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找出扭轉「氣候難民」的關鍵 朱棣文:深入基礎研究發展節能減碳新科技
 
近年來地球的二氧化碳含量激增,造成全球暖化及海平面上升。面對氣候變遷,你我未來可能會成為「氣候難民」,科學家將如何因應,扭轉困局?
本院2月份極為難得地邀請到1997年諾貝爾物理學獎得主、美國前能源部部長朱棣文(Steven Chu)院士以「氣候變遷的風險與邁向永續未來的科技」(Climate Change Risks and Technical Paths to a Sustainable Future)為題進行演講。朱棣文呼籲,未來人類社會將出現許多「氣候難民」,而科學家正透過提升能源效率、發展再生能源、改善儲能技術,以減少碳排放,甚至透過碳捕捉技術(Carbon capture),直接利用大氣中的碳生產燃料及化學品。
朱棣文首先以統計數據證明,地球最近65年所排放的二氧化碳,是過去數千年所累積的3倍。透過碳14與碳12的比例,更證明多數都是人類燃燒石化燃料所排放。即使部分二氧化碳會被大地、海洋及植物所吸收,仍有55%停留在大氣中,成為全球暖化的主因。而溫度每上升攝氏1度,更將使全球海平面上升6到9公尺。如此嚴峻的環境將衝擊各地的農業,未來有許多人將因此成為「氣候難民」。朱院士呼籲,改變的行動刻不容緩。
在再生能源方面,相關技術與應用有超乎預期的進展。除了太陽能發電成本快速下降外,風力發電的成本也逐年下降,甚至可望在不久的將來比天然氣還便宜。離岸風力更有潛力在2040年成為最強勢的再生能源。朱棣文表示,下一個挑戰,是如何建構完善的能源網,將各種再生能源妥善配送。對此,借助人工智慧,電網將可自主學習管理電力運輸,同時預測能源的使用。在儲能技術方面。他表示,鋰電池良好的能源效率,以及逐漸平實的價格,促進了電動車的開發。
然而,電動車的普及有待兩項關鍵因素。其一是便利性,缺少能快速充電的技術,電動車仍然不切實際。對此,朱棣文表示,史丹佛大學目前已研發出新的充電技術,將可在5分鐘內充足行駛250公里的電。如此效能已能滿足多數汽車使用者的需求。另一項關鍵因素則是大眾必須對傳統汽車的缺陷有完全體悟。以19世紀末的紐約為例,真正讓紐約人決定放棄馬車的主因,是大量難以清理的馬糞。「環境議題是人們決定改變的主因。」朱棣文說。
時至今日,不僅汽車,農業、建築、工業、製造業等都導致當代的環境問題:除了全球暖化,還有對人體有害的細懸浮微粒(PM2.5)。研發潔淨能源即是科學家提出的對策之一。朱棣文目前正投入史丹佛大學的研究,透過模擬人類肺泡的氣體交換的方式,收集電解水所產生之氫氣與氧氣,發展高效能產氫裝置。
事實上,以目前人類的處境,除了降低碳的排放量,人類尚須主動捕捉大氣中過多的碳。但在各種未來的發展情境中,朱棣文仍選擇樂觀看待。除了森林的復育與保存,他提到目前參與的一項計畫,就是用新的化合物結構,達到更有效且經濟的碳捕捉技術。
朱棣文的另一個想法是透過化學方法,以氫氣來還原二氧化碳成一氧化碳,進而合成液態的碳氫化合物,而液態的碳氫化合物更可在未來透過低成本的海運送到世界各地,成為新時代的通用能源。
此外,對於核電的看法,朱棣文表示,即使在相對願意採用核能的美國,興建核電廠與後續維護的經費都是極大的負擔,核能反應爐每6到7年就必須維修一次,其超高的價格甚至讓美國不得不承認,核電廠簡直是財務上的災難。
最後,朱院士強調,邁向更永續的社會,需要各領域的分工合作。身為科學家,他將竭盡所能善待地球,因為「地球並不是父母給我們的,而是我們向孩子們借來的。」(Treat the earth well. It was not given to you by your parents, it was loaned to you by your children.)
朱棣文院士是國際知名物理學家,現為美國史丹福大學威廉‧凱南物理學講座教授兼分子和細胞生理學講座教授。1997年,他因發現冷卻及捕捉原子的技術,與Claude Cohen-Tannoudji 及 William Daniel Phillips共同獲頒諾貝爾物理學獎。除了物理學外,朱院士的研究領域廣泛,遍及核能、物理、生物及能源科技等,共發表過280篇學術論文。此外,他目前已擁有14項專利,以及另外6項申請中的專利。
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