結褵超過半世紀,相互扶持,也成為他事業上的好夥伴,一起白手起家創立公司,以技術領導產業創新。
2019 年初,李義發聯繫理學院前院長賈至達教授,開始商討成立相關學程一事,後來捐款至台師大校務發展基金,成立「太陽能源與工程學分學程」,並捐贈相關實驗設備,設立「太陽能電池原理與實作實驗室」,希望藉此推動綠能的發展。他還說,目前承德油脂與台師大產創學院已經展開跨領域合作,未來計劃在林口校區,成立綠能與發酵技術研究中心,同時希望搭建企業與學生之間的橋樑,期望培育未來人才,並與前沿技術接軌。
「態度決定一生的成就」,李義發期勉學生們要「肯學」,不斷求進步,能從失敗中學習經驗,並繼續向前走,不努力去嘗試,就沒有成功機會。