EPA-95-U1U4-008 - 行政院環境保護署

行 政 院 環 境 保 護 署九 十 五 年 度 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」環 保 研 發 期 末 報 告 書以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發Development of Novel Bioconversion of Inorganic Carbon Sources UsingMethanogens計 畫 編 號 : E P A - 9 5 - U 1 U 4 - 0 0 8主 辦 單 位 :行 政 院 環 境 保 護 署創 新 育 成 中 心 : 輔 仁 大 學 創 新 育 成 中 心合 作 廠 商 : 人 宇 生 物 科 技 股 份 有 限 公 司中 華 民 國 九 十 六 年 九 月 十 三 日行 政 院 環 境 保 護 署

「 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發 」 計 畫 期末 報 告 基 本 資 料 表甲 、 委 辦 單 位 行 政 院 環 保 署乙 、 執 行 單 位 輔 仁 大 學丙 、 年 度 95 年 度 計 畫 編 號 EPA-95-U1U4-008丁 、 研 究 性 質 □ 基 礎 研 究 ■ 應 用 研 究 □ 技 術 發 展戊 、 研 究 領 域 二 氧 化 碳 資 源 化 利 用己 、 計 畫 屬 性 ■ 科 技 類□ 非 科 技 類庚 、 全 程 期 間 95 年 11 月 ~96 年 8 月辛 、 本 期 期 間 95 年 11 月 ~96 年 8 月壬 、 全 期 經 費 新 台 幣 3,650 千 元補 助 經 費 1,720 千 元 (47.12%)資 本 支 出經 常 支 出土 地 建 築 ˍˍˍˍˍ 千 元 人 事 費 ˍˍˍˍˍˍ 千 元儀 器 設 備 ˍˍˍˍˍ 千 元 人 事 費 ˍˍˍˍˍˍ 千 元其 他 ˍˍˍˍˍ 千 元 材 料 費 ˍˍˍˍˍˍ 千 元其 他 ˍˍˍˍˍˍ 千 元自 籌 經 費 1,930 千 元 (52.88%)資 本 支 出經 常 支 出土 地 建 築 ˍˍˍˍˍ 千 元 人 事 費 ˍˍˍˍˍˍ 千 元儀 器 設 備 ˍˍˍˍˍ 千 元 人 事 費 ˍˍˍˍˍˍ 千 元其 他 ˍˍˍˍˍ 千 元 材 料 費 ˍˍˍˍˍˍ 千 元其 他 ˍˍˍˍˍˍ 千 元癸 、 摘 要 關 鍵 詞 ( 中 英 文 各 三 則 )二 氧 化 碳 、 溫 室 效 應 、 甲 烷 菌carbon dioxide, greenhouse effect, methanogens___________________________________________ˍˍ_____________________________________________參 與 計 畫 人 力 資 料 :( 如 僅 代 表 簽 約 而 未 參 與 實 際 研 究 計 畫 者 則 免填 以 下 資 料 )參 與 計 畫 工 作 要 項 現 職 與 參 與 時 間 聯 絡 電 話 及人 員 姓 名劉 上 嘉趙 弘 一呂 誌 翼或 撰 稿 章 節推 動 環 保 科 技育 成 中 心 相 關業 務推 動 環 保 科 技育 成 中 心 相 關業 務計 畫 主 持 、 微 生物 技 術 、 環 境 生物 技 術 、 反 應 器設 計 、 報 告 撰 寫簡 要 學 經 歷輔 仁 大 學 創 新育 成 中 心 執 行長輔 仁 大 學 創 新育 成 中 心 經 理輔 仁 大 學 生 命科 學 系 副 教 授 /英 國 亞 伯 丁 大學 微 生 物 學 博士( 人 月 ) e-mail 帳 號10 02-29052010shane@iic.fju.edu.tw10 02-29052010incubate@mails.fju.edu.tw10 02-29052120yihleu@yahoo.com.tw

謝 子 陽林 燕 輝協 助 主 持 計 中 國 技 術 學 院 10 0937860072畫 、 實 驗 設 計 、 通 識 中 心 助 理 tyhsien@yah生 長 動 力 模 式 教 授 / 美 國 奧 勒 oo.com.tw設 計岡 州 立 大 學 化協 同 計 畫 主持 、 生 長 動 力 模式 設 計學 工 程 博 士中 台 醫 護 技 術學 院 環 境 與 安全 衛 生 工 程 系助 理 教 授 /10 0931422339yhlin@ctc.edu.tw賴 宏 霖 研 究 助 理 國 立 成 功 大 學 5醫 技 碩 士098206900張 富 龍 研 究 助 理 台 北 工 專 化 工學 士蔡 艾 玲 研 究 助 理 輔 仁 大 學 經 濟系 學 士楊 文 仁鄭 俊 明專 利 設 計 與 規劃協 助 微 生 物 培養 及 分 離 及 反應 器 設 計人 宇 公 司 智 財權 執 行 長 / 國 立清 華 大 學 核 工碩 士人 宇 公 司 研 發副 總 經 理 / 台 灣大 學 藻 類 學 博士10 0928280766494598027@webmail.edu.tw10 29052012arlene1020@iic.fju.edu.tw10 0968070138wry@zen-u.com.tw10 jjm@zen-u.com.tw0922288179

中 英 文 摘 要一 、 中 文 計 畫 名 稱 :以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發二 、 英 文 計 畫 名 稱 :Development of Novel Bioconversion of Inorganic Carbon Sources UsingMethanogens三 、 計 畫 編 號 :EPA-95-U1U4-008四 、 執 行 單 位 :私 立 輔 仁 大 學五 、 計 畫 主 持 人 ( 包 括 共 同 主 持 人 ):呂 誌 翼 , 謝 子 陽 , 林 燕 輝六 、 執 行 開 始 時 間 :95/11/03七 、 執 行 結 束 時 間 :96/08/31八 、 報 告 完 成 日 期 :96/09/14九 、 報 告 總 頁 數 :89十 、 使 用 語 文 :中 文 , 英 文十 一 、 報 告 電 子 檔 名 稱 :

EPA95U1U4008.DOC十 二 、 報 告 電 子 檔 格 式 :WORD 5.0十 三 、 中 文 摘 要 關 鍵 字 :二 氧 化 碳 , 溫 室 效 應 , 甲 烷 菌十 四 、 英 文 摘 要 關 鍵 字 :carbon dioxide, greenhouse effect, methanogens十 五 、 中 文 摘 要 :CO 2 之 處 理 與 資 源 性 利 用 已 成 為 全 球 新 興 環 境 技 術 研 發 方 向 , 利 用甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 是 一項 值 得 研 發 之 新 穎 性 技 術 。 本 計 畫 之 第 一 年 度 研 究 目 的 在 開 發 於 高 壓100 atm 環 境 下 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 基 礎 技 術 。 依 據 實 驗 所設 計 進 度 與 內 容 , 目 前 已 獲 得 成 果 如 下 :1、 已 獲 得 5 個 淡 水 性 甲 烷 產 生 菌 FJ01、03、07、10 和 14, 以 及 4 個 海水 性 甲 烷 產 生 菌 KM1、2、3、5 和 9, 其 中 甲 烷 產 生 菌 FJ10 選 為 本研 究 後 續 之 實 驗 用 。2、 利 用 fractional fractorial design 實 驗 設 計 方 法 , 發 現 yeast extract 表現 高 顯 著 正 向 影 響 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 。 而 yeastextract 在 濃 度 5.0 g/L 時 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 有 最 高 之 甲 烷 生產 量 。3、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 pH 為 8.0、 生 長 溫 度 40 o C 時 有 最 高 之 甲 烷 生 產量 。4、 在 含 有 150 ml 培 養 基 之 250 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2之 最 佳 甲 烷 生 產 率 為 1.452 µmole-CH 4 /ml-medium/day。5、 在 含 有 29.7 ml 培 養 基 之 30 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100 atm和 1 atm 下 培 養 之 甲 烷 生 產 率 分 別 為 1.075µmole-CH 4 /ml-medium/day和 0.976µmole-CH 4 /ml-medium/day。

十 六 、 英 文 摘 要 :Treatment and utilization of carbon dioxide have globally been aninnovative direction of environment technologies. It is a worthy innovativetechnology that carbon dioxide stored inside deep geological reservoirs isconverted to energy methane by methanogens. In the first year, the project isaimed to develop the basic technology of conversion of carbon dioxide tomethane under 100 atm condition. According to the project, some resultshave been obtained:1. Five freshwater methane-producing cultures FJ01、03、07、10 and 14 aswell as 4 marine cultures KM1、2、3、5 and 9 were obtained in the project.The methane-producing culture FJ10 was chosen for further studies.2. By fractional fractorial design yeast extract was identified to be apositively significant factor for FJ10 affecting the conversion of carbondioxide to methane. Methane-producing culture FJ10 was found to hadthe optimal methane production when grown at the concentration of 5.0g/L of yeast extract.3. The methane-producing culture FJ10 was found to had the optimalmethane production when grown at pH 8.0 and temperature 40 o C.4. When grown in the 150 ml-vessel with 150 ml medium, themethane-producing culture FJ10 had the optimal methane productionrate of 1.452 µmole-CH 4 /ml-medium/day.5. When grown in the 30 ml- vessel with 29.7 ml medium, themethane-producing culture FJ10 had the optimal methane productionrate of 1.075µmole-CH 4 /ml-medium/day and0.976µmole-CH 4 /ml-medium/day under 100 atm and 1 atm, respectively.

計 畫 成 果 報 告 摘 要計 畫 名 稱 : 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發計 畫 編 號 :EPA-95-U1U4-008計 畫 執 行 單 位 : 私 立 輔 仁 大 學計 畫 主 持 人 ( 包 括 共 同 主 持 人 ): 呂 誌 翼 , 謝 子 陽 , 林 燕 輝計 畫 期 程 :95 年 11 月 3 日 起 96 年 8 月 31 日 止計 畫 經 費 : 新 台 幣 3650000 元 ( 補 助 經 費 1720000 元 ; 自 籌經 費 1930000 元 )摘 要CO 2 之 處 理 與 資 源 性 利 用 已 成 為 全 球 新 興 環 境 技 術 研 發 方 向 , 利用 甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源是 一 項 值 得 研 發 之 新 穎 性 技 術 。 本 計 畫 之 第 一 年 度 研 究 目 的 在 開 發 於高 壓 100 atm 環 境 下 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 基 礎 技 術 。 依 據實 驗 所 設 計 進 度 與 內 容 , 目 前 已 獲 得 成 果 如 下 :1、 已 獲 得 5 個 淡 水 性 甲 烷 產 生 菌 FJ01、03、07、10 和 14, 以 及 4個 海 水 性 甲 烷 產 生 菌 KM1、2、3、5 和 9, 其 中 甲 烷 產 生 菌 FJ10選 為 本 研 究 後 續 之 實 驗 用 。2、 利 用 fractional fractorial design 實 驗 設 計 方 法 , 發 現 yeast extract 表現 高 顯 著 正 向 影 響 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 。 而 yeastextract 在 濃 度 5.0 g/L 時 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 有 最 高 之 甲烷 生 產 量 。3、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 pH 為 8.0、 生 長 溫 度 40 o C 時 有 最 高 之 甲 烷 生產 量 。4、 在 含 有 150 ml 培 養 基 之 250 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用

CO 2 之 最 佳 甲 烷 生 產 率 為 1.452 µmole-CH 4 /ml-medium/day。5、 在 含 有 29.7 ml 培 養 基 之 30 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100atm 和 1 atm 下 培 養 之 甲 烷 生 產 率 分 別 為1.075µmole-CH 4 /ml-medium/day和0.976µmole-CH 4 /ml-medium/day。前 言近 年 來 CO 2 之 處 理 與 資 源 性 利 用 已 成 為 全 球 新 興 環 境 技 術 研 發方 向 , 利 用 甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲烷 能 源 是 一 項 值 得 研 發 之 新 穎 性 技 術 。 整 體 研 究 計 畫 規 劃 主 要 在 以 甲烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 之前 瞻 技 術 , 此 技 術 最 後 發 展 成 將 封 存 於 深 地 層 中 無 用 之 CO 2 無 機 碳 源轉 換 成 甲 烷 天 然 氣 田 , 經 過 一 段 時 間 當 生 產 足 夠 天 然 氣 甲 烷 之 後 , 此地 層 內 之 充 滿 甲 烷 , 可 以 開 採 作 為 能 源 使 用 。 本 計 畫 為 第 一 年 度 之 研究 , 主 要 目 的 在 開 發 於 高 壓 100 atm 環 境 下 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產甲 烷 之 基 礎 技 術 。研 究 方 法研 究 方 法 為 利 用 下 列 方 法 進 行 :1、 利 用 無 機 碳 源 甲 烷 菌 之 培 養 與 篩 選 : 本 研 究 的 目 的 所 設 計 之 培養 基 為 FL( 表 一 ), 將 培 養 基 分 注 至 培 養 瓶 中 並 以 鋁 蓋 密 封 以防 止 氧 氣 進 入 , 最 後 將 每 瓶 培 養 瓶 之 headspace 中 的 氣 體 完 全以 H 2 +CO 2 (80:20) 氣 體 置 換 。2、 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子 研 究 : 本 研 究 探 討 NaCl、NH 4 Cl、FeSO 4 、MgCl 2 、K 2 HPO 4 、yeast extract 等 6 個 因 子 對甲 烷 菌 生 長 之 影 響 。 另 外 、 探 討 甲 烷 菌 之 生 長 酸 鹼 值 (pH) 範圍 3、4、5、6、7、8、9、10 和 11; 測 試 甲 烷 菌 之 生 長 溫 度 範

4、 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 之 生 長 與 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之 分析 : 高 壓 培 養 鋼 瓶 以 馬 達 打 入 高 壓 氣 體 以 加 壓 至 100 atm 模 擬約 1000 公 尺 深 地 層 環 境 , 然 後 進 行 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 之 生 長與 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 研 究 實 驗 。結 果依 據 實 驗 所 設 計 進 度 與 內 容 , 獲 得 結 果 如 下 :1、 已 獲 得 5 個 淡 水 性 甲 烷 產 生 菌 FJ01、03、07、10 和 14, 以 及 4個 海 水 性 甲 烷 產 生 菌 KM1、2、3、5 和 9, 其 中 甲 烷 產 生 菌 FJ10選 為 本 研 究 後 續 之 實 驗 用 。2、 利 用 氣 相 層 析 儀 建 立 甲 烷 分 析 技 術 , 甲 烷 量 與 其 積 分 面 積 有 很 好的 線 性 關 係 :R 2 = 0.999; 其 直 線 方 程 式 為 y =6×10 -5 x + 0.4671,y為 甲 烷 濃 度 (µmole-CH 4 /ml-gas),x 為 積 分 面 積 。3、 利 用 fractional fractorial design 實 驗 設 計 方 法 , 發 現 yeast extract 表現 高 顯 著 正 向 影 響 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 。 而 yeastextract 在 濃 度 5.0 g/L 時 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 有 最 高 之 甲烷 生 產 量 , 但 是 濃 度 超 過 7.0 g/L 以 上 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 幾 乎 無 法生 產 甲 烷 。4、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 於 pH 值 範 圍 3.0~11.0 皆 可 產 生 甲 烷 , 而 在 pH為 8.0 時 有 最 高 之 甲 烷 生 產 量 。 甲 烷 產 生 菌 FJ10 較 好 的 生 長 溫 度分 別 為 :40 o C>30 o C>20 o C,40 o C 時 有 最 高 之 甲 烷 生 產 量 ,50 o C以 上 或 10 o C 以 下 幾 乎 無 法 產 生 甲 烷 。5、 在 含 有 150 ml 培 養 基 之 250 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用CO 2 之 最 佳 甲 烷 生 產 率 為 1.452 µmole-CH 4 /ml-medium/day。6、 設 計 出 高 壓 培 養 鋼 筒 , 其 內 部 最 大 容 積 為 500 cm 3 ( 約 可 容 納 500ml 的 水 ), 其 中 重 要 零 件 採 用 厚 矽 膠 墊 圈 和 針 閥 式 氣 閥 , 可 符 合 耐

目錄內 容 頁 數目 錄 ------------------------------------------------------------------------------------------------ I圖 目 錄 ---------------------------------------------------------------------------------------------表 目 錄 ---------------------------------------------------------------------------------------------附 件 目 錄 ------------------------------------------------------------------------------------------報 告 大 鋼 ------------------------------------------------------------------------------------------IIIVVVI第 一 部 分 : 現 場 或 實 際 技 術 或 設 備 測 試 報 告 ---------------------------------------------- 1一 、 研 究 緣 起 ------------------------------------------------------------------------------------- 1二 、 計 畫 目 的 ------------------------------------------------------------------------------------- 8三 、 文 獻 回 顧 ------------------------------------------------------------------------------------- 9四 、 執 行 方 法 ------------------------------------------------------------------------------------- 13五 、 工 作 內 容 與 執 行 成 果 ---------------------------------------------------------------------- 17六 、 實 際 預 定 進 度 及 查 核 點 說 明 ------------------------------------------------------------- 21七 、 檢 討 與 建 議 ---------------------------------------------------------------------------------- 23八 、 參 考 文 獻 ------------------------------------------------------------------------------------- 24九 、 計 畫 報 告 之 圖 ------------------------------------------------------------------------------- 29十 、 計 畫 報 告 之 表 ------------------------------------------------------------------------------- 44第 二 部 分 : 技 術 或 設 備 應 用 推 廣 可 行 性 評 估 報 告 --------------------------------------- 49一 、 技 術 可 行 性 評 估 ---------------------------------------------------------------------------- 49二 、 經 濟 可 行 性 評 估 ---------------------------------------------------------------------------- 51三 、 應 用 推 廣 可 能 遭 遇 之 困 難 以 及 解 決 對 策 ---------------------------------------------- 52十 一 、 附 件 ---------------------------------------------------------------------------------------- 53

圖 目 錄內 容 頁 數圖 一 、 日 本 Research Institute of Innovative Technology for the Earth(RITE) 執行 利 用 生 物 固 定 二 氧 化 碳 計 畫 所 分 離 到 之 藻 類Botryococcus------------------------------------------------------------------------------29圖 二 、 汽 化 複 循 環 發 電 方 式 之 燃 燒 前 CO 2 捕 獲 分 離 ----------------------------------- 30圖 三 、 甲 烷 菌 還 原 CO 2 成 為 甲 烷 之 代 謝 ---------------------------------------------------- 31圖 四 、 高 壓 條 件 下 培 養 甲 烷 菌 之 高 壓 培 養 鋼 筒 ------------------------------------------ 32圖 五 、 實 驗 參 考 之 甲 烷 菌 株 Methanobacterium subterraneumDSM11074------------------------------------------------------------------------------ 33圖 六 、 甲 烷 之 氣 相 層 析 圖 。 甲 烷 的 滯 留 時 間 為 1.152 分 鐘 ----------------------------- 34圖 七 、 由 荷 花 池 底 泥 培 養 出 來 之 甲 烷 產 生 菌 FJ10 顯 微 鏡 照 片 (A); 甲 烷 產 生 菌FJ10 之 甲 烷 氣 相 層 析 圖 , 甲 烷 的 滯 留 時 間 為 1.632 分 鐘---------------------------------------------------------------------------------------------35圖 八 、 由 金 門 海 岸 底 泥 培 養 出 來 之 甲 烷 產 生 菌 KM3 顯 微 鏡 照 片 (A); 甲 烷 產 生菌 KM3 之 甲 烷 氣 相 層 析 圖 , 甲 烷 的 滯 留 時 間 為 1.612 分 鐘 ----------------- 36圖 九 、 甲 烷 量 與 其 氣 相 層 析 儀 積 分 面 積 之 線 性 關 係 ------------------------------------ 37圖 十 、Yeast extract 濃 度 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響 ------------------------- 38圖 十 一 、pH 值 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響 ------------------------------------ 39圖 十 二 、 溫 度 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響 -------------------------------------- 40圖 十 三 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 長 情 形 (A) 生 產 甲 烷 (B) ------------------------------------ 41圖 十 四 、 在 高 壓 培 養 鋼 筒 中 100 atm 高 壓 下 甲 烷 產 生 菌 FJ10 之 培 養 。(A): 設定 為 100 atm 高 壓 之 高 壓 培 養 鋼 筒 ;(B): 壓 力 表 顯 示 100 atm;(C):甲 烷 產 生 菌 FJ10 培 養 瓶 之 橡 膠 塞 和 鋁 蓋 發 生 嚴 重 變 形 --------------------42圖 十 五 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 培 養 於 壓 力 1 atm(□) 及 100 atm(■) 下 培 養 瓶headspace 中 之 甲 烷 產 量 。 實 驗 之 培 養 瓶 容 積 30 ml, 包 含 培 養 液 29.7 ml

和 headspace 0.3 ml( 充 滿 H 2 +CO 2 (80:20)), 培 養 溫 度 40℃------------- 43

表 目 錄內 容 頁 數表 一 、 甲 烷 菌 之 FL 培 養 基 -------------------------------------------------------------------- 44表 二 、Trace element solution------------------------------------------------------------------- 44表 三 、Vitamin solution-------------------------------------------------------------------------- 45表 四 、Fractional Factorial Design 探 討 影 響 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷之 主 要 因 子 ------------------------------------------------------------------------------ 46表 五 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 之 Fractional Factorial Design 影 響 因子 之 P 值 ------------------------------------------------------------------------------- 47表 六 、 修 正 之 FL 培 養 基 ----------------------------------------------------------------------- 48表 七 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 之 生 長 情 形 和 甲 烷 生 產 ------------------------------------------ 48表 八 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 培 養 於 壓 力 1 atm 及 100 atm 下 之 甲 烷 產 量 --------------- 48

附 件 目 錄內 容 頁 數附 件 一 、Fractional Factorial Design 探 討 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 之影 響 因 子 的 ANOVA 統 計 分 析 ----------------------------------------------------- 53附 件 二 、95 年 度 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 期 初 審 查 意 見 回 覆 表 ------------------- 64附 件 三 、95 年 度 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 期 中 報 告 審 查 意 見 回 覆 表 ------------ 66附 件 四 、95 年 度 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 期 末 報 告 審 查 意 見 回 覆 表 ------------ 70附 件 五 、 行 政 院 環 境 保 護 署 「95 年 度 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 結 案 報 告 確 認 表 74附 件 六 、95 年 度 「 挑 戰 二 00 八 : 國 家 發 展 重 點 計 畫 」 期 末 成 果 報 告 ---------------- 76附 件 七 、 計 畫 期 末 簡 報 投 影 片 資 料 ---------------------------------------------------------- 80附 件 八 、「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 調 查 問 卷 ---------------------------------------------- 98

報 告 大 綱 ( 各 章 節 內 容 之 簡 短 介 紹 )第 一 部 分 : 現 場 或 實 際 技 術 或 設 備 測 試 報 告一 、 研 究 緣 起近 年 來 CO 2 之 處 理 與 資 源 性 利 用 已 成 為 全 球 新 興 環 境 技 術 研 發 方 向 , 利 用甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 是 一 項 值 得 研發 之 新 穎 性 技 術 。 未 來 能 源 生 產 相 關 技 術 預 計 將 普 遍 採 用 汽 化 複 循 環 發 電 方 式 ,因 此 燃 燒 所 排 放 之 CO 2 捕 獲 、 分 離 和 濃 縮 之 成 本 將 大 大 降 低 , 大 量 CO 2 儲 存 於深 地 層 的 方 式 將 會 普 遍 採 用 。 本 計 畫 所 規 劃 主 要 在 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 之 前 瞻 技 術 , 此 技 術 最 後 發 展 成 將 封 存於 深 地 層 中 無 用 之 CO 2 無 機 碳 源 轉 換 成 甲 烷 天 然 氣 田 , 經 過 一 段 時 間 當 生 產 足夠 天 然 氣 甲 烷 之 後 , 此 地 層 內 之 充 滿 甲 烷 , 可 以 開 採 作 為 能 源 使 用 。二 、 計 畫 目 的本 計 畫 為 第 一 年 度 之 研 究 , 主 要 目 的 在 開 發 於 高 壓 100 atm 環 境 下 甲 烷 菌 轉換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 基 礎 技 術 。三 、 文 獻 回 顧在 解 決 大 量 CO 2 問 題 上 會 想 到 將 大 量 CO 2 注 入 深 地 層 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤田 內 , 主 要 是 開 採 公 司 實 際 應 用 此 技 術 進 行 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤 田 中 殘 餘 原 油 或天 然 氣 之 回 收 , 即 所 謂 enhanced oil recovery(EOR) 或 enhanced coal bed methanerecovery(ECBM), 已 行 之 多 年 , 並 且 有 多 個 成 功 的 例 子 。 美 國 能 源 部 之 國 家 實驗 室 之 ㄧ 的 The National Energy Technology Laboratory (NETL) 亦 已 規 劃 有 利 用 枯竭 油 田 、 氣 田 、 深 地 層 不 透 氣 空 間 、saline formation, 進 行 大 量 CO 2 儲 存 , 這 些計 畫 主 要 由 Battelle Memorial Institute 所 領 導 , 目 的 在 利 用 大 量 CO 2 進 行 殘 餘 原油 回 收 , 同 時 處 理 大 量 CO 2 , 其 重 點 在 評 估 技 術 可 行 性 , 經 濟 可 行 性 , 以 及 公 眾接 受 度 , 各 個 執 行 之 計 畫 內 容 和 地 點 可 以 從 以 下 網 址 找 到 詳 細 資 料 和 執 行 狀 況 :( http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/partnerships/phase2/phase2_midwest.html)。 經 過 很 多 研 究 分 析 結 果 發 現 , 這 些 深 地 層 之 油 田 、 氣 田 、 煤 田 、salineformations、 某 些 deep aquifers、shale zones 等 實 際 充 滿 了 很 豐 富 的 有 機 物 , 對

於 存 在 這 些 深 地 層 中 利 用 有 機 物 而 生 存 的 微 生 物 有 很 多 篇 文 獻 探 討 , 由 以 上 的 研究 結 果 應 可 推 論 得 利 用 甲 烷 菌 進 行 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並生 產 甲 烷 能 源 , 是 具 有 其 可 行 性 的 研 究 計 畫 , 而 其 中 甲 烷 菌 所 使 用 的 氫 氣 應 可 來自 於 有 機 物 一 連 串 氧 化 過 程 中 微 生 物 所 產 生 的 氫 氣 。 另 外 , 一 些 研 究 成 果 也 證 明深 地 層 中 地 質 化 學 反 應 可 以 自 發 性 產 生 大 量 氫 氣 (H 2 ), 提 供 給 甲 烷 菌 利 用 生 產大 量 甲 烷 天 然 氣 。四 、 執 行 方 法研 究 先 進 行 利 用 無 機 碳 源 甲 烷 菌 之 培 養 與 篩 選 , 接 著 探 討 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳源 之 生 長 影 響 因 子 , 以 瞭 解 甲 烷 菌 能 強 力 轉 換 無 機 碳 源 並 生 長 之 影 響 因 素 , 並 分析 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 的 能 力 , 最 後 評 估 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 之 生 長 與轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 能 力 , 以 作 為 在 深 地 層 中 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 無 機 碳 源 轉換 成 甲 烷 能 源 之 可 行 性 , 整 合 各 研 究 結 果 建 立 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 轉 換 無 機 碳 源生 產 甲 烷 之 技 術 條 件 。五 、 工 作 內 容 與 執 行 成 果1、 已 獲 得 5 個 淡 水 性 甲 烷 產 生 菌 FJ01、03、07、10 和 14, 以 及 4 個 海 水 性 甲烷 產 生 菌 KM1、2、3、5 和 9, 其 中 甲 烷 產 生 菌 FJ10 選 為 本 研 究 後 續 之 實 驗用 。2、 利 用 氣 相 層 析 儀 建 立 甲 烷 分 析 技 術 , 甲 烷 量 與 其 積 分 面 積 有 很 好 的 線 性 關 係 :R 2 = 0.999; 其 直 線 方 程 式 為 y =6×10 -5 x + 0.4671,y 為 甲 烷 濃 度(µmole-CH 4 /ml-gas),x 為 積 分 面 積 。3、 利 用 fractional fractorial design 實 驗 設 計 方 法 , 發 現 yeast extract 表 現 高 顯 著正 向 影 響 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 。 而 yeast extract 在 濃 度 5.0 g/L時 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 有 最 高 之 甲 烷 生 產 量 。4、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 於 pH 為 8.0 時 有 最 高 之 甲 烷 生 產 量 。 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 生長 溫 度 40 o C 時 有 最 高 之 甲 烷 生 產 量 。5、 在 含 有 150 ml 培 養 基 之 250 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 之 最 佳甲 烷 生 產 率 為 1.452 µmole-CH 4 /ml-medium/day。

6、 設 計 出 高 壓 培 養 鋼 筒 , 其 內 部 最 大 容 積 為 500 cm 3 ( 約 可 容 納 500 ml 的 水 )。7、 在 含 有 29.7 ml 培 養 基 之 30 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100 atm 和 1 atm下 培 養 之 甲 烷 生 產 率 分 別 為 1.075µmole-CH 4 /ml-medium/day 和0.976µmole-CH 4 /ml-medium/day。8、 由 此 研 究 成 果 , 基 礎 上 可 描 繪 出 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100 atm 高 壓 環 境 下 轉 換無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 條 件 : 培 養 環 境 中 需 有 H 2 和 CO 2 、 最 佳 酸 鹼 值 pH 約 為7~8、 最 佳 溫 度 為 40℃、 壓 力 至 少 可 達 100 atm。六 、 實 際 預 定 進 度 及 查 核 點 說 明本 計 劃 預 定 進 度 內 容 和 查 核 點 包 括 :■95 年 11 月 : 完 成 甲 烷 菌 之 活 化 工 作 與 前 培 養■95 年 12 月 : 篩 選 出 利 用 無 機 碳 源 之 甲 烷 菌■96 年 1 月 :■96 年 2 月 :完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子 氮 源 、 鎂 、 鐵 研 究完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子 溫 度 、pH 值 、 鹽 度NaCl 研 究■96 年 3 月 :■96 年 4 月 :■96 年 5 月 :■96 年 6 月 :■96 年 7 月 :建 立 甲 烷 分 析 技 術完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之 分 析高 壓 培 養 鋼 筒 之 系 統 維 修 及 完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 下 之 前 培 養完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 下 之 生 長 研 究完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之 分 析並 建 立 其 技 術 條 件■96 年 8 月 :計 畫 成 果 報 告七 、 檢 討 與 建 議藉 由 此 計 畫 之 開 始 , 希 望 能 得 到 政 府 相 關 單 位 的 重 視 與 持 續 支 持 , 亦 希 望 能擴 大 國 內 產 、 學 、 研 各 界 之 研 究 範 圍 , 使 得 我 國 在 CO 2 利 用 技 術 上 的 發 展 能 居於 世 界 重 要 地 位 。 技 術 後 續 承 接 、 專 利 及 智 慧 財 產 權 評 估 、 規 劃 與 應 用 、 未 來 市場 規 劃 分 析 及 經 濟 性 評 估 須 進 一 步 由 政 府 幫 忙 配 合 經 費 和 人 才 的 努 力 。

八 、 參 考 文 獻列 出 本 研 究 計 畫 所 參 考 之 文 獻 。九 、 計 畫 報 告 之 圖列 出 本 研 究 計 畫 相 關 之 圖 。十 、 計 畫 報 告 之 表列 出 本 研 究 計 畫 相 關 之 表 。十 一 、 附 件列 出 本 研 究 計 畫 相 關 之 附 件 。第 二 部 分 : 技 術 或 設 備 應 用 推 廣 可 行 性 評 估 報 告一 、 技 術 可 行 性 評 估由 本 研 究 成 果 得 知 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100 atm 類 似 深 地 層 高 壓 條 件 下 , 其生 長 情 形 與 在 常 壓 下 並 沒 有 顯 著 不 同 , 而 其 FJ10 在 100 atm 和 1 atm 下 培 養 之 甲烷 生 產 率 分 別 為 1.075 μ mole-CH 4 /ml-medium/day 和 0.976 μmole-CH 4 /ml-medium/day, 此 結 果 證 實 達 到 本 研 究 計 畫 第 一 年 規 劃 之 預 期 目 標 ,亦 顯 示 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 天 然氣 , 有 其 可 行 性 。 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 , 並 生產 甲 烷 天 然 氣 , 在 技 術 上 氫 氣 的 提 供 是 一 個 重 要 的 因 子 , 深 地 層 之 油 田 、 氣 田 、煤 田 、saline formations、 某 些 deep aquifers、shale zones 等 實 際 充 滿 了 很 豐 富的 有 機 物 和 各 種 代 謝 微 生 物 群 , 在 有 機 物 代 謝 過 程 中 常 有 氫 氣 的 產 生 。 另 外 , 一些 研 究 成 果 也 證 明 深 地 層 中 地 質 化 學 反 應 可 以 自 發 性 產 生 大 量 氫 氣 , 可 以 提 供 給甲 烷 菌 利 用 還 原 CO 2 生 產 大 量 甲 烷 天 然 氣 。二 、 經 濟 可 行 性 評 估以 第 一 年 之 技 術 成 果 來 評 估 整 體 計 畫 技 術 成 果 實 施 之 經 濟 可 行 性 , 確 是 不 容

易 。 但 是 由 一 些 研 究 報 告 顯 示 , 將 微 生 物 注 入 深 地 層 中 的 成 本 不 是 很 高 , 基 本 上甲 烷 菌 是 自 營 性 細 菌 , 所 需 的 營 養 鹽 主 要 是 一 些 無 機 物 , 探 究 深 地 層 油 田 、 氣 田 、煤 田 、saline formations、 某 些 deep aquifers、shale zones 中 的 有 機 物 和 礦 物 , 較缺 乏 也 許 是 氮 源 NH 4 Cl, 因 此 須 同 時 將 氮 源 NH 4 Cl 和 甲 烷 菌 培 養 液 同 時 注 入 深地 層 中 , 此 程 序 所 花 費 成 本 應 不 會 很 高 , 或 許 與 CO 2 地 下 注 入 成 本 3~10 USD/tone(Rubin & Rao, 2003) 類 似 , 甲 烷 菌 注 入 地 層 之 後 , 它 們 就 自 行 代 謝 活 化 生 產 甲烷 , 這 也 是 一 些 石 油 公 司 實 際 將 微 生 物 注 入 枯 竭 深 地 層 油 田 、 氣 田 、 煤 田 中 進 行殘 餘 原 油 或 天 然 氣 回 收 的 主 要 原 因 , 成 本 很 低 。三 、 應 用 推 廣 可 能 遭 遇 之 困 難 以 及 解 決 對 策就 目 前 國 內 外 經 濟 和 技 術 發 展 狀 況 而 言 , 產 業 要 實 際 進 行 大 量 CO 2 減 量 處理 仍 有 一 段 長 距 離 , 唯 有 各 國 在 國 際 環 境 保 護 壓 力 下 和 利 用 此 技 術 具 有 實 質 之 經濟 效 益 下 , 此 技 術 之 應 用 推 廣 較 易 進 行 。 另 外 , 財 務 上 尚 需 足 夠 經 費 之 支 持 , 用於 發 展 此 完 整 技 術 之 研 發 , 因 此 希 望 政 府 相 關 機 構 和 產 業 界 能 持 續 投 入 , 進 行 實際 應 用 技 術 開 發 , 完 成 商 業 模 式 。

的 技 術 方 面 設 立 一 個 完 整 的 「CO 2 固 定 及 利 用 計 畫 中 心 (Project Center for CO 2Fixation and Utilization)」 來 推 動 所 有 相 關 計 畫 , 此 計 畫 中 心 之 總 秘 書 長 及 副 總 秘書 長 分 別 由 Shimizu 和 Shigemori 博 士 擔 任 , 組 織 下 有 研 發 策 略 及 計 畫 推 動 委 員會 , 委 員 會 成 員 由 日 本 主 要 大 學 和 研 究 機 構 ( 如 東 京 大 學 、 關 西 大 學 、Shikoku 國立 工 業 研 究 院 、RITE 之 Kyoto 實 驗 室 等 ) 以 及 產 業 界 ( 如 Mitsubishi ChemicalCorporation、Hitachi, Ltd.、Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.、MitsuiEngineering & Shipbuilding Co., Ltd.、Kawasaki Heavy Industries, Ltd.、SumitomoHeavy Industries, Ltd.、Tokyo Engineering corporation、Mitsubishi Heavy Industries,Ltd.、Taisei Corporation、Hitachi Zosen Corporation、Asahi Glass Co.、MarineBiotechnology Institute Co., Ltd.、Idemitsu Kosan Co., Ltd.、Nippon PetroleumRefining Co., Ltd.、Sumitomo Chemical Co., Ltd.、Okinawa Industry And TechnologyPromotion Association 等 ) 所 組 成 。RITE 所 推 動 之 生 物 性 利 用 CO 2 的 研 發 計 畫 目 前 已 有 多 項 成 果 , 主 要 包 括 以綠 藻 Botryococcus( 圖 一 ) 固 定 利 用 CO 2 生 產 再 生 性 油 脂 能 源 , 藻 類 Botryococcus油 脂 之 生 產 乃 是 利 用 CO 2 經 過 光 合 作 用 後 產 生 碳 水 化 合 物 , 進 一 步 經 醣 解 作 用(glycolysis) 產 生 乙 酸 (CH 3 COOH), 然 後 在 經 脂 肪 酸 生 合 成 步 驟 而 產 生 脂 肪 酸(CH 3 (CH 2 ) n COOH))。 脂 肪 酸 生 合 成 步 驟 如 下 所 示 :CO 2 + H 2 O → → → (CH 2 O) n → → → CH 3 COOH →→→ CH 3 (CH 2 ) nCOOH綠 藻 Botryococcus braunii 細 胞 所 生 產 之 油 類 分 析 發 現 , 至 少 有 三 類 不 同 之 油 脂(Metzger et al., 1985, 1986, 1988): 第 一 類 (the A race) 為 直 鏈 之 alkadienes 和alkatreenes, 含 有 奇 數 個 碳 , 碳 數 由 23 至 31, 第 二 類 (the B race) 為 具 有 支 鏈 之triterpenoids, 又 稱 為 botryococcenes, 化 學 式 為 C n H 2n-10 ,n = 30~37, 第 三 類 (theL race) 為 tetraterpenoid 和 lycopadiene (Metzger et al., 1990); 在 研 究 計 畫 中 所 篩 選到 之 Botryococcus braunii SI-30 是 產 油 最 多 的 藻 株 , 另 外 Okada et al. (1995) 由日 本 東 京 附 近 Yamanaka 湖 、 東 京 大 學 Yayoi 校 園 水 池 、Kawaguchi 湖 中 亦 分 離出 4 株 Botryococcus braunii, 探 討 其 生 產 油 類 之 情 形 發 現 , 其 中 1 藻 株 含 有 佔 總細 胞 乾 重 16.1% 之 alkadienes 油 , 而 其 他 3 個 藻 株 皆 生 產 botryococcenes 油 類 ,產 量 為 總 細 胞 乾 重 之 9.7~37.9%。 另 外 , 日 本 RITE 所 推 動 之 生 物 性 利 用 CO 2 研發 計 畫 主 要 成 果 尚 包 括 由 自 然 環 境 中 篩 選 獲 得 耐 高 濃 度 CO 2 之 藻 類 、 篩 選 耐 高

濃 度 CO 2 之 高 溫 藻 類 、 由 海 洋 熱 泉 中 分 離 之 綠 藻 Chlorella 的 特 性 分 析 與 鑑 定 、開 發 出 藻 類 高 密 度 培 養 技 術 及 培 養 系 統 、 利 用 藻 類 培 養 系 統 固 定 火 力 發 電 廠 煙 道氣 中 CO 2 之 技 術 、 建 構 藻 類 酵 素 carbonic anhydrase 基 因 在 大 腸 桿 菌 之 表 現 系 統 、利 用 藻 類 生 產 細 胞 外 多 醣 體 、 藻 類 作 為 建 築 材 料 的 應 用 、 設 計 出 多 種 光 合 生 物 反應 器 等 等 ( 請 參 考 RITE 網 址 http://www.rite.or.jp)。Kodama et al. (1993) 由 日 本Kamaishi 海 域 中 , 分 離 出 耐 高 濃 度 CO 2 的 海 洋 綠 藻 Chlorococcum littorale, 經 過馴 養 , 此 藻 種 能 生 長 於 60% CO 2 濃 度 的 環 境 中 。Kodama et al. (1993) 對Chlorococcum littorale 的 研 究 發 現 , 在 5 公 升 培 養 槽 中 ,25 o C 溫 度 ,pH 4.0-6.5,1.5% NaCl,CO 2 分 壓 為 0.05 時 , 其 最 大 生 長 速 率 為 0.4 克 / 公 升 / 天 , 其 最 大 生 長量 為 4.9 克 / 公 升 / 天 。Kurano et al. (1995) 進 一 步 對 海 洋 綠 藻 Chlorococcum littorale的 研 究 指 出 ,Chlorococcum littorale 在 20 公 升 反 應 槽 中 , 固 定 CO 2 量 為 0.85 克 /公 升 / 天 。Ikemoto et al. (1995) 對 海 洋 綠 藻 Chlorococcum littorale 進 一 步 研 究 發現 , 其 固 定 CO 2 最 大 能 力 為 4 克 / 公 升 / 天 。Hayashi et al. (1994) 由 泰 國 北 部 溫 泉中 出 離 出 3 株 嗜 高 溫 藍 綠 藻 Chrococcidiopsis , 它 們 最 適 生 長 溫 度 為 50 o C, 其 中Chrococcidiopsis TS-821 可 在 濃 度 10% CO 2 下 生 長 , 當 進 一 步 研 究 時 發 現Chrococcidiopsis TS-821 亦 能 利 用 濃 度 15-20% 的 CO 2 作 為 生 長 碳 源 (Nobuhiro etal., 1995), 這 些 嗜 高 溫 藍 綠 藻 將 非 常 有 可 能 應 用 在 高 溫 環 境 下 進 行 CO 2 的 固 定 工作 。 耐 40 o C 之 高 溫 綠 藻 Scenedesmus strain, 能 在 濃 度 20% CO 2 環 境 下 快 速 生 長(Hanagata et al., 1994)。 其 他 藻 類 如 Prasinococcus capsulatus (Kurano et al.,1995)、Emiliania huxeyi (Matsunaga, 1994)、Nannochloropsis (Matsunaga, 1994) 等 ,以 及 嗜 高 溫 紅 藻 Cyanidium caldarium、Galdieria partita 和 Cyanidioschyzonmelorae (Kurano et al., 1995) 亦 有 利 用 進 行 固 定 CO 2 之 研 究 。 有 關 生 物 固 定 CO 2方 面 ,Dewinder(1990) 曾 利 用 抗 乾 旱 性 微 生 物 探 討 去 水 化 及 離 子 濃 度 對 CO 2固 定 效 率 。Schnackenberg(1996) 等 曾 利 用 耐 高 溫 的 marine green alga 及 Chlorellavulgaris 藻 類 將 CO 2 固 定 。 國 內 呂 誌 翼 等 (2004,2005) 分 別 利 用 藻 類 Chlorella 和Microcystis 來 固 定 CO 2 , 並 以 藻 類 的 生 長 動 力 模 式 、 生 長 因 子 及 光 合 生 物 反 應 器等 因 子 , 探 討 CO 2 利 用 及 轉 化 代 謝 物 microcystins 效 率 ; 王 敏 盈 等 (1999) 曾 利 用串 聯 式 光 反 應 器 培 養 魚 腥 藻 及 小 球 藻 , 以 探 討 其 對 CO 2 固 定 效 率 及 藻 類 生 質 生長 速 率 。 林 國 銓 (2000) 以 林 業 試 驗 所 六 龜 試 驗 林 台 灣 杉 造 林 地 為 對 象 , 並 自 15及 25 齡 級 的 台 灣 山 人 工 林 進 行 伐 木 取 樣 (38 株 ), 利 用 回 歸 式 估 算 台 灣 杉 的 生 物

量 , 以 探 究 其 對 CO 2 的 吸 收 量 。二 氧 化 碳 處 理 之 經 濟 成 本 分 析 :有 關 二 氧 化 碳 處 理 之 經 濟 成 本 分 析 部 份 資 料 參 考 自 台 灣 科 技 大 學 顧 洋 教 授實 驗 室 整 理 之 資 料 。 本 報 告 將 探 討 CO 2 儲 存 法 和 CO 2 生 物 固 定 法 之 成 本 分 析 ,CO 2 儲 存 法 主 要 包 括 地 質 儲 存 法 和 海 洋 儲 存 法 ;CO 2 生 物 固 定 法 主 要 包 括 海 洋 生物 固 定 法 和 植 物 固 定 法 。CO 2 之 地 質 儲 存 法 是 將 CO 2 儲 存 於 廢 油 田 、 廢 煤 田 、 廢 天 然 氣 井 和 封 閉 地 質岩 層 ,CO 2 地 質 儲 存 法 之 關 鍵 技 術 包 括 捕 獲 (capture)、 壓 縮 (compression)、 運輸 (pipeline transport) 和 地 下 注 入 (underground injection), 其 成 本 分 析 ( 以 美元 USD 計 算 ) 分 別 為 捕 獲 和 壓 縮 18~41 USD/tone(Rubin & Rao, 2003)、 運 輸0.4~13 USD/tone/100 km(Freeman et al., 2002) 和 地 下 注 入 3~10 USD/tone(Rubin& Rao, 2003)。 捕 獲 之 後 的 CO 2 純 度 為 85~90%, 需 將 其 加 壓 至 壓 力 為 110 bar 才可 輸 送 , 而 輸 送 管 線 壓 力 為 80~110 bar, 注 入 狀 態 為 溫 度 31 o C、 壓 力 73 bar、 密度 0.6~0.8 g/cm 3 的 液 體 CO 2 , 而 注 入 深 度 在 800~1000 m 並 且 具 有 阻 絕 功 能 之 背斜 不 透 氣 地 質 結 構 , 而 此 地 質 結 構 下 方 要 具 有 流 體 儲 存 的 空 間 。 另 外 ,CO 2 之 地質 儲 存 需 要 建 立 長 期 監 控 技 術 , 了 解 儲 存 之 CO 2 是 否 有 逸 散 情 形 。CO 2 之 海 洋 儲 存 法 是 將 CO 2 注 入 海 洋 中 以 ” CO 2 湖 泊 ” 的 方 式 將 CO 2 儲 存於 深 海 中 , 或 是 以 ” 稀 釋 儲 存 ” 的 概 念 將 CO 2 溶 解 於 海 水 中 。 以 ” CO 2 湖 泊 ”的 方 式 將 CO 2 儲 存 於 深 海 中 之 關 鍵 技 術 包 括 捕 獲 (capture)、 壓 縮 (compression)、運 輸 (pipeline transport) 和 深 海 注 入 (injection), 有 關 捕 獲 和 壓 縮 之 成 本 仍 為18~41 USD/tone, 但 運 輸 方 式 主 要 採 用 運 輸 船 法 , 是 目 前 最 有 效 率 且 是 我 國 適 用性 較 高 的 運 輸 方 式 , 捕 獲 之 後 的 CO 2 純 度 為 85~90%, 加 壓 至 壓 力 為 6 bar, 溫 度-55 o C 運 送 , 利 用 拖 曳 管 船 將 壓 縮 的 CO 2 液 體 運 輸 至 1000~1500 m 深 海 儲 存 ,CO 2深 海 處 置 成 本 約 1.95 USD/tone(IEA, 2002)。 但 是 電 廠 若 欲 進 行 此 CO 2 處 理 技 術需 加 裝 CO 2 防 治 設 備 , 其 總 發 電 量 成 本 將 從 新 台 幣 1.6 NTD/kWh 增 加 為 2.4NTD/kWh, 約 佔 總 發 電 量 成 本 的 三 分 之 ㄧ。 但 是 CO 2 之 海 洋 儲 存 有 環 境 衝 擊 之憂 慮 , 例 如 海 水 會 酸 化 而 抑 制 海 洋 生 物 之 生 長 ; 可 能 外 洩 時 對 生 態 的 影 響 將 不 可

估 計 ; 海 水 中 CO 2 增 加 可 能 導 致 海 洋 動 物 殼 中 的 鈣 含 量 損 失 25~45%。CO 2 生 物 固 定 法 之 植 物 固 定 乃 是 藉 由 林 木 本 身 生 理 特 性 進 行 光 合 作 用 吸 收CO 2 , 將 所 吸 收 之 CO 2 轉 化 為 有 機 碳 儲 存 於 植 物 體 內 。 但 是 影 響 光 合 作 用 的 因 素很 多 , 例 如 CO 2 濃 度 、 光 、 溫 度 、 水 分 、 樹 種 、 樹 齡 、 呼 吸 作 用 、 蒸 散 作 用 …等 。Sedjo 曾 試 算 造 林 對 於 CO 2 的 固 定 量 , 經 過 分 析 發 現 在 年 平 均 生 產 量 為 15 m 3材 積 / 公 頃 的 人 工 林 ,1 m 3 材 積 可 以 吸 收 0.26 公 噸 的 CO 2 。 而 Brown et al. 估 計 一般 人 工 林 吸 收 CO 2 最 多 的 樹 齡 位 於 1~10 年 生 。 造 林 所 需 之 成 本 則 與 樹 種 、 土 地 、人 工 、 養 份 、 維 護 … 等 有 關 。CO 2 生 物 固 定 法 之 海 洋 生 物 固 定 主 要 是 利 用 海 洋 中 大 量 藻 類 或 光 合 性 浮 游生 物 來 達 到 固 定 CO 2 的 目 的 ,Markels(2000) 發 表 專 利 「Method of sequesteringcarbon dioxide」 中 提 出 有 關 在 海 面 施 加 肥 料 , 使 藻 類 或 光 合 性 浮 游 生 物 大 量 繁 殖來 固 定 大 量 CO 2 。 根 據 Markels 的 評 估 , 如 果 每 年 要 去 除 20 億 噸 CO 2 必 須 要 在140,000 平 方 英 哩 的 海 面 上 施 放 700,000 噸 肥 料 , 成 本 分 析 : 假 設 肥 料 供 應 的 成本 為 5,000 USD/ 公 噸 , 則 每 年 需 要 35 億 美 元 成 本 , 若 只 以 肥 料 為 成 本 , 則 處 理每 噸 CO 2 需 要 1.75 美 元 。CO 2 海 洋 生 物 固 定 法 仍 有 環 境 衝 擊 的 憂 慮 , 投 入 之 肥料 可 能 成 為 另 一 種 環 境 汙 染 , 而 所 大 量 繁 殖 出 來 的 生 物 是 否 預 期 之 生 物 群 亦 值 得探 討 。思 考 因 應 溫 室 效 應 問 題 除 了 可 以 從 社 會 經 濟 方 面 ( 例 如 藉 由 行 為 、 生 活 方式 、 社 會 結 構 和 體 制 等 等 ) 和 經 濟 潛 力 ( 例 如 藉 由 市 場 建 立 、 減 少 市 場 失 靈 、 增加 財 稅 誘 因 制 度 等 等 ) 訂 定 適 當 策 略 之 外 , 亦 必 須 從 技 術 減 量 方 面 著 手 。 技 術 減量 主 要 包 含 新 能 源 之 開 發 和 溫 室 氣 體 減 量 處 理 : 新 能 源 開 發 主 要 有 生 質 能 源 之 開發 、 沼 氣 甲 烷 開 發 、 地 熱 發 電 開 發 、 風 力 發 電 開 發 、 太 陽 能 之 開 發 、 海 洋 能 ( 例如 潮 汐 、 波 浪 、 海 洋 溫 差 、 海 流 等 ) 之 開 發 、 核 能 開 發 。 溫 室 氣 體 減 量 處 理 主 要在 研 發 CO 2 固 定 或 儲 存 技 術 、 節 能 技 術 開 發 、 清 潔 技 術 開 發 、 提 昇 能 源 效 率 技術 開 發 等 。 有 關 CO 2 固 定 或 儲 存 技 術 之 研 發 , 經 過 約 10 年 來 之 技 術 研 究 發 展 、安 全 性 評 估 和 監 測 技 術 發 展 , 已 能 確 定 地 質 儲 存 是 一 種 能 大 量 減 量 CO 2 的 可 行方 法 , 目 前 國 際 間 各 主 要 工 業 國 家 皆 視 CO 2 地 質 儲 存 為 未 來 主 要 CO 2 減 量 處 理

方 法 之 ㄧ。 由 ” 二 氧 化 碳 處 理 之 經 濟 成 本 分 析 ” 知 道 CO 2 地 質 儲 存 法 之 關 鍵 技術 包 括 捕 獲 (capture)、 壓 縮 (compression)、 運 輸 (pipeline transport) 和 地 下 注入 (underground injection), 其 中 捕 獲 和 壓 縮 所 耗 費 之 成 本 最 多 , 由 於 能 源 工 業為 CO 2 主 要 排 放 源 , 因 此 於 2003 年 10 月 在 法 國 召 開 之 國 際 能 源 署 溫 室 氣 體 計畫 第 24 次 執 行 委 員 會 即 指 出 , 配 合 CO 2 地 質 儲 存 之 下 , 同 時 必 須 發 展 能 源 燃 燒技 術 以 最 有 效 率 及 低 經 濟 成 本 捕 捉 和 濃 縮 燃 燒 時 所 排 放 之 CO 2 , 目 前 CO 2 地 質儲 存 技 術 發 展 漸 趨 成 熟 , 發 表 文 獻 已 很 多 , 目 前 及 未 來 研 發 方 向 已 集 中 在 最 有 效率 及 低 經 濟 成 本 捕 獲 和 濃 縮 燃 燒 時 所 排 放 CO 2 之 能 源 燃 燒 技 術 。新 式 能 源 燃 燒 技 術 - 汽 化 複 循 環 發 電 方 式 (IGCC) 與 二 氧 化 碳 處 理有 關 能 源 燃 燒 技 術 目 前 普 遍 採 用 將 化 石 燃 料 直 接 在 空 氣 中 燃 燒 , 此 技 術 所 產生 之 煙 道 氣 中 CO 2 濃 度 在 3~15%, 依 存 於 燃 料 中 碳 含 量 及 燃 燒 程 序 所 需 過 剩 空氣 量 , 由 煙 道 氣 利 用 化 學 或 物 理 方 法 分 離 CO 2 , 其 經 濟 成 本 昂 貴 並 耗 費 能 源 。 目前 及 未 來 能 源 燃 燒 技 術 將 克 服 以 上 缺 點 , 並 且 可 以 提 昇 燃 燒 效 率 增 加 更 多 能 源 ,因 此 能 源 燃 燒 技 術 將 以 發 展 汽 化 複 循 環 發 電 方 式 (IGCC) 為 主 , 汽 化 複 循 環 發電 方 式 對 於 CO 2 之 捕 獲 乃 採 取 燃 燒 前 捕 獲 分 離 方 式 ( 圖 二 ), 此 技 術 之 操 作 原 理係 採 首 先 將 燃 料 與 氧 氣 ( 或 空 氣 ) 進 行 反 應 以 製 備 CO 和 H 2 , 繼 而 將 CO 導 入 觸酶 反 應 器 ( 亦 或 稱 之 為 Shift 轉 換 器 ) 中 , 以 與 其 它 成 份 蒸 氣 進 行 反 應 , 進 而 可轉 化 成 CO 2 和 H 2 , 此 時 可 將 CO 2 予 以 捕 獲 , 至 於 H 2 成 份 則 可 充 當 氣 渦 輪 機 複 循環 發 發 電 廠 (gas turbine combined cycle plant) 的 燃 料 , 不 論 針 對 煤 炭 、 石 油 、天 然 氣 或 其 它 生 質 能 源 而 言 , 基 本 上 其 操 作 原 理 大 致 上 相 類 似 。 此 方 式 可 以 有 效提 高 CO 2 的 濃 度 和 壓 力 , 燃 燒 前 脫 碳 程 序 轉 化 反 應 裝 置 後 之 CO 2 濃 度 約 為25~40%, 壓 力 約 為 2.5~5 MPa(25~50 atm),CO 2 分 壓 相 當 高 有 利 於 CO 2 分 離 回收 , 因 而 相 關 CO 2 捕 獲 分 離 設 備 將 可 予 以 小 型 化 , 而 且 不 同 種 類 之 物 理 溶 劑 亦可 以 被 採 用 , 此 時 相 關 溶 劑 再 生 時 之 能 源 消 耗 將 可 在 有 效 降 低 , 使 注 入 深 地 質 前之 CO 2 捕 獲 、 分 離 和 濃 縮 之 成 本 大 大 降 低 , 亦 使 得 大 量 CO 2 地 質 儲 存 方 式 更 為可 行 ( 資 料 參 考 網 址 http://www.netl.doe.gov)。 最 近 歐 盟 的 BP 集 團 和 相 關 股 東包 括 ConocoPhilips、Shell Transport & Trading Co.、Scottish and Southern Energy等 公 司 共 同 宣 佈 , 將 花 費 600 百 萬 美 元 於 蘇 格 蘭 的 Peterhead 建 造 一 座 350 MW的 淨 能 電 廠 , 預 計 於 2009 年 正 式 運 轉 。 該 淨 能 電 廠 係 將 採 用 天 然 氣 預 先 予 以 轉

化 為 CO 2 和 H 2 氣 體 , 其 中 H 2 被 採 用 作 為 燃 料 ; 至 於 CO 2 則 將 以 管 路 輸 送 至 BP集 團 所 屬 Miller 油 田 ( 該 油 田 預 計 於 2007 年 宣 佈 廢 棄 ), 配 合 EOR(enhanced oilrecovery) 技 術 的 應 用 , 預 計 將 可 有 效 提 高 該 油 田 剩 下 之 產 油 能 力 達 40 百 萬 桶 以上 。 另 外 , 瑞 典 Vattrnfall 電 力 集 團 宣 佈 將 花 費 40 百 萬 歐 元 , 於 德 國 Spermberg建 立 一 座 以 氧 氣 - 燃 料 燃 燒 方 式 進 行 褐 煤 轉 換 電 廠 , 預 計 2008 年 進 行 運 轉 。 但 基於 該 電 廠 為 全 球 第 一 座 先 導 型 此 種 型 態 電 廠 , 因 此 設 計 上 並 不 提 供 電 力 而 僅 產 生熱 能 供 給 電 廠 自 身 的 需 求 使 用 , 至 於 電 廠 運 轉 所 產 生 之 高 純 度 CO 2 , 則 將 以 地 下封 存 方 式 來 進 行 儲 存 。由 近 年 來 及 未 來 規 劃 之 研 究 發 展 趨 勢 來 看 , 未 來 能 源 生 產 相 關 技 術 預 計 將 普遍 採 用 汽 化 複 循 環 發 電 方 式 , 因 此 燃 燒 所 排 放 之 CO 2 捕 獲 、 分 離 和 濃 縮 之 成 本將 大 大 降 低 , 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 的 方 式 將 會 普 遍 採 用 。 以 上 之 技 術 發 展 持續 成 熟 當 中 , 將 來 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 應 該 會 逐 漸 開 始 大 規 模 進 行 。 本 研 究計 畫 並 不 探 討 研 究 CO 2 之 捕 獲 分 離 或 是 CO 2 地 質 儲 存 技 術 , 這 些 技 術 已 有 很 多之 研 究 報 告 並 且 已 發 展 趨 近 成 熟 。 本 計 畫 所 規 劃 主 要 在 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 之 前 瞻 技 術 , 此 技 術 最 後 發 展 成 將封 存 於 深 地 層 中 無 用 之 CO 2 無 機 碳 源 轉 換 成 甲 烷 天 然 氣 田 , 經 過 一 段 時 間 當 生產 足 夠 天 然 氣 甲 烷 之 後 , 此 地 層 內 之 充 滿 甲 烷 , 可 以 開 採 作 為 能 源 使 用 。

二 、 計 畫 目 的大 量 CO 2 造 成 地 球 大 氣 環 境 嚴 重 污 染 及 改 變 , 但 就 環 境 綠 色 清 潔 技 術 而 言 ,大 量 CO 2 卻 是 ㄧ 項 可 利 用 的 資 源 ,CO 2 的 有 效 利 用 技 術 開 發 是 目 前 全 球 前 瞻 性 創新 研 究 的 一 大 主 題 。 未 來 能 源 生 產 相 關 技 術 預 計 將 普 遍 採 用 汽 化 複 循 環 發 電 方 式( 根 據 與 台 電 公 司 電 力 綜 合 研 究 所 聯 繫 所 得 資 料 ), 因 此 燃 燒 所 排 放 之 CO 2 捕獲 、 分 離 和 濃 縮 之 成 本 將 大 大 降 低 , 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 的 方 式 很 可 能 將 會普 遍 採 用 。 以 上 之 技 術 發 展 持 續 成 熟 當 中 , 將 來 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 很 可 能會 逐 漸 開 始 大 規 模 進 行 。 本 研 究 計 畫 並 不 探 討 研 究 CO 2 之 捕 獲 分 離 或 是 CO 2 地質 儲 存 技 術 , 這 些 技 術 已 有 很 多 之 研 究 報 告 並 且 已 發 展 趨 近 成 熟 。 本 計 畫 為 前 瞻新 穎 性 之 研 發 計 畫 , 最 終 目 的 在 研 究 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 之 前 瞻 技 術 , 此 技 術 最 後 希 望 能 發 展 成 將 封 存 於 深 地 層中 無 用 之 CO 2 無 機 碳 源 轉 換 成 甲 烷 天 然 氣 田 , 經 過 一 段 時 間 當 生 產 足 夠 天 然 氣甲 烷 之 後 , 此 地 層 內 之 充 滿 甲 烷 , 可 以 開 採 作 為 能 源 使 用 。本 計 畫 為 第 一 年 度 之 研 究 , 其 目 的 在 開 發 於 高 壓 環 境 下 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源生 產 甲 烷 之 基 礎 技 術 。 研 究 先 進 行 利 用 無 機 碳 源 甲 烷 菌 之 培 養 與 篩 選 , 接 著 探 討甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子 , 以 瞭 解 甲 烷 菌 能 強 力 轉 換 無 機 碳 源 並 生 長之 影 響 因 素 , 並 分 析 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 的 能 力 , 最 後 評 估 甲 烷 菌 在 高壓 環 境 下 之 生 長 與 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 能 力 , 以 作 為 在 深 地 層 中 甲 烷 菌 資 源化 利 用 無 機 碳 源 轉 換 成 甲 烷 能 源 之 可 行 性 , 整 合 各 研 究 結 果 建 立 甲 烷 菌 在 高 壓 環境 下 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 技 術 條 件 。 此 計 畫 之 成 果 未 來 將 移 轉 至 人 宇 生 物 科技 公 司 作 為 實 廠 化 設 計 及 其 經 濟 可 行 性 分 析 之 依 據 。

三 、 文 獻 回 顧有 關 CO 2 處 理 和 資 源 化 利 用 之 技 術 和 其 成 本 評 估 部 分 , 本 報 告 書 已 於 前 述之 研 究 緣 起 中 敘 述 。 本 計 畫 主 要 是 以 已 經 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 作 為 資 源 化 利用 技 術 研 發 的 對 象 , 最 終 目 的 在 利 用 甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 。 經 過 NCBI 之 pubmed 資 料 庫 、Google、Yahoo、 以 及其 它 期 刊 雜 誌 多 加 搜 尋 , 目 前 所 發 現 到 類 似 本 計 畫 研 究 開 發 之 技 術 文 獻 發 表 並 不多 , 較 多 的 文 獻 是 探 討 利 用 大 量 CO 2 注 入 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤 田 進 行 殘 餘 原 油或 天 然 氣 之 回 收 ; 另 外 , 亦 有 一 些 文 獻 研 究 ( 枯 竭 ) 油 田 、 氣 田 或 煤 田 中 之 微 生物 相 的 分 布 。在 解 決 大 量 CO 2 問 題 上 會 想 到 將 大 量 CO 2 注 入 深 地 層 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤田 內 , 主 要 是 開 採 公 司 實 際 應 用 此 技 術 進 行 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤 田 中 殘 餘 原 油 或天 然 氣 之 回 收 , 即 所 謂 enhanced oil recovery(EOR) 或 enhanced coal bed methanerecovery(ECBM), 已 行 之 多 年 , 並 且 有 多 個 成 功 的 例 子 , 例 如 在 2002 年 11 月19-21 日 於 加 拿 大 Regina 舉 行 之 Intergovernmental Panel on Climate Change ExpertMeeting on CO 2 Removal and Storage 會 議 中 Dooley、Edmonds、Dahowski、Wise等 人 提 出 統 計 至 少 已 有 70 個 很 枯 竭 油 田 利 用 大 量 CO 2 進 行 殘 餘 原 油 回 收 成 功 ,其 殘 餘 原 油 產 量 約 190,000 bbl/day。 美 國 能 源 部 之 國 家 實 驗 室 之 ㄧ 的 The NationalEnergy Technology Laboratory (NETL) 亦 已 規 劃 有 利 用 枯 竭 油 田 、 氣 田 、 深 地 層 不透 氣 空 間 、saline formation, 進 行 大 量 CO 2 儲 存 , 這 些 計 畫 主 要 由 Battelle MemorialInstitute 所 領 導 , 目 的 在 利 用 大 量 CO 2 進 行 殘 餘 原 油 回 收 , 同 時 處 理 大 量 CO 2 ,其 重 點 在 評 估 技 術 可 行 性 , 經 濟 可 行 性 , 以 及 公 眾 接 受 度 , 實 施 地 點 分 布 在 美 國7 大 州 :Indiana、Kentucky、 Maryland、Michigan、Ohio、Pennsylvania 和 WestVirginia, 其 各 個 執 行 之 計 畫 內 容 和 地 點 可 以 從 以 下 網 址 找 到 詳 細 資 料 和 執 行 狀況 :( http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/partnerships/phase2/phase2_midwest.html), 預 計 在 2008 年 前 進 行 大 規 模 之 大 量 CO 2 (> 1 MMT CO 2 /year) 注 入深 地 層 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤 田 內 , 回 收 增 產 殘 餘 之 原 油 或 天 然 氣 。 另 外 ,NETL亦 有 規 劃 一 些 單 純 只 將 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 中 的 計 畫

( http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/core_rd/storage.html )。 U.S.Geological Survey 研 究 機 構 之 研 究 員 Jonathan J. Kolak 和 Robert C. Burruss 於 2003年 5 月 5-8 日 在 Virginia 州 Alexandria 舉 行 之 The Second Annual Conference onCarbon Sequestration 研 討 會 中 , 發 表 An Organic Geochemical Assessment ofCO 2 -Coal Interactions During Sequestration, 他 們 的 報 告 中 亦 說 明 大 量 CO 2 注 入 深地 層 枯 竭 煤 田 內 , 對 於 回 收 殘 餘 天 然 氣 有 很 大 的 助 益 。Ludwig Stroink(2006)於 期 刊 Greenhouse Issues 中 發 表 利 用 大 量 CO 2 注 入 深 地 層 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤田 內 , 進 行 回 收 殘 餘 原 油 或 天 然 氣 的 技 術 是 可 行 的 ; 另 外 , 他 亦 探 討 了 一 些 利 用地 質 特 性 來 進 行 大 量 CO 2 儲 存 的 技 術 。 有 關 將 大 量 CO 2 注 入 深 地 層 中 儲 存 的 研究 已 有 多 篇 的 報 導 , 但 是 本 研 究 計 畫 並 不 探 討 研 究 CO 2 地 質 儲 存 技 術 , 而 是 以已 經 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 作 為 資 源 化 利 用 技 術 研 發 的 對 象 , 最 終 目 的 希 望 利用 甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 , 以 便 未 來進 行 天 然 氣 開 採 作 為 燃 燒 能 源 使 用 。原 則 上 , 注 入 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤 田 中 的 大 量 CO 2 會 與 地 層 中 的 礦 物 發 生反 應 , 例 如 產 生 碳 酸 鹽 類 礦 物 (solid carbonates) 沉 澱 ; 另 外 , 大 量 CO 2 會 擠 壓推 動 殘 餘 的 原 油 或 天 然 氣 , 因 此 能 夠 再 將 部 份 殘 餘 的 原 油 或 天 然 氣 生 產 回 收 , 因此 將 大 量 CO 2 注 入 深 地 層 枯 竭 油 田 、 氣 田 或 煤 田 內 有 其 經 濟 利 益 上 的 誘 因 。 而經 過 很 多 研 究 分 析 結 果 發 現 , 這 些 深 地 層 之 油 田 、 氣 田 、 煤 田 、saline formations、某 些 deep aquifers、shale zones 等 實 際 充 滿 了 很 豐 富 的 有 機 物 , 對 於 存 在 這 些深 地 層 中 利 用 有 機 物 而 生 存 的 微 生 物 有 很 多 篇 文 獻 探 討 , 很 多 微 生 物 被 從 這 些 深地 層 環 境 中 分 離 出 來 : 新 種 厭 氧 菌 Mahella australiensis gen. nov., sp. nov. 由 澳 洲Queensland 地 層 油 田 中 找 到 (Salinas et al., 2004a); 新 種 厭 氧 菌 Desulfovibrioalaskensis sp. nov. 由 阿 拉 斯 加 Purdu Bay 油 田 中 發 現 (Feio et al., 2004);Salinas 等人 (Salinas et al., 2004b) 由 澳 洲 Queensland 的 the Riverslea 油 田 (the Bowen–Suratbasin) 中 純 化 出 新 種 細 菌 Petrobacter succinatimandens gen. nov., sp. nov., 在 期刊 文 獻 中 我 們 可 以 很 容 易 找 到 新 種 或 已 知 微 生 物 在 深 地 層 油 田 、 氣 田 、 煤 田 、saline formations、deep aquifers、shale zones 等 中 發 現 。 對 於 含 有 豐 富 有 機 物深 地 層 中 微 生 物 菌 相 的 探 討 也 有 很 多 文 獻 , 這 些 微 生 物 主 要 包 括 (1) 發 酵 性 細 菌群 ,(2) 酸 利 用 菌 群 ,(3) 硫 酸 根 、 亞 硫 酸 根 、 硫 元 素 還 原 細 菌 群 ,(4) 硝 酸 根 還 原

細 菌 群 ,(5) 甲 烷 生 產 菌 群 ,(6) 金 屬 礦 物 呼 吸 利 用 菌 群 (Magot et al., 2000), 這 些微 生 物 構 成 深 地 層 中 利 用 有 機 物 之 主 要 成 員 , 在 有 機 物 代 謝 過 程 中 常 有 氫 氣 的 產生 , 而 利 用 氫 氣 的 微 生 物 即 為 硫 酸 根 還 原 菌 群 和 甲 烷 生 產 菌 群 中 的 部 份 成 員 , 經過 研 究 分 析 , 這 些 利 用 氫 氣 的 硫 酸 根 還 原 菌 和 甲 烷 生 產 菌 在 深 地 層 油 田 、 氣 田 、煤 田 、saline formations、deep aquifers、shale zones 中 是 很 普 遍 存 在 的 細 菌 (Ivanovet al., 1983; Fardeau et al., 1993, 1997, 2000; Grassia et al., 1996; Magot et al., 2000;Mueller & Nielsen, 1996; Nilsen et al., 1996; Ollivier et al., 1998)。 由 以 上 的 研 究 結果 應 可 推 論 得 利 用 甲 烷 菌 進 行 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產甲 烷 能 源 , 是 具 有 其 可 行 性 的 研 究 計 畫 , 而 其 中 甲 烷 菌 所 使 用 的 氫 氣 應 可 來 自 於有 機 物 一 連 串 氧 化 過 程 中 微 生 物 所 產 生 的 氫 氣 。 另 外 , 一 些 研 究 成 果 也 證 明 深 地層 中 地 質 化 學 反 應 可 以 自 發 性 產 生 大 量 氫 氣 (H 2 ), 提 供 給 甲 烷 菌 利 用 生 產 大 量甲 烷 天 然 氣 , 這 些 成 果 多 已 發 表 在 Nature 或 Science 期 刊 上 , 例 如 Chapelle et al.2002. A hydrogen-based subsurface microbial community dominated by methanogens.Nature 415 (17): 312-315;Lovley and Chapelle. 1996. Hydrogen-based microbialecosystems in the Earth: Technical Comment.Science 272: 896-897.;Stevens andMcKinley. 2000. Abiotic controls on H 2 production from basalt-water reactions.Environ. Sci. Technol. 34: 826-831.。 因 此 對 於 大 量 CO 2 進 行 深 地 層 封 存 後 之 資 源化 利 用 , 國 外 已 有 研 究 計 畫 正 在 進 行 探 討 , 例 如 德 國 Geotechnologien CoordinationOffice 之 研 究 員 Ludwig Stroink 在 期 刊 Greenhouse Issues 之 2006 年 3 月 號 中 即 提到 利 用 深 地 層 中 的 水 與 礦 物 表 面 產 生 大 量 氫 氣 , 提 供 給 甲 烷 菌 使 用 以 資 源 化 已 封存 於 深 地 層 中 之 CO 2 並 生 產 甲 烷 天 然 氣 能 源 ; 另 外 , 美 國 能 源 部 之 NETL 國 家實 驗 室 亦 有 利 用 甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 並 生 產 甲 烷 天 然 氣 能 源之 計 畫 構 想 ; 日 本 Teikoku oil 公 司 、Chugai Technos 公 司 等 已 進 行 大 量 CO 2 注 入深 地 層 枯 竭 油 田 中 回 收 殘 餘 原 油 的 研 究 , 並 且 探 討 利 用 油 田 中 之 甲 烷 菌 或 注 入 之甲 烷 菌 進 行 存 於 油 田 中 大 量 CO 2 的 資 源 化 利 用 生 產 甲 烷 天 然 氣 。絕 對 厭 氧 自 營 性 代 謝 的 甲 烷 菌 (methanogens) 屬 於 古 細 菌 (Archaea), 甲 烷 菌為 一 群 分 類 龐 雜 之 古 細 菌 , 能 利 用 細 胞 內 的 酵 素 系 統 進 行 CO 2 固 定 資 源 化 利 用 ,由 於 甲 烷 菌 利 用 CO 2 不 需 光 照 , 因 此 其 培 養 容 器 不 受 限 於 透 明 材 質 的 光 合 反 應器 , 可 以 較 容 易 進 行 大 量 生 產 培 養 甲 烷 菌 利 用 CO 2 。 甲 烷 菌 依 代 謝 方 式 分 成 三 大

類 :(1) CO 2 還 原 利 用 甲 烷 菌 ;(2) 利 用 含 甲 基 化 合 物 甲 烷 菌 ;(3) 利 用 醋 酸 甲 烷菌 。CO 2 還 原 利 用 甲 烷 菌 利 用 H 2 或 甲 酸 作 為 電 子 提 供 者 , 還 原 CO 2 成 為 甲 烷 ;利 用 含 甲 基 化 合 物 甲 烷 菌 氧 化 含 甲 基 化 合 物 之 甲 基 產 生 CO 2 和 電 子 , 其 中 電 子即 提 供 給 予 與 Coenzyme M 結 合 之 甲 基 , 將 此 甲 基 還 原 成 甲 烷 ; 利 用 醋 酸(CH 3 COOH) 甲 烷 菌 氧 化 醋 酸 之 COOH 產 生 CO 2 和 電 子 , 其 電 子 即 提 供 給 予 醋酸 之 甲 基 , 將 此 甲 基 還 原 成 甲 烷 。 本 研 究 計 畫 所 選 用 之 甲 烷 菌 為 CO 2 還 原 利 用甲 烷 菌 , 這 些 甲 烷 菌 主 要 分 布 在 Methanobacteriales 和 Methanococcales 分 類 中 。甲 烷 菌 還 原 CO 2 成 為 甲 烷 之 代 謝 如 圖 三 所 示 。 甲 烷 菌 在 廢 水 處 理 應 用 上 已 有 很多 年 研 究 文 獻 報 導 , 大 家 幾 乎 皆 耳 熟 能 詳 , 例 如 污 水 處 理 厭 氣 消 化 法 之 酸 生 成 階段 和 甲 烷 生 成 階 段 , 即 是 酸 化 菌 和 甲 烷 生 成 菌 在 同 一 反 應 槽 中 進 行 競 爭 與 共 存 ,在 不 破 壞 各 細 菌 群 間 相 互 關 係 之 前 提 下 , 藉 由 微 生 物 之 增 殖 和 其 生 化 特 性 差 異 ,在 反 應 槽 提 供 適 當 操 作 條 件 之 下 以 厭 氧 方 式 有 效 處 理 去 除 污 水 中 之 有 機 物 。 很 多污 水 厭 氧 處 理 系 統 中 之 污 泥 顆 粒 亦 包 含 有 甲 烷 菌 , 有 效 去 除 污 水 中 之 有 機 物 。

四 、 執 行 方 法4.1、 利 用 無 機 碳 源 甲 烷 菌 之 培 養 與 篩 選未 來 大 量 CO 2 減 量 處 理 主 要 方 法 之 ㄧ 為 地 質 儲 存 , 本 新 穎 性 研 究 計 畫 針 對已 儲 存 在 深 地 質 岩 層 內 之 無 機 碳 源 , 利 用 甲 烷 菌 進 行 轉 換 並 生 產 甲 烷 之 技 術 開發 。 根 據 深 地 質 岩 層 的 環 境 條 件 為 基 礎 , 本 研 究 計 畫 所 使 用 之 甲 烷 菌 必 須 能 耐 高壓 100 大 氣 壓 (atm)。 實 驗 由 德 國 菌 種 中 心 DSMZ(Deutsche Sammlung vonMikroorganismen und Zellkulturen) 購 買 適 合 深 地 質 岩 層 環 境 條 件 之 甲 烷 菌Methanobacterium subterraneum DSM11074 作 為 本 研 究 之 甲 烷 生 產 參 考 菌 種 。 甲烷 菌 是 自 營 性 絕 對 厭 氧 古 細 菌 , 為 了 適 合 本 研 究 的 目 的 所 設 計 之 培 養 基 為 FL( 表一 ), 甲 烷 菌 為 自 營 性 生 物 , 可 利 用 無 機 碳 源 為 碳 源 , 所 以 其 基 礎 培 養 基 FL 中並 不 添 加 任 何 其 它 碳 源 作 為 生 長 之 用 , 培 養 基 組 成 為 非 常 嚴 謹 設 計 以 減 少 非 碳 酸鹽 緩 衝 劑 對 碳 酸 鹽 系 統 之 影 響 ; 此 外 , 二 價 陽 離 子 , 例 如 , 鈣 和 鎂 離 子 濃 度 被 設定 至 較 低 濃 度 以 避 免 高 pH 值 時 這 些 離 子 之 沉 澱 。 甲 烷 菌 屬 於 絕 對 厭 氧 性 古 細菌 , 其 培 養 有 很 大 技 術 困 難 度 , 本 研 究 實 驗 以 Hungate 無 氧 技 術 為 基 礎 可 以 成 功製 作 甲 烷 菌 培 養 基 , 厭 氧 培 養 基 配 製 時 採 用 加 熱 煮 沸 排 除 溶 液 中 溶 解 之 氧 氣 , 然後 將 厭 氧 培 養 基 放 置 於 無 氧 培 養 箱 中 以 避 免 其 它 氧 氣 之 溶 入 培 養 基 中 , 並 以H 2 +CO 2 (80:20) 氣 體 進 行 曝 氣 約 2 分 鐘 , 然 後 添 加 還 原 劑 使 得 培 養 基 之 氧 化 還 原電 位 降 低 至 低 於 -300 mV, 接 著 將 培 養 基 分 注 至 培 養 瓶 中 並 以 鋁 蓋 密 封 以 防 止氧 氣 進 入 , 最 後 將 每 瓶 培 養 瓶 之 headspace 中 的 氣 體 完 全 以 H 2 +CO 2 (80:20) 氣 體置 換 。 製 備 好 之 無 氧 培 養 基 儲 存 於 室 溫 黑 暗 中 以 待 接 種 甲 烷 菌 進 行 培 養 實 驗 。4.2、 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子 研 究甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 情 形 受 到 培 養 基 成 份 及 培 養 條 件 影 響 很 大 , 為了 瞭 解 培 養 基 成 份 及 培 養 條 件 之 影 響 程 度 , 找 出 影 響 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 效 率 之主 要 因 子 , 進 而 探 討 其 最 適 化 之 範 圍 , 本 研 究 探 討 NaCl、NH 4 Cl、FeSO 4 、MgCl 2 、K 2 HPO 4 、yeast extract 等 6 個 因 子 對 甲 烷 菌 生 長 之 影 響 。 另 外 、 探 討 甲 烷 菌 之 生長 酸 鹼 值 (pH) 範 圍 3、4、5、6、7、8、9、10 和 11; 測 試 甲 烷 菌 之 生 長 溫 度範 圍 為 5 o C、10 o C、20 o C、30 o C、40 o C 和 50 o C, 酸 鹼 值 (pH) 和 溫 度 甲 烷 菌 生長 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 的 測 定 以 甲 烷 生 產 量 來 作 表 示 。

4.3、 甲 烷 生 產 之 分 析利 用 氣 相 層 析 儀 分 析 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 進 行 甲 烷 生 產 是 很 快 速 且 很 方 便之 方 法 , 進 行 甲 烷 分 析 時 氣 相 層 析 儀 必 須 配 備 有 FID 或 是 TCD 偵 測 器 , 但 是 因為 FID(Flame ionization detector) 對 於 甲 烷 有 較 高 之 靈 敏 度 , 而 對 於 其 它 氣 體 ( 例如 水 蒸 氣 、 氫 氣 、CO 2 ) 較 不 靈 敏 , 因 此 以 配 備 FID 為 較 佳 選 擇 。 但 是 TCD 偵測 器 的 特 性 是 可 以 偵 測 出 多 種 氣 體 , 而 且 在 其 滯 留 時 間 (retention time) 較 短 。氣 相 層 析 儀 所 配 備 的 管 柱 為 裝 配 有 Davidson 923 silica gel 之 0.32×182-cm 不 銹 鋼管 柱 。 另 外 , 氣 相 層 析 儀 必 須 配 備 有 資 料 積 分 之 軟 體 系 統 可 以 計 算 數 量 。 利 用 氣相 層 析 儀 分 析 甲 烷 之 步 驟 如 下 所 述 :(1)、 先 使 用 不 同 濃 度 ( 例 如 10 µM、20 µM、30 µM、40 µM…) 之 標 準 甲 烷 氣體 製 作 出 濃 度 校 正 曲 線 , 以 決 定 氣 相 層 析 時 甲 烷 氣 體 呈 現 線 性 之 濃 度 範 圍 。(2)、 以 等 同 1 大 氣 壓 下 之 甲 烷 氣 體 100 µl 注 入 氣 相 層 析 儀 , 以 分 析 亓 峰 值 (peak)之 面 積 大 小 , 並 且 至 少 重 複 三 次 , 以 計 算 甲 烷 之 mole 數 及 校 正 參 數(calibration factor, CF)。 計 算 公 式 如 下 :Mole =(pressure [atm]×sample volume [100 µl])÷(0.0821×temperature [ o K])CF =(CH 4 之 moles / 100 µl)÷(peak area)(3)、 利 用 酒 精 擦 拭 甲 烷 菌 培 養 瓶 口 並 以 火 燄 快 速 燒 灼 , 同 時 以 酒 精 擦 拭 氣 相 層析 儀 氣 體 採 樣 針 , 以 避 免 微 生 物 污 染 。(4)、 將 氣 體 採 樣 針 插 入 甲 烷 菌 培 養 瓶 內 , 抽 取 培 養 液 上 方 之 氣 體 100 µl, 然 後 迅速 封 閉 氣 閥 將 氣 體 採 樣 針 由 甲 烷 菌 培 養 瓶 中 拔 出 。(5)、 將 氣 體 採 樣 針 插 入 氣 相 層 析 儀 之 注 入 孔 內 , 然 後 打 開 採 樣 針 氣 閥 將 所 採 氣體 注 入 分 析 管 柱 內 。(6)、 利 用 下 列 公 式 計 算 出 甲 烷 之 量CH 4 之 moles 數 =(peak area)×(calibration factor)

而 甲 烷 菌 培 養 液 中 所 產 生 之 甲 烷 mole 數 如 下 列 計 算CH 4 之 總 moles 數 =( 甲 烷 菌 培 養 瓶 上 方 之 氣 體 體 積 [liters] ÷100 µl)×( 採 樣氣 體 100 µl 中 CH 4 之 moles 數 )配 備 有 FID 之 氣 相 層 析 儀 操 作 參 數 如 下 所 述 :使 用 氣 體攜 帶 氣 體 (carrier)He流 速 30 ml/minute氫 氣流 速 30 ml/minute空 氣流 速 300 ml/minute操 作 溫 度Oven110 o C,isocraticInjectorDetector130 o C130 o C偵 測 器 設 定Range 10-9Attenuation 1【 本 計 畫 中 有 關 分 析 甲 烷 菌 所 生 產 之 甲 烷 , 皆 是 在 1 atm 下 由 甲 烷 菌 培 養 瓶 之headspace 中 取 得 其 氣 體 , 以 進 行 甲 烷 分 析 。 由 於 氣 體 體 積 1 cm 3 約 為 1 cc, 即 為1 ml, 因 此 氣 體 之 單 位 cm 3 即 以 ml 代 替 】4.4、 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 之 生 長 與 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之 分 析

甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 之 生 長 與 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之 分 析 實 驗 採 用FL 培 養 基 。 實 驗 時 將 甲 烷 菌 培 養 液 接 種 入 含 有 新 鮮 FL 培 養 基 之 培 養 管 內 , 甲 烷菌 之 接 種 量 為 10%, 然 後 將 甲 烷 菌 培 養 瓶 置 入 高 壓 培 養 鋼 筒 ( 圖 四 ) 中 , 高 壓 培養 鋼 瓶 之 高 壓 操 作 乃 以 馬 達 打 入 高 壓 氣 體 以 加 壓 至 特 定 壓 力 , 本 實 驗 為 了 模 擬 約1000 公 尺 深 地 層 環 境 , 壓 力 定 為 100 atm。 在 加 壓 至 100 atm 後 , 將 高 壓 培 養 鋼筒 之 溫 度 調 整 至 實 驗 適 合 之 培 養 溫 度 , 然 後 進 行 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 之 生 長 與 轉換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 研 究 實 驗 。 實 驗 進 行 中 每 隔 一 星 期 將 甲 烷 菌 培 養 瓶 取 出 進行 甲 烷 菌 在 高 壓 下 生 長 與 甲 烷 生 產 之 分 析 , 至 實 驗 結 束 。4.5、 創 新 育 成 中 心 研 發 團 隊 與 合 作 廠 商 之 分 工輔 仁 大 學 育 成 中 心 研 究 團 隊 與 合 作 廠 商 人 宇 生 物 科 技 公 司 研 究 團 隊 已 有 多年 合 作 經 驗 , 有 很 好 的 合 作 默 契 與 技 術 互 補 性 , 對 於 CO 2 之 資 源 化 利 用 技 術 有多 年 經 驗 。 輔 仁 大 學 育 成 中 心 研 究 團 隊 配 合 與 人 宇 生 物 科 技 公 司 已 成 功 順 利 執 行環 保 署 九 十 三 年 度 之 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 「 溫 室 氣 體 二 氧 化 碳 固 定 化 光 合 生 物反 應 器 之 開 發 」, 以 及 九 十 四 年 度 之 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 「 在 光 合 生 物 反 應 器中 具 環 境 影 響 力 微 藻 對 二 氧 化 碳 利 用 性 之 研 究 」。 本 九 十 五 年 度 計 畫 「 以 甲 烷 菌轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發 」 中 , 輔 仁 大 學 創 新 育 成 中 心 與 合 作 廠 商 人 宇 生物 科 技 公 司 研 發 團 隊 之 角 色 與 分 工 : 輔 仁 大 學 創 新 育 成 中 心 研 究 團 隊 人 力 主 要 以資 料 蒐 集 和 彙 整 、 微 生 物 及 甲 烷 菌 培 養 、 甲 烷 生 產 分 析 、 實 驗 設 計 及 最 佳 化 技 術 、環 境 參 數 模 擬 、 反 應 器 設 計 見 長 , 二 位 共 同 主 持 人 謝 子 陽 助 教 授 ( 中 國 科 技 大 學 )和 林 燕 輝 助 教 授 ( 中 台 科 技 術 大 學 ) 皆 是 環 境 參 數 模 擬 及 反 應 器 設 計 技 術 專 家 ,全 力 投 入 計 畫 工 作 。 有 關 本 計 畫 合 作 廠 商 人 宇 生 物 科 技 公 司 之 專 業 及 參 與 工 作 部分 在 協 助 部 份 甲 烷 菌 實 驗 分 析 、 產 業 化 資 料 蒐 集 、 專 利 及 智 慧 財 產 權 評 估 與 規劃 、 後 續 承 接 、 工 程 製 程 之 放 大 、 未 來 市 場 規 劃 分 析 、 經 濟 性 評 估 、 甲 烷 生 產 規格 設 計 等 。 因 此 輔 大 與 人 宇 團 隊 在 專 業 上 能 相 輔 相 成 , 順 利 完 成 計 畫 工 作 。

五 、 工 作 內 容 與 執 行 成 果5.1、 甲 烷 菌 之 篩 選 、 培 養 與 活 化本 新 穎 性 研 究 計 畫 將 針 對 已 儲 存 在 深 地 質 岩 層 內 之 無 機 碳 源 , 利 用 甲 烷 菌 進行 轉 換 並 生 產 甲 烷 之 技 術 開 發 。 經 過 深 地 質 岩 層 環 境 條 件 為 基 礎 的 考 量 , 由 德 國菌 種 中 心 DSMZ 購 買 甲 烷 菌 Methanobacterium subterraneum DSM11074( 圖 五 )作 為 本 研 究 之 甲 烷 生 產 參 考 菌 種 , 在 實 驗 執 行 之 初 , 先 進 行 甲 烷 菌Methanobacterium subterraneum DSM11074 之 培 養 與 甲 烷 分 析 。 利 用 純 甲 烷 氣 體之 氣 相 層 析 圖 , 甲 烷 之 滯 留 時 間 為 1.552 分 鐘 ( 圖 六 ), 可 以 用 為 評 估 微 生 物 培養 時 之 甲 烷 產 生 和 甲 烷 菌 的 出 現 。 本 研 究 由 輔 仁 大 學 附 近 荷 花 池 底 泥 和 金 門 海 岸底 泥 中 進 行 甲 烷 菌 篩 選 與 培 養 , 以 甲 烷 菌 Methanobacterium subterraneumDSM11074 為 甲 烷 生 產 參 考 菌 種 , 實 驗 結 果 由 荷 花 池 底 泥 培 養 出 5 個 穩 定 甲 烷 產生 菌 FJ01、03、07、10 和 14; 由 金 門 海 岸 底 泥 中 培 養 出 4 個 穩 定 甲 烷 產 生 菌KM1、2、3、5 和 9, 以 上 這 些 甲 烷 產 生 菌 能 利 用 單 一 碳 源 CO 2 和 氫 氣 生 產 甲 烷氣 體 。 初 步 觀 察 , 其 中 FJ10( 圖 七 ) 和 KM3( 圖 八 ) 生 長 速 率 和 甲 烷 生 產 速 率較 高 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 由 於 生 長 速 率 快 , 選 為 本 研 究 後 續 之 實 驗 用 。5.2、 甲 烷 量 與 氣 相 層 析 面 積 之 關 係甲 烷 產 生 菌 能 利 用 單 一 碳 源 CO 2 和 氫 氣 生 產 甲 烷 氣 體 , 產 生 之 甲 烷 乃 利 用氣 相 層 析 儀 進 行 分 析 , 本 研 究 進 行 探 討 氣 相 層 析 儀 積 分 面 積 與 甲 烷 量 之 線 性 關係 , 實 驗 結 果 如 圖 九 所 示 , 由 結 果 可 知 甲 烷 量 與 其 積 分 面 積 有 很 好 的 線 性 關 係 :R 2 = 0.999 ; 其 直 線 方 程 式 為 y =6×10 -5x + 0.4671 , y 為 甲 烷 濃 度(µmole-CH 4 /ml-gas),x 為 積 分 面 積 。5.3、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 二 氧 化 碳 生 產 甲 烷 之 培 養 基 組 成 探 討甲 烷 產 生 菌 FJ10 的 生 長 及 利 用 CO 2 產 生 甲 烷 的 效 率 受 到 培 養 基 組 成 的 影響 , 因 此 在 進 行 後 續 研 究 之 初 , 必 須 先 探 討 培 養 基 組 成 。 本 實 驗 利 用 fractionalfractorial design 探 討 培 養 基 組 成 成 份 NH 4 Cl、K 2 HPO 4 、MgCl 2 、FeSO 4 、yeast extract和 NaCl 等 6 個 因 子 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 之 影 響 , 鑑 定 出 哪 幾個 因 子 為 主 要 影 響 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 之 主 要 因 子 。 此 設 計 採 2階 層 方 式 , 試 驗 因 子 之 較 高 值 標 示 為 ”+” , 試 驗 因 子 之 較 低 值 標 示 為 ”-” ( 表 四 )。

各 因 子 所 設 計 之 2 階 層 濃 度 範 圍 及 實 驗 結 果 列 於 表 四 , 實 驗 數 據 經 由 統 計 分 析 結果 如 表 五 所 示 , 分 析 結 果 顯 示 在 此 6 個 實 驗 因 子 中 , 只 有 yeast extract 表 現 高 顯著 正 向 影 響 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 , 而 其 它 因 子 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10利 用 CO 2 生 產 甲 烷 之 影 響 皆 不 明 顯 。 另 外 , 實 驗 結 果 亦 分 析 此 6 個 實 驗 因 子 的交 互 作 用 , 其 結 果 以 圖 表 示 列 於 附 件 一 ; 由 分 析 圖 中 可 發 現 因 子 NH 4 Cl 和K 2 HPO 4 、NH 4 Cl 和 yeast extract、K 2 HPO 4 和 yeast extract、MgCl 2 和 FeSO 4 、yeastextract 和 NaCl 之 間 並 無 明 顯 交 互 作 用 產 生 , 呈 現 二 平 行 線 的 圖 ; 因 子 NH 4 Cl 和MgCl 2 、NH 4 Cl 和 NaCl、NH 4 Cl 和 FeSO 4 、K 2 HPO 4 和 FeSO 4 可 能 有 交 互 作 用 存在 , 可 以 進 一 步 分 析 其 所 得 responses 之 mean 值 是 否 來 自 於 差 異 較 大 的 responses值 , 若 答 案 為 ” 是 ”, 則 其 二 個 因 子 就 無 明 顯 交 互 作 用 ; 因 子 K 2 HPO 4 和 MgCl 2 、K 2 HPO 4 和 NaCl、MgCl 2 和 yeast extract、MgCl 2 和 NaCl、FeSO 4 和 yeast extract、FeSO 4 和 NaCl 之 分 析 圖 中 二 線 相 交 , 有 明 顯 交 互 作 用 產 生 , 但 是 觀 察 NH 4 Cl、K 2 HPO 4 、MgCl 2 、FeSO 4 和 NaCl 各 與 yeast extract 之 交 互 作 用 分 析 圖 , 發 現 二線 幾 乎 成 平 行 , 且 其 responses 隨 yeast extract 之 濃 度 增 加 而 顯 著 增 加 , 故 在 此 6個 因 子 中 ,yeast extract 影 響 程 度 過 大 , 其 兩 兩 因 子 之 間 的 交 互 作 用 就 顯 得 微 小 ,而 除 了 yeast extract 之 外 , 其 他 5 個 因 子 就 顯 現 不 出 其 影 響 效 度 。 由 此 次 實 驗 結果 可 以 確 定 出 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 所 使 用 FL 培 養 基 之 營 養 成 份修 正 如 表 六 所 示 。5.4、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 時 所 需 之 yeast extract 濃 度 、 最 佳 pH 值 範 圍 和最 佳 培 養 溫 度 範 圍 探 討利 用 fractional fractorial design 探 討 培 養 基 組 成 成 份 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用CO 2 生 產 甲 烷 之 影 響 , 發 現 yeast extract 對 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響 很 大 , 因 此 對 於培 養 基 中 yeast extract 所 添 加 的 濃 度 進 行 探 討 , 其 結 果 發 現 yeast extract 濃 度 越高 , 甲 烷 之 生 產 量 越 高 , 在 濃 度 5.0 g/L 時 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 有 最 高 之甲 烷 生 產 量 , 但 是 濃 度 超 過 7.0 g/L 以 上 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 幾 乎 無 法 生 產 甲 烷 ( 圖十 )。 生 長 pH 值 和 溫 度 影 響 到 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 的 能 力 , 本 實驗 探 討 甲 烷 菌 之 生 長 pH 值 範 圍 :3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 和 11.0,以 及 測 試 甲 烷 菌 之 生 長 溫 度 範 圍 :5 o C、10 o C、20 o C、30 o C、40 o C 和 50 o C, 其 生長 pH 值 範 圍 實 驗 結 果 如 圖 十 一 所 示 ; 其 生 長 溫 度 範 圍 實 驗 結 果 如 圖 十 二 所 示 。

甲 烷 產 生 菌 FJ10 於 pH 值 範 圍 3.0~11.0 皆 可 產 生 甲 烷 , 而 在 pH 為 8.0 時 有 最 高之 甲 烷 生 產 量 ( 圖 十 一 )。 生 長 溫 度 範 圍 實 驗 結 果 顯 示 甲 烷 產 生 菌 FJ10 較 好 的 生長 溫 度 分 別 為 :40 o C>30 o C>20 o C,40 o C 時 有 最 高 之 甲 烷 生 產 量 ,50 o C 以 上 或10 o C 以 下 幾 乎 無 法 產 生 甲 烷 ( 圖 十 二 )。5.5、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 能 力 之 分 析本 研 究 進 行 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 , 探 討 其 甲 烷 生 產 之 能 力 ,以 便 用 於 未 來 推 估 甲 烷 產 量 和 所 需 時 間 。 由 於 實 驗 需 多 次 取 樣 分 析 , 因 此 本 實 驗採 用 容 積 為 250 ml 之 培 養 瓶 , 培 養 瓶 中 盛 裝 有 150 ml 之 含 10% 甲 烷 菌 的 培 養 液 ,以 及 headspace 體 積 100 ml。 本 研 究 結 果 如 表 七 和 圖 十 三 所 示 , 由 結 果 顯 示 甲 烷產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 之 最 佳 甲 烷 生 產 率 為 1.452 μmole-CH 4 /ml-medium/day。【 甲 烷 生 產 率 = headspace 之 甲 烷 濃 度 × headspace 體 積 ÷ 培 養 液 體 積 ÷ 天數 】5.6、 在 高 壓 培 養 鋼 筒 中 100 atm 下 進 行 甲 烷 產 生 菌 FJ10 之 培 養本 研 究 團 隊 所 設 計 製 造 之 高 壓 培 養 鋼 筒 , 其 內 部 最 大 容 積 為 500 cm 3 ( 約 可容 納 500 ml 的 水 )。 高 壓 培 養 鋼 筒 建 造 完 成 後 , 經 培 養 實 作 及 壓 力 100 atm 測 試 ,發 現 位 於 上 蓋 與 槽 體 中 間 之 鋼 圈 無 法 壓 密 造 成 洩 漏 , 以 及 氣 體 排 出 閥 無 法 密 閉 等問 題 , 經 過 研 究 改 以 加 裝 厚 矽 膠 墊 圈 維 修 , 氣 體 排 出 閥 改 採 針 閥 式 氣 閥 , 最 後 始完 成 其 耐 高 壓 封 密 性 , 同 時 加 裝 加 熱 板 及 溫 度 顯 示 器 以 控 制 高 壓 培 養 鋼 筒 之 溫度 。 在 壓 力 100 atm、 溫 度 40 o C 下 , 利 用 高 壓 培 養 鋼 筒 進 行 甲 烷 產 生 菌 FJ10 之培 養 , 所 培 養 出 之 甲 烷 產 生 菌 FJ10 即 作 為 實 際 實 驗 之 接 種 用 菌 液 。 培 養 實 驗 結果 發 現 , 在 100 atm 高 壓 下 甲 烷 產 生 菌 FJ10 培 養 瓶 之 橡 膠 塞 和 鋁 蓋 發 生 嚴 重 變形 , 但 是 培 養 瓶 並 無 任 何 洩 漏 ( 圖 十 四 ), 成 功 在 高 壓 培 養 鋼 筒 中 100 atm 條 件下 培 養 甲 烷 產 生 菌 FJ10, 並 能 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 。

5.7、 在 壓 力 100 atm 下 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 之 研 究1000 公 尺 深 地 層 環 境 的 壓 力 約 為 100 atm, 為 了 模 擬 該 地 層 環 境 下 之 高 壓 力狀 態 , 因 此 將 高 壓 培 養 鋼 筒 之 壓 力 調 至 100 atm, 以 進 行 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 此 高壓 環 境 下 之 生 長 與 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 研 究 實 驗 。 實 驗 分 為 二 組 進 行 測 試 ,一 組 於 1 atm、 溫 度 40 o C 下 培 養 , 是 為 控 制 組 ; 另 一 組 則 置 入 高 壓 培 養 鋼 筒 中 在壓 力 100 atm、 溫 度 40 o C 下 進 行 培 養 , 是 為 實 驗 組 。 實 驗 結 果 如 表 八 和 圖 十 五 所示 , 結 果 顯 示 在 100 atm 下 培 養 之 實 驗 組 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 量 ( 第 7天 為 223.44 µmole-CH 4 ; 第 14 天 為 352.80 µmole-CH 4 ), 似 乎 優 於 在 1 atm 下 培養 之 控 制 組 ( 第 7 天 為 203.00 µmole-CH 4 ; 第 14 天 為 320.60 µmole-CH 4 )( 表 八和 圖 十 五 ), 而 由 結 果 可 知 甲 烷 產 生 菌 FJ10 無 論 培 養 在 1 atm 或 100 atm 條 件 下 ,其 生 長 情 形 似 乎 沒 有 顯 著 不 同 ( 表 八 ), 經 過 計 算 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100 atm 和1 atm 下 培 養 之 甲 烷 生 產 率 分 別 為 1.075μmole-CH 4 /ml-medium/day 和 0.976μmole-CH 4 /ml-medium/day。由 本 實 驗 結 果 推 測 : 在 壓 力 100 atm 下 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 仍 具 有 很 高 之 甲烷 生 產 代 謝 活 性 1.075μmole-CH 4 /ml-medium/ day, 而 提 高 培 養 時 之 壓 力 至 100atm, 甲 烷 產 生 菌 FJ10 似 乎 可 增 加 甲 烷 生 產 率 , 這 使 得 甲 烷 產 生 菌 FJ10 未 來 實際 應 用 至 深 地 層 , 進 行 封 存 之 CO 2 資 源 利 用 生 產 甲 烷 , 有 很 高 的 機 會 。 由 此 研究 成 果 , 基 礎 上 可 描 繪 出 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100 atm 高 壓 環 境 下 轉 換 無 機 碳 源生 產 甲 烷 之 條 件 : 培 養 環 境 中 需 有 H 2 和 CO 2 、 最 佳 酸 鹼 值 pH 約 為 7~8、 最 佳溫 度 為 40℃、 壓 力 至 少 可 達 100 atm。

六 、 實 際 預 定 進 度 及 查 核 點 說 明6.1、 本 計 畫 預 定 進 度95 年 96 年時 間111212345678工 作 項 目月月月月月月月月月月利 用 無 機 碳 源 甲 烷 菌 之 培 養 與篩 選甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 因子 研 究甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷能 力 之 分 析甲 烷 菌 在 高 壓 下 之 生 長 研 究甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 轉 換 無 機碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之 分 析甲 烷 菌 在 高 壓 下 轉 換 無 機 碳 源生 產 甲 烷 能 力 之 技 術 條 件 建 立撰 寫 報 告預 定 完 成 百 分 比 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

6.2、 本 計 畫 每 月 之 工 作 內 容 及 查 核 點時 間工 作 內 容 及 查 核 點是 否 完 成95 年 11 月 完 成 甲 烷 菌 之 活 化 工 作 與 前 培 養 是95 年 12 月 篩 選 出 利 用 無 機 碳 源 之 甲 烷 菌 是96 年 1 月 完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子是氮 源 、 鎂 、 鐵 研 究96 年 2 月 完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子是溫 度 、pH 值 、 鹽 度 NaCl 研 究96 年 3 月 建 立 甲 烷 分 析 技 術 是96 年 4 月 完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之是分 析96 年 5 月 高 壓 培 養 鋼 筒 之 系 統 維 修 及 完 成 甲 烷 菌 在是高 壓 下 之 前 培 養96 年 6 月 完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 下 之 生 長 研 究 是96 年 7 月 完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 轉 換 無 機 碳 源 生是產 甲 烷 能 力 之 分 析 並 建 立 其 技 術 條 件96 年 8 月 計 畫 成 果 報 告 是

七 、 檢 討 與 建 議7.1 本 計 畫 後 續 執 行 與 建 議建 議 :CO 2 的 資 源 化 利 用 技 術 開 發 是 目 前 全 球 前 瞻 性 創 新 研 究 的 一 大 主 題 ,CO 2研 究 所 衍 生 出 的 科 技 將 帶 動 新 世 紀 另 一 波 的 科 學 發 展 , 國 際 上 很 多 國 家 多 年 來 已相 繼 投 入 龐 大 的 經 費 競 相 研 發 相 關 技 術 。 藻 類 和 細 菌 ( 包 含 本 計 畫 中 之 甲 烷 菌 )是 生 物 性 利 用 CO 2 研 究 之 主 要 對 象 , 亦 可 能 是 CO 2 利 用 技 術 發 展 之 最 佳 途 徑 ,藉 由 此 計 畫 之 開 始 , 希 望 能 得 到 政 府 相 關 單 位 的 重 視 與 持 續 支 持 , 亦 希 望 能 擴 大國 內 產 、 學 、 研 各 界 之 研 究 範 圍 , 使 得 我 國 在 CO 2 利 用 技 術 上 的 發 展 能 居 於 世界 重 要 地 位 。 由 於 國 際 上 各 國 有 關 CO 2 的 資 源 化 利 用 技 術 開 發 仍 處 於 發 展 之 初期 , 我 國 在 目 前 積 極 投 入 此 領 域 之 研 發 仍 有 很 大 空 間 和 發 展 , 若 等 到 世 界 其 他 國家 已 發 展 出 很 多 關 鍵 技 術 , 則 發 展 此 領 域 之 困 難 度 將 很 大 。 例 如 燃 料 電 池 的 研發 , 在 美 、 日 、 德 等 主 要 國 家 已 發 展 到 相 當 階 段 之 後 , 近 年 來 我 國 才 想 積 極 進 行研 發 , 困 難 度 已 增 加 很 多 。後 續 執 行 : 將 本 計 畫 研 究 之 部 分 成 果 整 理 進 行 文 章 發 表 。 另 外 , 將 與 人 宇 生 物 科技 公 司 探 討 本 計 畫 之 智 慧 財 產 權 規 劃 及 未 來 應 用 市 場 分 析 事 宜 , 以 及 未 來 成 果 移轉 至 人 宇 公 司 進 行 產 業 化 使 用 , 和 相 關 之 研 究 計 劃 及 最 後 實 際 量 產 放 大 事 宜 。 未來 輔 大 團 隊 將 與 人 宇 公 司 團 隊 將 保 持 聯 繫 合 作 , 共 同 為 技 術 後 續 承 接 、 專 利 及 智慧 財 產 權 評 估 、 規 劃 與 應 用 、 未 來 市 場 規 劃 分 析 及 經 濟 性 評 估 共 同 努 力 。

八 、 參 考 文 獻呂 誌 翼 、 白 淑 玲 、 張 富 龍 、 陳 啟 祥 。(1997), 利 用 二 氧 化 碳 藻 類 的 研 究 與 其 應用 , 中 華 生 質 能 源 學 會 第 十 七 次 會 員 大 會 議 程 及 論 文 摘 要 ,p.14, 民 國 86年 12 月 20 日 , 台 北 市 。周 昌 弘 。(1995), 地 球 溫 暖 化 與 長 期 生 態 研 究 , 地 球 環 境 變 遷 - 地 球 溫 暖 化 、 溫室 效 應 氣 體 對 策 研 討 會 論 文 集 ,p.1-17, 民 國 84 年 11 月 9 至 11 日 , 台 北市 。陳 啟 祥 。(1999), 微 生 物 油 脂 開 發 與 生 產 , 生 物 產 業 ,10 (2):94-104。楊 盛 行 。(1997), 台 灣 地 區 森 林 二 氧 化 碳 之 函 容 量 估 算 , 中 華 生 質 能 源 學 會 會 誌 ,16:10。楊 盛 行 。(1997), 高 濃 度 二 氧 化 碳 利 用 微 生 物 開 發 , 期 中 報 告 ,pp.20, 國 立 台灣 大 學 農 業 化 學 系 , 台 北 市 。鍾 輝 乾 、 林 君 敏 。(2005), 二 氧 化 碳 減 量 與 電 源 開 發 , 台 電 工 程 月 刊 , 第 681期 ,pp 60-75。藍 啟 仁 。(1997), 二 氧 化 碳 利 用 與 相 關 化 學 處 理 技 術 發 展 的 現 況 , 中 華 生 質 能源 學 會 第 十 七 次 會 員 大 會 議 程 及 論 文 摘 要 ,p.17, 民 國 86 年 12 月 20 日 ,台 北 市 。Ametistova, L., Twidell, J., and Briden, J. (2002).The sequestration switch:removing industrial CO 2 by direct ocean absorption. Sci. Total Environ.289(1-3):213-23.Bachofen, R. (1984). The production of hydrocarbons by Botryococcus braunii.Experientia. 38: 47-49.Bachu, S. and Adams, J. J. (2003). Sequestration of CO 2 in geological media inresponse to climate change: capacity of deep saline aquifers to sequester CO 2in solution. Energy Conversion and Management. 44: 3151-3175.Becker, E. W. (1994). Chemical composition, in: Microalgae: Biotechnology andMicrobiology, Cambridge University Press, New York, pp. 177–195.Benemann, J. R., Tillett, D. M., and Weissman, J. C. (1987). Microalgaebiotechnology. Trend in Biotechnol. 5: 47-53.Bergman, P. D., Winter, E. M., and Chen, Z. Y. (1997). Disposal of power plant CO 2

in depleted oil and gas reservoirs in Texas. In: Carbon Dioxide Removal.Proceedings of the Third International Conference on Carbon Dioxide Removal.Cambridge, MA, USA, 9-11 September 1996. Ed. By Herzog, H. J. ElsevierScience Ltd., pp. 211-216.Betts, K. (2003). Demonstrating carbon sequestration. Environ. Sci. Technol.37(19):354A-355A.Brewer, P. G., Peltzer, E. T., Friederich, G., and Rehder, G. (2002). Experimentaldetermination of the fate of rising CO 2 droplets in seawater. Environ. Sci.Technol. 36(24): 5441-5416.Buesseler, K. O., Andrews, J. E., Pike, S. M., and Charette, M. A. (2004). Theeffects of iron fertilization on carbon sequestration in the Southern Ocean.Science. 304(5669): 414-417.Casadeval, E., D. Dif., C. Largean, C. Gudin, D. Chaumont, and O. Desanti. (1985).Studies on batch and continuous cultures of Botryococcus braunii.Hydrocarbon production in relation to physiological state, cell ultrastructureand phosphate nutrition. Biotech. Bioeng. 27: 286-295.Chapelle, F. H., K. O'Neill, P. M. Bradley, B. A. MetheÂ, S. A. Ciufo, L. L. Knobel,and D. R. Lovley. (2002). A hydrogen-based subsurface microbial communitydominated bymethanogens. Nature. 415: 312-315.Chen, A. C. T. and Wang, S. L. (1995). Effect of CO2 increase on the pH of seawaterand on the saturation states of calcite and aragonite. Proceeding of Symposiumon Global Environmental Change. The Remedy for Global Warming andGreenhouse Effect. Ed. By Huang, S. Y., College of Engineering, NationalTaiwan University and the Biomass Energy Society of China, Nov. 9-11, 1995,Taipei, Taiwan, pp. 241-253.Chihara, M., Nakayama, T., Inouye, I., and Kodama, M. (1994). Chlorococcumlittorale, a neew marine green coccoid alga (Chlorococcales, Chlorophyceace).Arch. Protistenkd. 144: 227-235.Chow, J. C., Watson, J. G., Herzog, A., Benson, S. M., Hidy, G. M., Gunter, W. D.,Penkala, S. J., and White, C. M. (2003). Separation and capture of CO 2 fromlarge stationary sources and sequestration in geological formations. J. AirWaste Manag. Assoc. 53(10):1172-1182.Fidalgo, J. P., Cid, A., Torres, E., Sukenik, A., and Herrero, C. (1998). Effects of

nitrogen source and growth phase on proximate biochemical composition, lipidclasses and fatty acid profile of the marine miroalga Isochrysis sp..Aquaculture. 166: 105-116.Hansen, J., Lacis, A., and Prather, M. (1989). Greenhouse effect ofchlorofluorocarbons and other trace gases. J. Geophys. Res. 94: 16417-16421.Herzog, H. J. (2001). What future for carbon capture and sequestration? Environ.Sci. Technol. 35(7): 148A-153A.Hollway, S. (1997). An overview of the underground disposal of carbon dioxide. In:Carbon Dioxide Removal. Proceedings of the Third International Conferenceon Carbon Dioxide Removal. Cambridge, MA, USA, 9-11 September 1996.Ed. By Herzog, H. J. Elsevier Science Ltd., pp. 193-198.http://www.netl.doe.govHuang, S.-Y. and Chen, C.-P. (1986). Growth kinetics and cultivation of Spirulinaplatensis. J. Chinese Institute of Engineers. 9: 355-363.Jackson, A. J. B.; Audus, H.; and Singh, R. (2004). Gas turbine engineconfigurations for power generation cycles having CO 2 sequestration.Proceedings of the I MECH E Part A Journal of Power and Energy. 218: 1-13.Johnson, T. L. and Keith, D. W. (2001). Electricity from fossil fuels without CO 2emissions: assessing the costs of carbon dioxide capture and sequestration inU.S. electricity markets. J. Air Waste Manag. Assoc. 51(10):1452-1459.Kaszuba, J.,P., Janecky, D.,R., and Snow, M. G. (2003). Carbon dioxide reactionprocesses in a model brine aquifer at 200 o C and 200 bars: implications forgeologic sequestration of carbon. Applied Geochemistry. 18: 1065-1080.Kikuchi, R. (2003). CO 2 recovery and reuse in the energy sector, energy resourcedevelopment and others: economic and technical evaluation of large-scale CO 2recycling. Energy and Environment. 14: 383-395.Klara, S. M.; Srivastava, R. D., and McIlvried, H. G. (2003). Integratedcollaborative technology development program for CO 2 sequestration ingeologic formations--United States Department of Energy R&D. EnergyConversion and Management. 44: 2699-2712.Klusman, R. W. (2003). Evaluation of leakage potential from a carbon dioxideEOR/sequestration project. Energy Conversion and Management.44:1921-1940.Kodama, M., Ikemoto, H., and Miyachi, S. (1993). A new species of highly

CO2-tolerant fast-growing marine microalga suitable for high-density culture. J.Mar. Biotechnol. 1: 21-25.Koide, H., Shindo, Y., Tazaki, Y., Iijima, M., Ito, K., Kimura, N., and Omata, K.(1997). Deep sub-seabed disposal of CO 2 - the most protective storage. In: CarbonDioxide Removal. Proceedings of the Third International Conference on CarbonDioxide Removal. Cambridge, MA, USA, 9-11 September 1996. Ed. By Herzog,H. J. Elsevier Science Ltd., pp. 253-258.Kosaric, N. and Velikonja, J. (1995). Liquid and gaseous fuels from biotechnology:challenge and opportunities. FEMS Microbiol. Rev. 16: 111-142.Kurano, N., Ikemoto, H., Miyashita, H., Hasegawa, T., Hata, H., and Miyachi, S.(1995). Fixation and Utilization of carbon dioxide by microalgalphotosynthesis. Energy Convers. Mgmt. 36: 689-692.Lee, S., Liang, L., Riestenberg, D., West, O. R., Tsouris, C., and Adams, E. (2003).CO 2 hydrate composite for ocean carbon sequestration. Environ. Sci. Technol.37(16): 3701-378.Lee, Y. K. (1986). Enclosed bioreactor for the mass cultivation of photosyntheticmicroorganisms: the future trend. Trend in Biotechnol. 3: 186-189.Liehr, S. K., Eheart, J. W., and Suidan, M. T. (1988). A modeling study of the effectof pH on carbon limited algal biofilms. Wat. Res. 22: 1033-1041.Lovley, D. R. (1997). Microbial Fe(III) reduction in subsurface environments.FEMS Microbiology Reviews. 20: 30S-313.Matsunaga, T. (1994). Carbon dioxide fixation using microalgae. In: OECDDocuments, Bioremediation in the Tokyo 1994’ workshop, pp. 527-535.Metzger, P., Allard, B., Casadeval, E., Berkaloff, C., and Coute, A. (1990). Structureand chemistry of a new chemical race of Botryococcus braunii (Chlorophyceae)that produces lycopadiene, a tetraterpenoid hydrocarbon. J. Phycol. 26:258-266.Metzger, P., Berkaloff, C., Casadeval, E., and Coute, A. (1985). Alkadiene andbotryococcene-producing races of wild strains of Botryococcus braunii.Phytochemistry. 24: 2305-2312.Metzger, P., Casadeval, E., and Coute, A. (1988). Botryococcene distribution instrains of the green alga Botryococcus braunii. Phytochemistry. 27:1383-1388.

Metzger, P., Templier, J., Largeau, C., and Casadeval, E. (1986). An n-alkatriene andsome n-alkadienes from the race of the green alga Botryococcus braunii.Phytochemistry. 25: 1869-1872.Mountfort, D. O.,. Asher, R. A., and Bauchop, T. (1982). Fermentation of Celluloseto Methane and Carbon Dioxide by a Rumen Anaerobic Fungus in a Triculturewith Methanobrevibacter sp. Strain RAl and Methanosarcina barkeri. Appl.Environ. Microbiol. 44: 128-134.Negoro, M., Shioji, N., Ikuta, Y., Makita, T., and Uchiumi, M. (1992). Growthcharacteristics of microalgae in high-concentration CO2 gas, effects of culturemedium trace components, and impurities thereon. Appl. Biochem. Biotechnol.34/35: 681-692.Negoro, M., Shioji, N., Miyamoto, K., and Miura, Y. (1991). Growth of microalgae inhigh CO2 gas and effects of SOx and NOx. Appl. Biochem. Biotechnol. 28/29:877-885.Nordbotten,.Jan., Celia, M., and Bachu, S. (2005). Injection and storage of CO 2 indeep saline aquifers: analytical solution for CO 2 plume evolution duringinjection. Transport in Porous Media. 58:. 339-360.Ohsumi, T. (2004). Introduction: what is the ocean sequestration of carbon dioxide?Journal of Oceanography. 60: 693-694.Okada, S., Murakami, M., and Yamaguchi, K. (1995). Hydrocarbon composition ofnewly isolated strains of the green microalga Botryococcus braunii. J. Appl.Phycol. 7: 555-559.Palmgren, C. R., Morgan, M. G., Bruine de Bruin, W., and Keith, D. W. (2004).Initial public perceptions of deep geological and oceanic disposal of carbondioxide. Environ Sci Technol. 38(24):6441-6450.Riestenberg, D. E., Tsouris, C., Brewer, P. G., Peltzer, E. T., Walz, P., Chow, A. C.,and Adams, E. E. (2005). Field studies on the formation of sinking CO 2particles for ocean carbon sequestration: effects of injector geometry onparticle density and dissolution rate and model simulation of plume behavior.Environ. Sci. Technol. 39(18): 7287-7293.Salinas, M. B., Fardeau, M.-L., Thomas, P., Cayol, J.-L., Patel, B. K. C., andOllivier, B. (2004). Mahella australiensis gen. nov., sp. nov., a moderatelythermophilic anaerobic bacterium isolated from an Australian oil well.

International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 54:2169–2173Sato, T., Usui, K., Nakatsuka, N., Sakurai. S., Tsuchiya, Y., Kondo, Y., andHirabayashi, S. Innovation of photobioreactor for microalgae by using fluiddynamics and proposal of its usage for CO 2 fixation. 東 京 大 學 大 學 院 工 學 系 研究 科 環 境 海 洋 工 學 之 Miyata & Sato Laboratory.Scragg, A. (1999). Energy and biofuel. In: Environmental Biotechnology. PearsonEducation Ltd., pp. 141-180.Street, J. H. (2005). Iron, phytoplankton growth, and the carbon cycle. Met. IonsBiol. Syst. 43: 153-193.Stroink, L. (2006). Underground Storage of CO 2 in Germany: A new ResearchProgramme as Part of the National R&D-Programme Geotechnologien.Greenhouse Issues. March.Takano, H. and Mastunaga, T. (1995). CO2 fixation by artificial weathering ofwaste concrete and coccolithophorid algae cultures. Energy Convers. Mgmt.36: 365-371.Takano, H., Takeyama, T., Nakamura, N., Sode, K., Burgess, J. G., Manabe, E.,Hirano, M., and Matsunaga, T. (1992). CO2 removal by high-density culture ofa marine cyanobacterium using an improved photobioreactor employinglight-diffusing optical fibers. Appl. Biochem. Biotechnol. 34/35: 449-458.Tapie, P and Bernard, A. (1988). Microalgae production: Technical and economicevaluations. Biotechnol. Bioeng. 32: 873-885.Thompson, P. A. and Guo, M. (1992). Effect of variation in temperature: I. On thebiochemical composition of eight species of marine phytoplancton. J. Phycol. 28:481–488.

九 、 計 畫 報 告 之 圖圖 一 、 日 本 Research Institute of Innovative Technology for the Earth(RITE)執 行 利 用 生 物 固 定 二 氧 化 碳 計 畫 所 分 離 到 之 藻 類 Botryococcus( 資 料 參 考RITE 網 址 http://www.rite.or.jp)。 )。)。

圖 二 、 汽 化 複 循 環 發 電 方 式 之 燃 燒 前 CO 2捕 獲 分 離 ( 資 料 參 考 網 址http://www.netl.doe.gov)。 )。)。

(MF)圖 三 、 甲 烷 菌 還 原 CO 2 成 為 甲 烷 之 代 謝 。

圖 四 、 高 壓 條 件 下 培 養 甲 烷 菌 之 高 壓 培 養 鋼 筒 。

圖 五 、 實 驗 參 考 之 甲 烷 菌 株 Methanobacterium subterraneum DSM11074。

4035301)1.552 Methane25mv201510500.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0minutes圖 六 、 甲 烷 之 氣 相 層 析 圖 。 甲 烷 的 滯 留 時 間 為 1.552 分 鐘 。

(A)(B)152)1.632 1299383)2.408 20567010mv51)1.197 4769600.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0minutes圖 七 、 由 荷 花 池 底 泥 培 養 出 來 之 甲 烷 產 生 菌 FJ10 顯 微 鏡 照 片 (A); 甲 烷 產生 菌 FJ10 之 甲 烷 氣 相 層 析 圖 , 甲 烷 的 滯 留 時 間 為 1.632 分 鐘 。

(A)(B)mv15101)1.175 566502)1.612 1099003)2.388 208020504)2.9530.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0minutes圖 八 、 由 金 門 海 岸 底 泥 培 養 出 來 之 甲 烷 產 生 菌 KM3 顯 微 鏡 照 片 (A); 甲 烷產 生 菌 KM3 之 甲 烷 氣 相 層 析 圖 , 甲 烷 的 滯 留 時 間 為 1.612 分 鐘 。

Standard curve of methaneC o n c e n tr a tio n o f m e th a n e( u m o le /m l)50403020100y = 6E-05x + 0.4671= 0.9990 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000Peak area of methaneR2圖 九 、 甲 烷 量 與 其 氣 相 層 析 儀 積 分 面 積 之 線 性 關 係 。

25YE TestC H 4 (u m o le /m l)201510500 1 2 3 4 5 6 7 8 9YE (g/l)圖 十 、Yeast extract 濃 度 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響 。

20pH TestC H 4 (u m o le/m l)1510500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12pH圖 十 一 、pH 值 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響 。

25Temp. TestC H 4 (u m o le /m l201510500 10 20 30 40 50 60Temp (C)圖 十 二 、 溫 度 對 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響 。

(A)7.27.0log (cell number)6.86.66.46.26.05.80 3 6 9 12 15 18days(B)CH4 concentration (µmole/ml)1816141210864200 3 6 9 12 15 18days圖 十 三 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 生 長 情 形 (A) 與 生 產 甲 烷 (B)。

(A)(B)(C)

圖 十 四 、 在 高 壓 培 養 鋼 筒 中 100 atm 高 壓 下 甲 烷 產 生 菌 FJ10 之 培 養 。(A): 設 定為 100 atm 高 壓 之 高 壓 培 養 鋼 筒 ;(B): 壓 力 表 顯 示 100 atm;(C): 甲烷 產 生 菌 FJ10 培 養 瓶 之 橡 膠 塞 和 鋁 蓋 發 生 嚴 重 變 形 。

400350300CH4 (µmole)2502001501005000 3 6 9 12 15days圖 十 五 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 培 養 於 壓 力 1 atm(□) 及 100 atm(■) 下 培 養 瓶headspace 中 之 甲 烷 產 量 。 實 驗 之 培 養 瓶 容 積 30 ml, 包 含 培 養 液 29.7 ml和 headspace 0.3 ml( 充 滿 H 2 +CO 2 (80:20)),培 養 溫 度 40 o C。

十 、 計 畫 報 告 之 表表 一 、 甲 烷 菌 之 FL 培 養 基MgCl 2 •6H 2 OKClCaCl 2 •2H 2 OK 2 HPO 4NH 4 ClYeast extractCysteine •HClNaHCO 3Vitamin solution( 表 二 )Trace element( 表 三 )ResazurinMake to 1000.0 mL with distilled water1.0 g0.5 g0.4 g0.4 g1.0 g2.0 g0.25 g4.0 g1ml表 二 、Trace element solutionH2SeO3MnCl 2 •4H 2 OFeSO 4 •7H 2 OCoCl 2 •6H 2 OZnCl 2H 3 BO 3NaMoO 4 •2H 2 OCuCl 2 •2H 2 ONiSO 4 •6H 2 OAlCl 3 •6H 2 ODisodium EDTA dihydrateDistilled water0.01 g0.10 g0.10 g0.15 g0.10 g0.01 g0.01 g0.02 g0.02 g0.04 g0.50 g100 mL

表 三 、Vitamin solutionBiotinFolic acidPyridoxin hydrochlorideRiboflavinThiamineNicotinic acidPantothenic acidVitamin B12Thioctic acidp-Aminobenzonic acidDistilled water2.0 mg2.0 mg10.0 mg5.0 mg5.0 mg5.0 mg5.0 mg0.1 mg5.0 mg5.0 mg100mL

表 四 、Fractional Factorial Design 探 討 影 響 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷之 主 要 因 子 。子 因 驗 試驗 組 實CH 4(μmole/ml)NH 4 Cl K 2 HPO 4 MgCl 2 FeSO 4yeastextractNaCl1 - - - - - - 13.32 + + - - - - 25.23 + - + - - - 13.24 + - - + - - 26.95 + - - - + - 13.16 + - - - - + 26.17 - + + - - - 12.28 - + - + - - 26.39 - + - - + - 11.910 - + - - - + 26.311 - - + + - - 12.612 - - + - + - 24.413 - - + - - + 13.614 - - - + + - 25.415 - - - + + 12.316 - - - - + + 27.117 + + + + - - 12.018 + + + - + - 26.419 + + + - - + 12.720 + + - + + - 24.321 + + - + - + 11.722 + + - - + + 25.123 + - + + + - 12.324 + - + + - + 25.925 + - + - + + 12.526 + - - + + + 20.727 - + + + + - 11.728 - + + + - + 25.329 - + + - + + 11.130 - + - + + + 26.831 - - + + + + 12.832 + + + + + + 26.8註 : 試 驗 因 子 之 較 高 值 標 示 為 ”+”; 試 驗 因 子 之 較 低 值 標 示 為 ”-”。 NH 4 Cl 之 ”+”為 2.0 g/L,”-” 為 0.2 g/L;K 2 HPO 4 之 ”+” 為 0.5 g/L,”-” 為 0.05 g/L;MgCl 2 之 ”+”為 2.0 g/L,”-” 為 0.2 g/L;FeSO 4 之 ”+” 為 0.1 g/L,”-” 為 0.001 g/L;yeast extract之 ”+” 為 2.0 g/L,”-” 為 0.2 g/L;NaCl 之 ”+” 為 10 g/L,”-” 為 0.2 g/L。 本 實 驗共 進 行 240 個 小 時 , 培 養 溫 度 30 o C。

表 五 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 之 FractionalFactorial Design 影 響 因 子 之 P 值 。影 響 因 子P 值NH 4 Cl 0.09K 2 HPO 4 0.891MgCl 2 0.815FeSO 4 0.887Yeast extract 0.000*NaCl 0.676* 表 示 有 顯 著 差 異

表 六 、 修 正 之 FL 培 養 基MgCl 2 •6H 2 OKClCaCl 2 •2H 2 OK 2 HPO 4NH 4 ClYeast extractCysteine •HClNaHCO 3Vitamin solution( 表 二 )Trace element( 表 三 )ResazurinMake to 1000.0 mL with distilled water2.0 g0.5 g0.4 g0.05 g0.2 g5.0 g0.25 g4.0 g1ml表 七 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 之 生 長 情 形 和 甲 烷 生 產 。時 間 ( 天 ) 0 1 4 7 10 13 16菌 數 (× 10 6 /ml) 0.94 1.08 4.74 6.46 7.80 8.52 13.50CH 4 濃 度 0 2.28 8.71 12.57 15.03 15.59 16.20(μmole/ml)註 : 本 實 驗 採 用 容 積 為 250 ml 之 培 養 瓶 , 培 養 瓶 中 盛 裝 有 150 ml 之 含 10% 甲烷 菌 的 培 養 液 , 以 及 headspace 體 積 100 ml, 培 養 溫 度 40 o C。表 八 、 甲 烷 產 生 菌 FJ10 培 養 於 壓 力 1 atm 及 100 atm 下 之 甲 烷 產 量 。天 數 1 7 14Headspace 中 CH4 培 養 壓 力 1 atm 0 203.00 320.60總 量 (μmole) 培 養 壓 力 100 0 223.44 352.80atm菌 數 培 養 壓 力 1 atm 1.30 6.75 8.32(×10 6 /ml) 培 養 壓 力 100 1.05 6.52 8.15atm註 : 實 驗 之 培 養 瓶 容 積 30 ml, 包 含 培 養 液 29.7 ml 和 headspace 0.3 ml( 充 滿H 2 +CO 2 (80:20)), 培 養 溫 度 40 o C。

第 二 部 分 : 技 術 或 設 備 應 用 推 廣 可 行 性 評 估 報 告一 、 技 術 可 行 性 評 估本 研 究 計 畫 並 不 探 討 研 究 CO 2 之 捕 獲 分 離 或 是 CO 2 地 質 儲 存 技 術 , 這 些 技術 在 本 期 末 報 告 中 之 研 究 緣 起 和 文 獻 回 顧 已 作 部 份 說 明 , 而 且 CO 2 之 捕 獲 分 離或 是 CO 2 地 質 儲 存 技 術 已 有 很 多 之 研 究 報 告 並 且 已 發 展 漸 趨 成 熟 。 本 計 畫 為 很前 瞻 新 穎 性 之 研 發 計 畫 , 最 終 目 的 在 研 究 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層 中 之CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 之 前 瞻 技 術 , 此 技 術 最 後 希 望 能 發 展 成 將 封 存 於 深地 層 中 無 用 之 CO 2 無 機 碳 源 轉 換 成 甲 烷 天 然 氣 田 , 經 過 足 夠 時 間 , 使 深 地 層 中生 產 足 夠 天 然 氣 甲 烷 之 後 , 再 將 此 深 地 層 內 之 天 然 氣 甲 烷 開 採 出 來 , 作 為 燃 燒 能源 使 用 。 而 本 計 畫 為 第 一 年 度 之 研 究 , 其 目 的 在 開 發 於 高 壓 100 atm 環 境 下 甲 烷產 生 菌 FJ10 資 源 化 利 用 CO 2 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 基 礎 技 術 。 由 本 研 究 成 果 得 知甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100 atm 類 似 深 地 層 高 壓 條 件 下 , 其 生 長 情 形 與 在 常 壓 下 並沒 有 顯 著 不 同 , 而 其 FJ10 在 100 atm 和 1 atm 下 培 養 之 甲 烷 生 產 率 分 別 為 1.075μmole-CH 4 /ml-medium/day 和 0.976μmole-CH 4 /ml-medium/day, 此 結 果 證 實 達到 本 研 究 計 畫 第 一 年 規 劃 之 預 期 目 標 , 亦 顯 示 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 天 然 氣 , 有 其 可 行 性 。 國 際 上 之 研 究 技 術 成 果 文獻 亦 可 作 為 本 計 畫 技 術 開 發 之 參 考 , 例 如 德 國 Geotechnologien CoordinationOffice 之 研 究 員 Ludwig Stroink 在 期 刊 Greenhouse Issues 之 2006 年 3 月 號 中 即 提到 利 用 深 地 層 中 的 水 與 礦 物 表 面 產 生 大 量 氫 氣 , 提 供 給 甲 烷 菌 使 用 以 資 源 化 已 封存 於 深 地 層 中 之 CO 2 並 生 產 甲 烷 天 然 氣 能 源 ; 另 外 , 美 國 能 源 部 之 NETL 國 家實 驗 室 亦 有 利 用 甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 並 生 產 甲 烷 天 然 氣 能 源之 計 畫 構 想 ; 日 本 Teikoku oil 公 司 、Chugai Technos 公 司 等 已 進 行 大 量 CO 2 注 入深 地 層 枯 竭 油 田 中 回 收 殘 餘 原 油 的 研 究 , 並 且 探 討 利 用 油 田 中 之 甲 烷 菌 或 注 入 之甲 烷 菌 進 行 存 於 油 田 中 大 量 CO 2 的 資 源 化 利 用 生 產 甲 烷 天 然 氣 。以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2 無 機 碳 源 , 並 生 產 甲 烷 天 然 氣 ,在 技 術 上 氫 氣 的 提 供 是 一 個 重 要 的 因 子 , 由 於 很 多 研 究 分 析 結 果 發 現 , 深 地 層 之油 田 、 氣 田 、 煤 田 、saline formations、 某 些 deep aquifers、shale zones 等 實 際充 滿 了 很 豐 富 的 有 機 物 和 各 種 代 謝 微 生 物 群 , 在 有 機 物 代 謝 過 程 中 常 有 氫 氣 的 產

生 。 另 外 , 一 些 研 究 成 果 也 證 明 深 地 層 中 地 質 化 學 反 應 可 以 自 發 性 產 生 大 量 氫氣 , 可 以 提 供 給 甲 烷 菌 利 用 還 原 CO 2 生 產 大 量 甲 烷 天 然 氣 。 此 外 , 有 報 告 提 出將 有 機 廢 棄 物 與 大 量 CO 2 同 時 注 入 深 地 層 中 , 藉 由 地 層 中 之 微 生 物 氧 化 有 機 廢棄 物 生 產 氫 氣 , 提 供 給 甲 烷 菌 生 產 甲 烷 。 因 此 在 深 地 層 中 提 供 氫 氣 給 甲 烷 菌 利 用應 該 進 一 步 深 入 探 討 和 研 究 , 但 是 由 已 發 表 文 獻 的 結 果 來 看 , 氫 氣 的 來 源 或 許 有解 決 之 道 。整 體 計 畫 所 開 發 出 來 的 技 術 : 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 天 然 氣 模 擬 技 術 。 此 技 術 在 應 用 上 亦 可 發 展 出 在 不 同 CO 2濃 度 下 , 甲 烷 菌 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 的 技 術 開 發 , 技 術 之 應 用 也 許 可 以 用 來 進 一步 改 善 污 染 物 處 理 問 題 。 例 如 , 污 水 處 理 過 程 中 所 溢 出 之 氣 體 常 含 有 甲 烷 和 部 份百 分 比 的 CO 2 氣 體 , 此 技 術 在 應 用 上 或 許 可 以 探 討 如 何 將 這 些 含 部 份 百 分 比 CO 2氣 體 , 導 入 含 甲 烷 菌 之 處 理 槽 體 中 , 利 用 甲 烷 菌 將 此 部 份 CO 2 氣 體 還 原 成 甲 烷 ,而 所 需 之 氫 氣 可 以 設 計 由 利 用 有 機 廢 棄 物 之 產 氫 菌 生 產 提 供 。 因 此 在 本 計 畫 中 所開 發 出 來 的 技 術 , 有 可 能 可 以 作 為 其 它 應 用 之 用 , 使 此 技 術 能 廣 為 擴 大 應 用 面 。

二 、 經 濟 可 行 性 評 估有 關 CO 2 之 地 質 儲 存 法 經 濟 可 行 性 評 估 內 容 , 部 份 參 考 自 台 灣 科 技 大學 顧 洋 教 授 實 驗 室 整 理 之 資 料 , 已 於 ” 第 一 部 分 : 現 場 或 實 際 技 術 或 設 備 測 試 報告 ” 之 ” 一 、 研 究 緣 起 ” 中 有 詳 細 描 述 , 敬 請 參 考 。 但 就 本 計 畫 技 術 經 濟 可 行性 而 言 , 本 計 畫 為 很 前 瞻 新 穎 性 之 研 發 計 畫 , 主 要 以 已 經 封 存 於 深 地 層 中 之 CO 2作 為 資 源 化 利 用 技 術 研 發 的 對 象 , 最 終 目 的 在 利 用 甲 烷 菌 資 源 化 已 封 存 於 深 地 層中 之 CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 。 而 本 計 畫 為 第 一 年 度 之 研 究 , 其 目 的 在 開發 於 高 壓 100 atm 環 境 下 甲 烷 產 生 菌 FJ10 資 源 化 利 用 CO 2 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之基 礎 技 術 , 因 此 以 第 一 年 之 技 術 成 果 來 評 估 整 體 計 畫 技 術 成 果 實 施 之 經 濟 可 行性 , 確 是 不 容 易 。 但 是 由 一 些 研 究 報 告 顯 示 , 將 微 生 物 注 入 深 地 層 中 的 成 本 不 是很 高 , 基 本 上 甲 烷 菌 是 自 營 性 細 菌 , 所 需 的 營 養 鹽 主 要 是 一 些 無 機 物 , 探 究 深 地層 油 田 、 氣 田 、 煤 田 、saline formations、 某 些 deep aquifers、shale zones 中 的 有機 物 和 礦 物 , 較 缺 乏 也 許 是 氮 源 NH 4 Cl, 因 此 須 同 時 將 氮 源 NH 4 Cl 和 甲 烷 菌 培養 液 同 時 注 入 深 地 層 中 , 此 程 序 所 花 費 成 本 應 不 會 很 高 , 或 許 與 CO 2 地 下 注 入成 本 3~10 USD/tone(Rubin & Rao, 2003) 類 似 , 甲 烷 菌 注 入 地 層 之 後 , 它 們 就自 行 代 謝 活 化 生 產 甲 烷 , 這 也 是 一 些 石 油 公 司 實 際 將 微 生 物 注 入 枯 竭 深 地 層 油田 、 氣 田 、 煤 田 中 進 行 殘 餘 原 油 或 天 然 氣 回 收 的 主 要 原 因 , 成 本 很 低 。

三 、 應 用 推 廣 可 能 遭 遇 之 困 難 以 及 解 決 對 策就 目 前 國 內 外 經 濟 和 技 術 發 展 狀 況 而 言 , 產 業 要 實 際 進 行 大 量 CO 2 減 量處 理 仍 有 一 段 長 距 離 , 唯 有 各 國 在 國 際 環 境 保 護 壓 力 下 和 利 用 此 技 術 具 有 實質 之 經 濟 效 益 下 , 此 技 術 之 應 用 推 廣 較 易 進 行 ; 另 外 , 國 家 能 源 政 策 規 範 國營 企 業 或 CO 2 製 造 量 大 的 產 業 , 必 須 優 先 進 行 大 量 CO 2 減 量 處 理 , 也 是 一 個應 用 推 廣 此 技 術 之 機 會 。 另 外 , 財 務 上 尚 需 足 夠 經 費 之 支 持 , 用 於 發 展 此 完整 技 術 之 研 發 , 因 此 希 望 政 府 相 關 機 構 和 產 業 界 能 持 續 投 入 , 進 行 實 際 應 用技 術 開 發 , 完 成 商 業 模 式 。

十 一 、 附 件附 件 一 、Fractional Factorial Design 探 討 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 生 產 甲 烷 之影 響 因 子 的 ANOVA 統 計 分 析Oneway 'Response' 'NH4Cl'.One-Way Analysis of VarianceAnalysis of Variance on ResponseSource DF SS MS F pNH4Cl 1 4.4 4.4 0.09 0.764Error 30 1417.0 47.2Total 31 1421.4Individual 95% CIs For MeanBased on Pooled StDevLevel N Mean StDev ----------+---------+---------+------0 16 19.369 6.851 (-------------*--------------)1 16 18.631 6.895 (--------------*-------------)----------+---------+---------+------Pooled StDev = 6.873 17.5 20.0 22.5MTB > Oneway 'Response' 'K2HPO4'.One-Way Analysis of VarianceAnalysis of Variance on ResponseSource DF SS MS F pK2HPO4 1 0.9 0.9 0.02 0.891Error 30 1420.4 47.3Total 31 1421.4Individual 95% CIs For MeanBased on Pooled StDevLevel N Mean StDev ----+---------+---------+---------+--0 16 19.169 6.860 (-----------------*----------------)1 16 18.831 6.902 (----------------*-----------------)----+---------+---------+---------+--Pooled StDev = 6.881 16.0 18.0 20.0 22.0MTB > Oneway 'Response' 'MgCl2'.

One-Way Analysis of VarianceAnalysis of Variance on ResponseSource DF SS MS F pMgCl2 1 2.6 2.6 0.06 0.815Error 30 1418.7 47.3Total 31 1421.4Individual 95% CIs For MeanBased on Pooled StDevLevel N Mean StDev ----------+---------+---------+------0 16 18.712 6.578 (-------------*-------------)1 16 19.288 7.163 (-------------*-------------)----------+---------+---------+------Pooled StDev = 6.877 17.5 20.0 22.5MTB > Oneway 'Response' 'FeSO4'.One-Way Analysis of VarianceAnalysis of Variance on ResponseSource DF SS MS F pFeSO4 1 1.0 1.0 0.02 0.887Error 30 1420.4 47.3Total 31 1421.4Individual 95% CIs For MeanBased on Pooled StDevLevel N Mean StDev ----+---------+---------+---------+--0 16 18.825 6.793 (----------------*-----------------)1 16 19.175 6.968 (-----------------*----------------)----+---------+---------+---------+--Pooled StDev = 6.881 16.0 18.0 20.0 22.0MTB > Oneway 'Response' 'YE'.One-Way Analysis of VarianceAnalysis of Variance on ResponseSource DF SS MS F pYE 1 1378.12 1378.12 956.26 0.000Error 30 43.23 1.44Total 31 1421.36

Individual 95% CIs For MeanBased on Pooled StDevLevel N Mean StDev -+---------+---------+---------+-----0 16 12.437 0.673 (*-)1 16 25.562 1.559(-*)-+---------+---------+---------+-----Pooled StDev = 1.200 12.0 16.0 20.0 24.0MTB > Oneway 'Response' 'NaCl'.One-Way Analysis of VarianceAnalysis of Variance on ResponseSource DF SS MS F pNaCl 1 8.4 8.4 0.18 0.676Error 30 1413.0 47.1Total 31 1421.4Individual 95% CIs For MeanBased on Pooled StDevLevel N Mean StDev -+---------+---------+---------+-----0 16 19.513 7.085 (-------------*-------------)1 16 18.487 6.633 (-------------*-------------)-+---------+---------+---------+-----Pooled StDev = 6.863 15.0 17.5 20.0 22.5

Interaction 分 析NH4Cl-K2HPO4NH4Cl19.50101Mean19.018.50K2HPO41NH4Cl-MgCl2NH4Cl19.50101Mean19.018.50MgCl21

NH4Cl-FeSO4NH4Cl19.40101Mean18.918.40FeSO41NH4Cl-YENH4Cl250101Mean20150YE1

NH4Cl-NaClNH4Cl19.50101Mean19.018.518.00NaCl1K2HPO4-MgCl2K2HPO419.50101Mean19.018.50MgCl21

K2HPO4-FeSO419.2519.1519.05K2HPO40101Mean18.9518.8518.7518.6518.550FeSO41K2HPO4-YEK2HPO4250101Mean20150YE1

K2HPO4-NaClK2HPO419.50101Mean19.018.518.00NaCl1MgCl2-FeSO4Mean19.519.419.319.219.119.018.918.818.718.618.50FeSO41MgCl20101

MgCl2-YEMgCl2250101Mean20150YE1MgCl2-NaClMgCl219.519.00101Mean18.518.00NaCl1

FeSO4-YEFeSO4250101Mean20150YE1FeSO4-NaClFeSO419.50101Mean19.018.518.00NaCl1

YE-NaCl2722YE0101Mean17120NaCl1

附 件 二 、95 年 度 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 期 初 審 查 意 見 回 覆 表 。計 畫 名 稱 : 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發育 成 中 心 / 廠 商 名 稱 : 輔 仁 大 學 / 人 宇 生 物 科 技 股 份 有 限 公 司評 審 委 員 : 何 副 所 長 明 錦 、 李 主 任 澤 民 、 阮 主 任 國 棟 、 楊 副 所 長 致 行 、 張 局 長 豐藤審 查 意 見1. 本 計 劃 在 生 物 科 技 的 創 新 上 , 有 可 運意 見 回 覆1. 謝 謝 委 員 。用 之 特 色 。委 員 一委 員 二委 員 三2. 宜 特 別 注 意 技 術 scale-up 的 條 件 , 並於 計 劃 過 程 中 進 行 初 步 的 經 濟 評估 。3. 未 來 使 用 條 件 之 氫 原 子 及 能 量 利 用源 , 宜 提 出 更 具 體 的 可 行 性 說 明 。使 用 氫 氣 做 為 source 之 條 件 , 可 進 行關 鍵 性 探 討 。1. 具 前 瞻 性 與 實 用 性 , 惟 應 注 意 過 程 所需 能 源 及 其 產 生 之 CO 2 比 較 。1. 本 計 劃 係 為 利 用 甲 烷 菌 固 定 CO 2 轉換 為 無 機 碳 源 之 前 瞻 技 術 開 發 , 預期 對 及 CO 2 減 量 與 降 低 溫 室 效 應 及廢 棄 物 之 資 源 化 再 生 利 用 有 所 助益 。2. 計 劃 內 容 充 實 , 實 施 方 法 與 產 學 分 工明 確 , 具 創 新 性 與 一 定 程 度 之 技 術成 熟 度 , 計 劃 可 行 ; 惟 短 期 效 益 不2. 感 謝 委 員 建 議 。 未 來 計 畫 執 行會 特 別 注 意 技 術 scale-up 的 條件 問 題 和 初 步 之 經 濟 評 估 。3. 謝 謝 委 員 建 議 。 有 關 氫 氣 作 為source 部 分 , 計 畫 執 行 後 將 於未 來 期 末 報 告 中 說 明 。1. 感 謝 委 員 建 議 。 利 用 氫 氣 作 為能 源 時 會 注 意 其 所 產 生 之 之CO 2 問 題 。1. 謝 謝 委 員 。2. 謝 謝 委 員 意 見 。3. 謝 謝 委 員 。

易 顯 現 。3. 計 劃 目 標 符 合 當 前 CO 2 減 量 及 再 生4. 依 據 委 員 意 見 進 行 調 整 。能 源 之 政 策 目 標 。4. 申 請 補 助 經 費 192 萬 元 , 其 中 人 事 費約 111 萬 元 , 比 例 稍 高 , 耗 材 及 設 備費 約 61 萬 元 , 尚 有 調 降 之 空 間 。委 員 四委 員 五1. 具 相 當 前 瞻 性 。2. 產 核 與 補 助 , 建 議 將 最 近 在 期 刊 上 發表 的 CO 2 在 地 下 儲 存 的 立 法 問 題 與以 綜 合 分 析 , 翻 譯 及 做 成 建 議 , 做為 本 研 究 之 附 帶 工 作 , 以 期 對 環 保署 有 幫 助 。(Dec.15,2005/EnvironmentalScience&Technology,pp.499a)1. 本 計 畫 在 開 發 於 高 壓 環 境 下 甲 烷 菌轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 之 技 術 , 具前 瞻 性 創 新 研 發 計 畫 , 有 助 於 二 氧化 碳 去 除 與 轉 換 為 生 質 能 源 使 用 。1. 謝 謝 委 員 。2. 感 謝 委 員 建 議 。 計 畫 進 行 中 會將 最 近 在 期 刊 上 發 表 的 CO 2在 地 下 儲 存 相 關 文 章 閱 讀 並整 理 。1. 謝 謝 委 員 。2. 本 研 發 具 創 新 性 與 環 保 效 益 , 且 與 環保 署 推 動 重 點 工 作 相 符 。3. 建 議 擇 一 案 例 ( 國 內 排 放 二 氧 化 碳 污染 源 ) 測 試 與 印 證 , 另 環 保 署 補 助經 費 比 例 大 於 50%, 請 調 整 。2. 謝 謝 委 員 。3. 感 謝 委 員 建 議 。 計 畫 經 費 會 進行 調 整 。

附 件 三 、95 年 度 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 期 中 報 告 審 查 意 見 回 覆 表 。計 畫 名 稱 : 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發育 成 中 心 / 廠 商 名 稱 : 輔 仁 大 學 育 成 中 心 / 人 宇 生 物 科 技 股 份 有 限 公 司評 審 委 員 : 史 健 軍 教 授 、 邵 信 研 究 員 、 陳 玲 慧 組 長委 員 一審 查 意 見1. 菌 種 取 得 來 源 多 為 常 壓 狀 態 , 能否 適 應 高 壓 狀 態 不 無 疑 問 , 又 高 壓狀 態 下 , 基 質 狀 態 、 實 驗 條 件 均 與常 壓 不 同 , 請 多 留 意 。2. 從 二 氧 化 碳 轉 換 產 生 CH 4 ,H 2 的來 源 為 何 ? 會 影 響 到 技 術 應 用 的成 本 及 可 行 性 , 請 考 量 。意 見 回 覆1. 感 謝 委 員 建 議 與 提 醒 。 本 研 究 團隊 曾 有 研 究 過 深 地 層 微 生 物 經驗 , 一 般 常 壓 中 之 微 生 物 常 可 生存 於 100 atm 下 , 因 此 本 研 究 所得 之 菌 種 雖 生 活 在 常 壓 下 , 但 應可 生 存 於 100 atm 高 壓 下 。2. 感 謝 委 員 。 在 深 地 層 中 H 2 的 來源 確 是 一 個 問 題 , 經 過 多 所 研 究和 探 討 , 有 幾 個 方 向 可 以 探 討 ,以 確 定 未 來 H 2 的 來 源 :(1) 深 地 層中 地 質 化 學 反 應 自 發 產 生 H 2 , 已有 多 篇 發 表 文 獻 證 實 此 論 點 , 例如 Francis H. Chapelle et al. 2002.A hydrogen-based subsurfacemicrobial community dominatedby methanogens. Nature 415 (17):312-315;Lovley, D.R. and F.H.Chapelle. 1996. Hydrogenbasedmicrobial ecosystems in theEarth: Technical Comment.Science 272: 896-897.;Stevens,T.O. and J.P. McKinley. 2000.Abiotic controls on H 2 productionfrom basalt-water reactions.Environ. Sci. Technol. 34:

826-831…. 等 等 。(2) 深 地 層 ( 尤其 是 油 田 、 氣 田 、 煤 田 或 一 些 含水 aquifers) 中 含 有 豐 富 有 機 物 ,這 些 有 機 物 會 被 地 層 中 異 營 菌 或發 酵 菌 所 利 用 , 代 謝 過 程 中 會 產生 H 2 , 分 析 這 些 深 地 層 的 微 生 物相 , 總 是 可 以 找 到 甲 烷 菌 , 例 如 :Dahle H. et al. 2007. Microbialcommunity structure analysis ofproduced water from ahigh-temperature North Seaoil-field. Antonie VanLeeuwenhoek. Jun 22;3. 產 氣 的 分 析 除 甲 烷 外 , 建 議 其 他可 能 產 物 及 氣 體 也 亦 分 析 。4. 甲 烷 菌 生 長 速 率 及 產 氣 量 的 表達 , 建 議 調 整 及 補 充 。Kotelnikova, S. and K. Pedersen.1997. Evidence for methanogenicArchaea and homoacetogenicBacteria in deep granitic rockaquifers. FEMS MicrobiologyReviews 20:339-349.。(3) 將 有 機 廢棄 物 同 時 打 入 深 地 層 中 , 促 使 深地 層 中 之 微 生 物 生 長 代 謝 產 生H 2 , 提 供 甲 烷 菌 使 用 。3. 感 謝 委 員 建 議 。委 員 二1. 計 畫 目 的 在 於 針 對 高 壓 封 存 於 地層 下 之 CO 2 進 行 還 原 成 甲 烷 的 研究 , 似 有 邏 輯 上 的 問 題 , 即 封 存 於地 層 的 CO 2 若 已 處 於 安 定 狀 態 ,為 何 又 要 將 其 轉 換 成 不 安 定 態 ?4. 謝 謝 委 員 。 已 於 計 畫 期 末 報 告 書中 加 以 調 整 。1. 謝 謝 委 員 意 見 。 委 員 所 言 確 是 屬實 , 但 是 由 於 國 際 上 CO 2 處 理 和利 用 仍 是 屬 於 較 新 穎 的 研 發 領域 , 目 前 仍 無 特 別 定 論 , 因 此 在CO 2 處 理 和 利 用 之 邏 輯 上 或 研 發

回 到 大 氣 層 利 用 能 量 後 再 轉 換 為CO 2 的 合 理 性 。上 仍 有 多 種 可 能 方 向 , 本 計 畫 提供 了 一 個 可 能 方 向 的 選 擇 : 發 展甲 烷 菌 資 源 化 利 用 廢 棄 CO 2 技術 , 目 的 希 望 能 將 封 存 於 深 地 層中 「 無 用 」 之 CO 2 無 機 碳 源 轉 換成 甲 烷 天 然 氣 田 , 經 過 足 夠 時間 , 使 深 地 層 中 生 產 足 夠 天 然 氣甲 烷 之 後 , 再 將 此 深 地 層 內 之 天然 氣 甲 烷 開 採 出 來 , 作 為 燃 燒 能源 使 用 。 燃 燒 後 所 產 生 之 CO 2 再於 深 地 層 中 封 存 , 使 得 C 能 持 續委 員 三2. 建 議 是 否 考 量 將 CO 2 的 目 標 改 為點 源 , 如 : 煙 道 氣 的 還 原 研 究 。1. 計 畫 之 目 的 及 動 機 似 有 探 討 之 空間 。2.CO 2 轉 換 為 CH 4 之 技 術 ( 以 菌 種之 方 式 ), 似 可 以 去 探 討 , 倘 只 以CO 2 封 存 之 狀 況 下 研 擬 , 似 太 新 穎( 因 目 前 封 存 技 術 仍 不 成 熟 )。循 環 利 用 , 不 增 加 大 氣 CO 2 量 。2. 感 謝 委 員 建 議 。 請 參 考 第 1 點 意見 回 覆 。1. 感 謝 委 員 建 議 。 請 參 考 委 員 二 第1 點 意 見 回 覆 。2. 委 員 所 提 意 見 在 目 前 情 形 確 是事 實 , 本 研 究 在 環 保 科 技 計 畫 歸類 上 實 是 屬 於 前 瞻 新 穎 性 計 畫 ,但 是 根 據 台 電 公 司 電 力 綜 合 研 究所 及 文 獻 所 提 資 料 , 深 地 層 封 存CO 2 的 技 術 有 其 可 行 性 , 而 且 在燃 燒 發 電 技 術 改 採 用 新 式 汽 化 複循 環 發 電 方 式 (IGCC) 之 後 , 高濃 度 CO 2 之 捕 獲 成 本 降 低 , 國 際上 多 個 技 術 研 發 案 即 針 對 深 地 層封 存 CO 2 已 進 行 實 際 應 用 探 討( 例 如 : Ronald W. Klusman.Carbon Dioxide Sequestration in

Depleted Oil/Gas Fields:Evaluation of Gas Microseepageand Carbon Dioxide Fate atRangely, Colorado U.S.A. AAPGAnnual Convention (2003)May:11-14. AAPG Salt Lake City,Uta.;Environ. Sci Technol. (2006)Nov.1, 40(21): 6744-6749 ;Science. (2004) May 14,304(5673): 1005-1008. ;http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/core_rd/storage.html… 等 等 ),有 些 案 例 有 相 當 成 功 的 成 果 , 由3.CH 4 之 利 用 ( 封 存 之 情 況 下 ) 尚 涉及 儲 存 之 安 全 、 輸 送 及 運 輸 之 問題 。台 電 公 司 和 各 文 獻 資 料 報 告 , 深地 層 封 存 CO 2 方 式 未 來 很 可 能 實施 。3. 感 謝 委 員 意 見 。 甲 烷 天 然 氣 之 開採 , 其 有 關 之 儲 存 安 全 、 輸 送 及運 輸 問 題 應 已 是 成 熟 技 術 , 現 在應 是 正 在 使 用 的 技 術 。 本 研 究 在規 劃 和 執 行 上 亦 會 注 意 委 員 所 提的 意 見 。

附 件 四 、95 年 度 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 期 末 報 告 審 查 意 見 回 覆 表 。計 畫 名 稱 : 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發育 成 中 心 / 廠 商 名 稱 : 輔 仁 大 學 育 成 中 心 / 人 宇 生 物 科 技 股 份 有 限 公 司評 審 委 員 : 陳 孝 行 教 授 、 葉 琮 裕 教 授 、 史 健 軍 教 授 、 鄒 倫 主 任審 查 意 見委 員 一 1. 為 什 麼 用 100atm? 在 深 地 層 封 存的 環 境 , 一 般 來 說 其 環 境 條 件 為何 ? 可 能 必 須 說 明 。 此 外 , 本 研究 所 用 的 培 養 基 , 跟 可 能 的 環 境條 件 是 否 對 應 ?意 見 回 覆1. 感 謝 委 員 建 議 。 本 研 究 以 壓 力100atm 探 討 轉 換 CO 2 生 產 甲烷 , 主 要 是 封 存 於 約 1000 公 尺下 深 地 層 之 壓 力 約 100atm; 而 深地 層 封 存 的 環 境 條 件 為 約100atm 壓 力 、 化 學 還 原 狀 態 、 溫度 約 20~40 o C、 豐 富 有 機 物 和 氫氣 、 有 微 生 物 群 落 。 本 研 究 所 使用 培 養 基 只 部 分 模 擬 深 地 層 封存 的 環 境 條 件 , 例 如 壓 力 、 氧 化還 原 電 位 、 氫 氣 等 , 本 實 驗 為 計畫 之 第 一 年 度 研 究 , 因 此 先 進 行其 可 行 性 探 討 , 未 來 研 究 將 更 符合 深 地 層 深 地 層 封 存 環 境 的 設計 。2. 碳 的 質 量 平 衡 是 否 有 做 ? 可 否 確認 實 驗 之 可 信 度 。2. 感 謝 委 員 建 議 。 在 本 研 究 中 尚 未進 行 碳 的 質 量 平 衡 探 討 ; 而 本 研究 所 使 用 為 封 閉 式 培 養 系 統 , 因此 碳 的 來 源 只 來 自 實 驗 所 添 加 之無 機 碳 源 , 根 據 生 物 性 甲 烷 產 生代 謝 , 實 驗 培 養 系 統 中 所 產 生 的甲 烷 應 是 轉 換 無 機 碳 源 所 得 , 其結 果 應 是 相 當 可 信 。3. 本 實 驗 中 並 未 確 實 測 量 ORP

3.ORP 是 否 有 測 ? 可 代 表 其 氧 化 及還 原 態 。值 , 然 而 研 究 中 所 使 用 之 封 閉 式培 養 系 統 為 無 氧 環 境 , 而 在 培 樣基 配 製 時 亦 添 加 還 原 劑 , 其 實 驗結 果 分 析 證 明 有 甲 烷 產 生 及 甲 烷菌 增 生 , 因 此 可 確 定 培 養 環 境 的ORP 小 於 -300mV 的 還 原 狀 態 。4. 附 件 1 的 圖 可 以 說 明 清 楚 些 。5. 完 稿 時 請 依 育 成 中 心 之 報 告 格式 。委 員 二 1. 未 來 實 際 應 用 本 研 究 成 果 針 對 高壓 封 存 地 層 下 CO 2 還 原 成 CH 4 ,補 充 說 明 其 他 考 量 之 環 境 因 子 、4. 謝 謝 委 員 建 議 。 已 於 計 畫 期 末 報告 書 中 p.18 說 明 。5. 計 畫 期 末 報 告 會 依 規 定 格 式 撰寫 。1. 謝 謝 委 員 意 見 。 有 關 深 地 層 封 存的 環 境 條 件 補 充 說 明 請 見 委 員 一之 1 的 意 見 回 覆 。pH、ORP、Temp 及 可 能 缺 乏 之 電子 提 供 者 (H 2 ) 及 營 養 素 於 地 層下 之 供 應 情 形 。2. 補 充 解 釋 FJ10 於 高 壓 增 加 甲 烷 生產 率 之 可 能 原 因 或 文 獻 資 料 。2. 感 謝 委 員 。 經 PubMed 及 其 他 文獻 資 料 庫 蒐 尋 , 目 前 並 未 發 現 相關 文 獻 資 料 。 因 此 推 測 其 可 能 原因 為 在 高 壓 下 二 氧 化 碳 溶 解 率 提高 , 使 無 機 碳 源 濃 度 增 加 , 因 此甲 烷 菌 有 更 多 的 機 會 利 用 無 機 碳源 生 產 甲 烷 。委 員 三 1. 篩 選 菌 與 外 購 參 考 菌 之 甲 烷 產 能與 轉 換 率 之 比 較 , 建 議 納 入 報 告內 , 以 彰 顯 篩 選 菌 之 競 爭 力 。1. 感 謝 委 員 建 議 。 因 經 費 限 制 , 本研 究 之 高 壓 密 閉 培 養 系 統 容 量 只夠 用 於 進 行 篩 選 菌 之 研 究 , 因 此尚 無 法 與 外 購 參 考 菌 作 比 較 。 本研 究 中 所 獲 得 篩 選 菌 FJ10 在 1atm 環 境 下 甲 烷 生 產 率 1.452μmole-CH 4 /ml-medium/day 是 甲

烷 生 產 率 相 當 高 的 菌 , 然 而 本 研究 為 第 一 年 度 計 畫 , 重 點 在 探 討高 壓 100atm 下 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳源 生 產 甲 烷 之 可 行 性 , 以 評 估 於深 地 層 中 微 生 物 利 用 無 機 碳 源 生產 甲 烷 之 可 行 性 , 本 研 究 結 果 在高 壓 100atm 下 篩 選 菌 FJ10 甲 烷生 產 率 約 為 1.075μmole-CH 4 /ml-medium/day, 其 細 胞數 為 6.52~8.15×10 6cells/ml-medium。 而 根 據 調 查 深 地層 封 存 環 境 中 有 相 當 豐 富 有 機 物和 微 生 物 ( 包 含 甲 烷 菌 )( 請 參考 期 中 審 查 委 員 一 第 2 點 意 見 回覆 ), 本 研 究 計 畫 之 未 來 研 究 重2. 高 壓 環 境 之 實 驗 條 件 如 何 維 持 ?如 何 確 保 不 漏 氣 ?Headspace 氣 體體 積 之 變 化 與 氣 體 溶 解 度 隨 壓 力改 變 之 影 響 , 建 議 有 較 詳 盡 的 說明 及 探 討 。點 在 探 討 如 何 利 用 現 地 甲 烷 菌 和有 機 物 , 轉 換 封 存 於 深 地 層 中 之無 機 碳 源 生 產 甲 烷 。2. 感 謝 委 員 意 見 。 本 研 究 中 所 使 用高 壓 密 閉 培 養 系 統 , 利 用 可 於 高壓 密 封 之 材 料 確 實 緊 密 連 接 系 統各 部 份 零 件 , 能 有 效 維 持 實 驗 條件 , 並 附 有 壓 力 表 可 以 隨 時 偵 測是 否 漏 氣 和 壓 力 變 化 。 因 實 驗 時間 與 經 費 所 限 , 故 目 前 尚 未 探 討headspace 氣 體 體 積 之 變 化 與 氣 體3. 採 用 之 培 養 基 Yeast extract 添 加量 5g/l、NaHCO 3 為 4g/l, 未 來 用於 現 地 時 在 成 本 及 其 他 菌 種 之 競溶 解 度 隨 壓 力 改 變 之 影 響 , 未 來有 機 會 將 進 一 步 探 討 。3. 感 謝 委 員 意 見 。 實 際 利 用 甲 烷 菌

爭 上 可 能 有 負 面 影 響 , 建 議 應 評估 或 儘 可 能 減 少 。轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 時 ,yeastextract 和 NaHCO 3 確 實 會 以 不 添加 或 添 加 最 少 量 考 量 。 而 整 體 計畫 目 標 在 利 用 現 地 之 有 機 物 和 甲烷 菌 轉 換 封 存 於 深 地 層 中 之 無 機碳 源 生 產 甲 烷 ( 請 參 考 委 員 三 第 1點 意 見 回 覆 ), 因 此 會 考 量 最 少之 有 機 物 和 甲 烷 菌 之 額 外 添 加 。委 員 四 1. 計 畫 目 的 應 強 調 再 生 能 源 的 發展 , 而 非 CO 2 之 減 少 。2.FJ10 好 或 壞 應 有 與 國 際 比 較Benchmarking。3. 第 二 年 ( 如 果 有 ) 應 交 代 未 來 應用 架 構 , 包 括 :1. 感 謝 委 員 意 見 。2. 感 謝 委 員 意 見 。 同 委 員 三 第 1 點意 見 回 覆 。3. 感 謝 委 員 建 議 。 將 會 納 入 整 體 計畫 考 量 。(1) 氫 來 源(2) 工 程 規 劃(3) 成 本 效 益 分 析

附 件 五 、 行 政 院 環 境 保 護 署 「95 年 度 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 結 案 報 告 確 認 表 。一 、 報 告 格 式項1. 封 面 是 否 註 明 計 畫 名 稱 、 計 畫 編 號 、「 行 政 院 環 境 保 護 署 委 託研 究 」 或 「 行 政 院 環 境 保 護 署 編 印 」 字 樣 ( 計 畫 執 行 單 位 、 計畫 執 行 人 員 、 計 畫 執 行 期 間 及 印 製 年 月 )目受 委 託 人自 評 ( 符合 者 打 ˇ)2. 書 脊 是 否 註 明 計 畫 名 稱 及 「 行 政 院 環 境 保 護 署 」 之 字 樣 ? V3. 封 底 是 否 註 明 「 本 報 告 係 受 託 單 位 或 計 畫 主 持 人 個 人 之 意 見 ,僅 供 本 署 施 政 之 參 考 」、「 本 報 告 之 著 作 財 產 權 屬 ( 委 辦 者 ) 所有 , 非 經 ( 委 辦 者 ) 同 意 , 任 何 人 均 不 得 重 製 、 仿 製 或 其 他 之侵 害 」 及 圖 書 統 一 標 號 ?二 、 報 告 內 文4. 是 否 已 撰 寫 報 告 基 本 資 料 表 ? V5. 是 否 已 撰 寫 完 整 摘 要 ? V(1) 中 英 文 計 畫 摘 要 ( 簡 要 版 , 各 約 三 至 五 百 字 ) V(2) 成 果 摘 要 ( 詳 細 版 , 約 四 千 至 一 萬 字 ) V6. 是 否 已 撰 寫 目 錄 ?( 含 章 節 目 錄 、 圖 表 目 錄 及 附 件 目 錄 ) V7. 是 否 依 規 定 撰 寫 前 言 ( 報 告 於 前 言 或 緣 起 內 應 述 明 計 畫 由 來 及目 的 、 執 行 進 度 、 經 費 及 各 重 要 工 作 要 項 負 責 執 行 之 人 員 資 歷與 專 長 )8. 是 否 依 規 定 撰 寫 結 論 與 建 議 ? V9. 計 畫 內 若 有 統 計 實 證 是 否 已 述 明 其 操 作 型 定 義 、 問 卷 架 構 、 方法 、 回 收 率 、 有 效 度 及 可 信 度 ( 無 統 計 實 證 者 免 填 )10. 計 畫 若 有 採 樣 分 析 , 記 錄 是 否 完 整 ?( 無 採 樣 分 析 者 免 填 )11. 對 檢 測 數 據 是 否 已 深 入 探 討 數 據 對 於 環 境 或 研 究 主 題 以 及 政策 上 之 意 義 ( 無 檢 測 數 據 者 免 填 )12. 涉 及 對 事 實 判 斷 者 , 是 否 確 實 掌 握 相 關 資 訊 ( 無 涉 事 實 判 斷 者免 填 )13. 應 用 模 式 推 估 之 計 畫 , 是 否 述 明 模 式 原 理 、 採 用 參 數 及 原 始 資料 等 ( 無 應 用 模 式 推 估 者 免 填 )14. 報 告 附 錄 是 否 依 契 約 齊 備 ( 例 如 : 調 查 問 卷 、 本 署 審 議 意 見 及研 究 主 持 人 之 修 正 說 明 、 各 項 座 談 會 紀 錄 、 出 國 訪 問 報 告 、 相關 統 計 資 料 、 法 規 及 文 件 等 重 要 資 料 )三 、 本 計 畫 應 繳 交 文 件15. 計 畫 報 告 紙 本 (10) 冊 及 未 設 密 碼 之 電 子 檔 (word 檔 或 PDF檔 ) 三 份16. 中 英 文 計 畫 摘 要 紙 本 及 word 電 子 檔 ( 簡 要 版 ,300-500 字 ) VVVVVVV業 務 主 管單 位 複 評( 符 合 者打 ˇ)

17. 成 果 摘 要 紙 本 及 word 電 子 檔 ( 詳 細 版 ,4,000-10,000 字 )18. 計 畫 成 果 效 益 自 評 表 紙 本 及 word 電 子 檔 ( 非 科 技 計 畫 者 免 填 ) V19. 重 要 成 果 效 益 報 告 ( 依 國 科 會 要 求 填 報 , 非 科 技 計 畫 者 免 填 ) V20. 計 畫 執 行 摘 要 表 ( 如 附 件 , 以 A4 一 頁 為 原 則 , 應 經 委 託 單 位主 管 簽 名 認 可 , 結 案 時 影 印 送 主 秘 室 及 科 顧 室 )四 、 其 他21. 期 末 報 告 審 查 會 議 紀 錄 影 本 V22. 期 末 報 告 書 一 本 ( 呈 核 時 須 檢 附 ) V23. 金 額 在 一 百 萬 元 以 上 者 , 如 結 案 併 同 辦 理 撥 款 時 , 須 檢 附 勞 務結 算 驗 收 證 明 書24.(1) 計 畫 執 行 期 限 截 止 日 期(2) 期 末 報 告 初 稿 送 署 日 期(3) 期 末 報 告 審 查 會 日 期(4) 期 末 報 告 會 議 紀 錄 發 文 日 期(5) 期 末 報 告 修 正 本 送 署 日 期(6) 期 末 報 告 本 署 核 可 日 期(7) 正 式 報 告 送 署 日 期(8) 本 署 認 可 日 期25. 計 畫 成 果 是 否 已 於 本 署 「 環 境 資 訊 蒐 集 及 審 查 系 統 」 完 成 登 錄及 審 查 ( 請 會 監 資 處 查 驗 )26. 研 究 報 告 結 案 後 寄 送 指 定 寄 存 圖 書 館 ( 名 單 洽 綜 計 處 , 共 32處 ; 中 央 圖 書 館 二 份 )27. 研 究 報 告 電 子 檔 送 國 科 會 科 資 中 心 二 份 ( 非 科 技 計 畫 者 免 送 )28. 研 究 報 告 全 文 電 子 檔 (Word 或 PDF) 及 報 告 定 稿 紙 本 各 一 份 ,送 科 顧 室 制 作 光 碟 ( 非 科 技 計 畫 者 免 送 )VVV8 月 31 日7 月 27 日8 月 7 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日計 畫 單 位 主 管 :_____________ 科 長 :______________ 承 辦 人 :______________

附 件 六 、95 年 度 「 挑 戰 二 00 八 : 國 家 發 展 重 點 計 畫 」 期 末 成 果 報 告95 年 度 「 挑 戰 二 00 八 : 國 家 發 展 重 點 計 畫 」期 末 成 果 報 告計 畫 名 稱 : 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源之 新 穎 性 技 術 開 發主 管 機 關 : 行 政 院 環 境 保 護 署執 行 單 位 : 私 立 輔 仁 大 學國 發 編 號 :

計 畫 名 稱 : 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發主 管 部 會 : 行 政 院 環 境 保 護 署執 行 單 位 : 私 立 輔 仁 大 學95 年 計 畫 金 額 : 新 台 幣 3,650,000 元 ( 補 助 1,720,000 元 ; 自 籌 1,930,000 元 )全 程 計 畫 金 額 : 新 台 幣 3,650,000 元 ( 補 助 1,720,000 元 ; 自 籌 1,930,000 元 )壹 、 執 行 成 果 ( 投 入 成 本 / 產 出 之 績 效 成 果 )計 畫 能 依 規 劃 進 度 進 行 , 本 計 畫 之 研 究 成 果 :1、 完 成 甲 烷 菌 之 活 化 工 作 與 前 培 養 。2、 篩 選 出 利 用 無 機 碳 源 之 產 甲 烷 微 生 物 FJ01、FJ03、FJ07、FJ10、FJ14、KM1、KM2、KM3、KM5 和 KM9。3、 藉 由 Fractional Factorial Design 找 出 影 響 產 甲 烷 微 生 物 轉 換 CO 2 之 主 要 因 子 為yeast extract,yeast extract 在 濃 度 5.0 g/L 時 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 有 最高 之 甲 烷 生 產 量 。4、 確 定 甲 烷 產 生 菌 FJ10 於 pH 值 範 圍 3.0~11.0 皆 可 產 生 甲 烷 , 而 在 pH 為 8.0時 有 最 高 之 甲 烷 生 產 量 ; 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 生 長 溫 度 40 o C 時 有 最 高 之 甲 烷生 產 量 。5、 在 含 有 150 ml 培 養 基 之 250 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 利 用 CO 2 之 最 佳甲 烷 生 產 率 為 1.452 µmole-CH 4 /ml-medium/day。6、 在 含 有 29.7 ml 培 養 基 之 30 ml 培 養 瓶 中 , 甲 烷 產 生 菌 FJ10 在 100 atm 和 1 atm下 培 養 之 甲 烷 生 產 率 分 別 為 1.075 µmole-CH 4 /ml-medium/day 和 0.976µmole-CH 4 /ml-medium/day。貳 、一 、工 作 進 度 情 況敘 明 本 項 計 畫 可 評 量 之 績 效 項 目1、 於 國 內 外 學 術 性 會 議 或 刊 物 發 表 提 出 至 少 一 篇 論 文 。2、 利 用 甲 烷 菌 有 效 轉 換 CO 2 , 甲 烷 的 生 產 率 達 1.0 µmole-CH4/ml-medium/day。

二 、期 中 完 成 之 工 作 在 全 年 計 畫 中 之 重 要 性本 計 畫 主 要 探 討 在 高 壓 環 境 下 甲 烷 菌 有 效 轉 換 CO 2 , 並 生 產 甲 烷 的 技 術 ,期 中 完 成 工 作 主 要 在 瞭 解 甲 烷 菌 轉 換 CO 2 產 生 甲 烷 時 所 用 之 培 養 基 成 份 的 選擇 , 以 及 影 響 甲 烷 生 長 之 主 要 因 子 , 以 設 計 出 甲 烷 菌 轉 換 CO 2 產 生 甲 烷 時 之 最適 培 養 基 。 期 中 完 成 之 工 作 乃 是 本 研 究 計 畫 最 基 礎 和 最 重 要 之 工 作 , 有 了 期 中 之成 果 才 能 接 續 未 來 之 研 究 工 作 。三 、 資 源 運 用 情 形 ( 人 力 、 經 費 使 用 之 情 況 )輔 仁 大 學 及 合 作 廠 商 人 宇 生 技 公 司 之 研 究 團 隊 能 就 工 作 內 容 進 行 分 工 , 亦即 依 據 各 自 之 專 長 能 力 分 工 , 輔 大 團 隊 主 要 分 工 內 容 為 : 產 甲 烷 微 生 物 培 養 ,微 生 物 生 長 特 性 分 析 , 最 適 化 條 件 建 立 , 數 學 動 力 模 式 模 擬 , 生 物 反 應 器 設 計及 資 料 蒐 集 和 彙 整 , 另 外 亦 包 括 計 畫 規 劃 和 撰 寫 及 報 告 撰 寫 等 。 人 宇 公 司 主 要分 工 內 容 為 : 參 與 部 分 產 甲 烷 微 生 物 分 析 , 技 術 後 續 承 接 , 專 利 及 智 慧 財 產 權評 估 與 規 劃 , 未 來 市 場 規 劃 分 析 及 經 濟 性 評 估 。 經 費 之 使 用 皆 能 符 合 計 畫 進 度適 當 使 用 。參 、計 畫 之 實 際 執 行 與 預 期 工 作 之 差 異 分 析本 計 畫 主 要 參 與 人 員 已 有 多 年 相 關 經 驗 , 因 此 在 本 計 畫 中 所 規 劃 出 之 工 作 內容 , 實 際 執 行 與 計 畫 中 所 預 期 之 工 作 內 容 與 進 度 皆 能 符 合 , 能 依 計 畫 規 劃 完 成 工作 進 度 。肆 、計 畫 發 展 之 重 點 技 術 ( 或 措 施 ) 與 國 際 之 比 較國 內 外 已 有 多 個 計 畫 在 探 討 利 用 生 物 固 定 CO 2 的 研 究 , 經 搜 尋 結 果 本 計 畫研 究 團 隊 在 9 年 前 是 國 內 首 先 進 行 藻 類 固 定 CO 2 的 研 究 群 。 但 是 國 內 外 的 研 究發 表 文 獻 搜 尋 結 果 發 現 , 在 高 壓 環 境 下 利 用 甲 烷 微 生 物 轉 換 CO 2 生 產 甲 烷 並 未有 文 獻 發 表 , 本 研 究 計 畫 確 屬 前 瞻 新 穎 性 技 術 開 發 。 本 計 畫 特 別 以 生 物 能 源 和 經濟 觀 點 來 探 討 甲 烷 微 生 物 轉 換 CO 2 生 產 甲 烷 的 技 術 , 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 之相 關 技 術 已 逐 漸 發 展 成 熟 , 在 最 近 的 將 來 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 可 能 會 逐 漸 開始 大 規 模 進 行 , 因 此 模 擬 深 地 層 儲 存 環 境 條 件 , 研 究 在 高 壓 環 境 下 甲 烷 微 生 物 轉

換 CO 2 生 產 甲 烷 的 技 術 是 有 價 值 的 技 術 , 若 技 術 可 行 , 未 來 可 以 將 儲 存 於 深 地層 大 量 CO 2 轉 換 生 產 甲 烷 , 以 作 為 生 物 燃 料 使 用 。伍 、目 前 所 遭 遇 之 困 難 與 因 應 對 策目 前 所 遭 遇 之 困 難 主 要 是 產 甲 烷 微 生 物 培 養 分 析 時 間 長 , 耗 費 人 力 , 經 常 連續 日 夜 進 行 實 驗 。 因 應 對 策 : 將 人 員 輪 流 排 班 進 行 研 究 工 作 , 以 舒 緩 工 作 壓 力 ,並 獲 得 較 佳 之 研 究 成 果 品 質 。 另 外 , 輔 仁 大 學 電 供 應 有 時 中 斷 及 電 壓 不 穩 , 因 此機 器 容 易 損 壞 , 部 份 實 驗 中 斷 無 法 得 到 完 整 數 據 , 須 重 新 進 行 實 驗 等 , 皆 是 研 究的 困 擾 。陸 、已 有 之 重 大 突 破 及 影 響經 由 本 研 究 計 畫 之 設 計 發 現 yeast extract 濃 度 很 顯 著 地 影 響 到 產 甲 烷 微 生 物的 生 長 和 轉 換 CO 2 的 效 率 ; 另 外 , 常 壓 狀 態 下 發 現 之 甲 烷 產 生 菌 FJ10 能 在 100 atm高 壓 力 下 生 長 得 很 好 , 其 甲 烷 生 產 率 為 1.075 µmole-CH 4 /ml-medium/day, 這 些 發現 使 得 未 來 在 進 行 產 甲 烷 微 生 物 研 究 和 應 用 時 有 很 大 的 參 考 價 值 , 此 成 果 具 有 學術 及 產 業 的 價 值 。

附 件 七 、 計 畫 期 末 簡 報 投 影 片 資 料 。以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 新 穎 性 技 術 開 發Development of Novel Bioconversion of InorganicCarbon Sources Using Methanogens期 末 報 告95 年 度 環 保 育 成 中 心 計 畫執 行 單 位 : 輔 仁 大 學 創 新 育 成 中 心合 作 廠 商 : 人 宇 生 物 科 技 股 份 有 限 公 司報 告 人 : 呂 誌 翼報 告 日 期 :08/07/2007計 畫工 作主 持 人協 同主 持 人協 同主 持 人計 畫 研 發 團 隊 ( 育 成 中 心 )姓 名呂 誌 翼副 教 授謝 子 陽助 教 授林 燕 輝助 教 授任 職 單 位輔 仁 大 學生 命 科 學 系中 國 科 技 大學 通 識 中 心中 台 科 技 大學 環 境 與 安全 衛 生 工 程系專業環 境 微 生 物 及 藻 類 培 養 、分 子 生 物 技 術 、 發 酵 技 術生 化 工 程 、 生 物 固 定 化 技術 、 生 物 反 應 器 設 計動 力 模 式 模 擬 、 環 境 工 程■ 輔 大 研 究 團 隊 專 長 : 資 料 蒐 集 和 彙 整 、 環 境 微 生 物 及 藻類 培 養 、 環 境 微 生 物 設 計 、 實 驗 設 計 及 最 佳 化 技 術 、 動力 模 式 模 擬 、 生 化 分 析 、 生 物 反 應 器 設 計 。

計 畫 研 發 團 隊 ( 人 宇 生 技 公 司 )■ 主 要 營 業 項 目 : 環 境 微 生 物 製 劑 、 微 生 物 保 健 營 養品 、 生 物 特 殊 化 學 品 、 藻 類 蛋 白 質■ 人 宇 生 物 科 技 公 司 之 專 業 及 參 與 工 作 部 份 :協 助 部 份 實 驗 分 析 、 產 業 化 資 料 蒐 集 、 專 利 及 智 慧財 產 權 評 估 與 規 劃 、 成 果 後 續 承 接 、 工 程 製 程 之 放大 、 未 來 市 場 規 劃 分 析 、 經 濟 性 評 估 、 產 品 規 格 設計 等 。第 一 年 計 畫 經 費■ 計 畫 經 費 : 新 台 幣 3,650,000 元( 補 助 1,720,000 元 ; 自 籌 1,930,000 元 )■ 計 畫 執 行 期 間 :95 年 11 月 03 日 至 96 年 08 月 31 日

簡 報 內 容■ 計 畫 背 景 說 明■ 計 畫 目 標■ 計 畫 實 施 流 程 與 方 法■ 計 畫 進 度 與 查 核 點■ 計 畫 主 要 成 果■ 結 論計 畫 背 景 說 明■ 溫 室 氣 體 CO 2 減 量 已 逐 漸 成 為 世 界 各 國 之 共 識 及行 動 。 我 國 難 以 規 避 應 盡 維 護 全 球 環 境 的 責 任 。■ 我 國 產 業 未 來 將 面 臨 CO 2 排 放 減 量 及 保 有 產 業 生 存競 爭 力 之 雙 重 壓 力 。■ 經 過 約 10 年 來 之 技 術 研 發 、 安 全 性 評 估 和 監 測 技術 發 展 , 已 能 確 定 地 質 儲 存 是 一 種 能 大 量 減 量 CO 2的 可 行 方 法 , 亦 是 未 來 主 要 CO 2 減 量 處 理 方 法 。

摘 錄 至 Koide et al. (1997). Energy. Vol. 22, pp. 279-283.計 畫 背 景 說 明■ 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 之 相 關 技 術 已 逐 漸 發 展 成 熟 ,預 計 將 來 大 量 CO 2 儲 存 於 深 地 層 可 能 會 逐 漸 開 始 大規 模 進 行 。( 國 際 能 源 署 溫 室 氣 體 計 畫 之 發 展 、美 國 DOE、 主 要 工 業 國 家 工 業 開 發 汽 化 複 循 環 燃 燒技 術 發 展 …)■ 本 研 究 計 畫 並 不 探 討 研 究 CO 2 之 捕 獲 分 離 或 是 CO 2 地質 儲 存 技 術 。■ 本 計 畫 規 劃 以 甲 烷 菌 資 源 化 利 用 封 存 於 深 地 層 中 之CO 2 無 機 碳 源 並 生 產 甲 烷 能 源 之 前 瞻 技 術 。 其 最 後目 的 在 發 展 成 將 封 存 於 深 地 層 中 無 用 之 CO 2 無 機 碳 源轉 換 成 甲 烷 天 然 氣 田 , 以 開 採 作 為 能 源 使 用 。。

計 畫 目 標本 研 究 為 前 瞻 新 穎 性 之 研 發 計 畫 , 第 一 年 計 畫 目 標在 開 發 於 100 atm 高 壓 環 境 下 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生產 甲 烷 之 技 術 。

第 一 年 計 畫 實 施 流 程1、 進 行 利 用 無 機 碳 源 甲 烷 菌 之 培 養 與 篩 選 。2、 探 討 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子 , 以 瞭解 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 並 生 長 之 影 響 因 素 。3、 分 析 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 的 能 力 。4、 探 討 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 之 生 長 與 轉 換 無 機 碳 源生 產 甲 烷 之 能 力 , 以 作 為 在 深 地 層 中 甲 烷 菌 資 源化 利 用 無 機 碳 源 轉 換 成 甲 烷 能 源 之 可 行 性 評 估 。5、 建 立 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷之 技 術 條 件 。計 畫 進 度 、 工 作 內 容 及 查 核 點本 計 畫 每 月 之 工 作 內 容 及 查 核 點 :■95 年 11 月 : 完 成 甲 烷 菌 之 活 化 工 作 與 前 培 養■95 年 12 月 : 篩 選 出 利 用 無 機 碳 源 之 甲 烷 菌■96 年 1 月 : 完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子 氮 源 、鎂 、 鐵 、 磷 、yeast extract 研 究■96 年 2 月 : 完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影 響 因 子 溫 度 、pH 值 、 鹽 度 NaCl 研 究■96 年 3 月 : 建 立 甲 烷 分 析 技 術■96 年 4 月 : 完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之 分 析■96 年 5 月 : 高 壓 培 養 鋼 筒 之 系 統 維 修 及 完 成 甲 烷 菌 在 高 壓下 之 前 培 養■96 年 6 月 : 完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 下 之 生 長 研 究■96 年 7 月 : 完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷能 力 之 分 析 並 建 立 其 技 術 條 件■96 年 8 月 : 計 畫 成 果 報 告

時 間95 年 11 月95 年 12 月96 年 1 月96 年 2 月96 年 3 月96 年 4 月96 年 5 月96 年 6 月96 年 7 月96 年 8 月計 畫 規 劃 進 度 與 實 際 進 度 符 合工 作 內 容 及 查 核 點完 成 甲 烷 菌 之 活 化 工 作 與 前 培 養篩 選 出 利 用 無 機 碳 源 之 甲 烷 菌完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影響 因 子 氮 源 、 鎂 、 鐵 研 究完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 之 生 長 影響 因 子 溫 度 、pH 值 、 鹽 度 NaCl 研 究建 立 甲 烷 分 析 技 術完 成 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源 生 產 甲 烷能 力 之 分 析高 壓 培 養 鋼 筒 之 系 統 維 修 及 完 成 甲烷 菌 在 高 壓 下 之 前 培 養完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 下 之 生 長 研 究完 成 甲 烷 菌 在 高 壓 環 境 下 轉 換 無 機碳 源 生 產 甲 烷 能 力 之 分 析 並 建 立 其技 術 條 件計 畫 成 果 報 告是 否 完 成是是是是是是是是是是計 畫 主 要 成 果

甲 烷 生 產 菌甲 烷 生 產 參 考 菌 種 : 由 德 國 菌 種 中 心 DSMZ 購 買 甲 烷 菌Methanobacterium subterraneum DSM11074利 用 CO 2 和 H 2 生 長403530甲 烷 之 氣 相 層 析 圖1)1.552 Methane1.552CH 425mv201510500.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0minutes

Standard curve of methane甲 烷 量 與 其 氣 相 層 析 儀 積 分 面 積 之 線 性 關 係C o n c e n t r a t i o n o f m e t h a n e( u m o l e / m l )50403020100y = 6E-05x + 0.4671= R2直 線 方 程 式 為 Y =6×10 -5 X + 0.4671Y 為 甲 烷 濃 度 (μmole/ml)X 為 積 分 面 積0.999R 2 =0.9990 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000Peak area of methane甲 烷 生 產 菌由 輔 仁 大 學 附 近 荷 花 池 底 泥 培 養 出 5 個 穩 定 甲 烷生 產 菌 FJ01、FJ03、FJ07、FJ10 和 FJ14。151.632CH 42)1.632 1299383)2.408 20567010mv51)1.197 47696甲 烷 生 產 菌 FJ10 顯 微 鏡 照 片00.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0minutes

甲 烷 生 產 菌由 金 門 海 岸 底 泥 中 培 養 出 4 個 穩 定 甲 烷 產 生 菌KM1、KM2、KM3、KM5 和 KM915101.612CH 4mv2)1.612 1099003)2.388 2080201)1.175 56650504)2.953KM3 之 顯 微 鏡 照 片0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0minutes12345678實 驗 組910111213141516甲 烷 生 產 菌 FJ10 利 用 二 氧 化 碳 生 產 甲 烷 之 培 養 基 組 成 探 討子 因 驗 試NH 4Cl-+++++----------K 2HPO 4-+----++++------MgCl 2--+---+---+++---FeSO 4* 實 驗 方 法 :Fractional factorial design---+---+--+--++-yeastextract----+---+--+-+++NaCl-----+---+--+-++CH 4(μmole/ml)

甲 烷 生 產 菌 FJ10 利 用 二 氧 化 碳 生 產 甲 烷 之 培 養 基 組 成 探 討實 驗1718192021222324試 驗 因 子2526272829303132組甲NH 4Cl++++++++++-----+K 2HPO 4++++++----++++-+MgCl 2+++---+++-+++-++FeSO 4+--++-++-+++-+++yeastextract-+-+-++-+++-++++NaCl--+-++-+++-+++++CH 4(μmole/ml)* 實 驗 方 法 :Fractional factorial design甲 烷 生 產 菌 FJ10 利 用 二 氧 化 碳 生 產 甲烷 之 培 養 基 組 成 探 討試 驗 因 子 之 較 高 值 標 示 為 ”+”試 驗 因 子 之 較 低 值 標 示 為 ”-”NH 4 Cl 之 ”+” 為 2.0 g/L,”-” 為 0.2 g/L;K 2 HPO 4 之 ”+” 為 0.5 g/L,”-” 為 0.05 g/L;MgCl 2 之 ”+” 為 2.0 g/L,”-” 為 0.2 g/L;FeSO 4 之 ”+” 為 0.1 g/L,”-” 為 0.001 g/L;yeast extract 之 ”+” 為 2.0 g/L,”-” 為 0.2 g/L;NaCl 之 ”+” 為 10 g/L,”-” 為 0.2 g/L。本 實 驗 共 進 行 240 個 小 時 , 培 養 溫 度 30 o C。

Vyøídiv vìc voják ponìkud roztál a dal Františkovi nìkolikdobrých rad.,,Pøedevším, nepøedjíždìj a neblázni koní jdoucích vedletebe. K ïasu, víš, co by ti to mohlo vynésti! Byl bys zbita pošvihán k nepoznání.“,,Oho,“ dìl František ukazuje na dìsný šrám, pøecházejícínapøíè šklebnou tváø bláznovu, ,,nejsem nováèkem v tìchtovìcech. Mohl by se potázat se zlou, kdo by mne uhodil.“,,No, no,“ øekl voják již odcházeje, ,,zdá se mi, že tato jizvaje spíše od volského rohu než od nože.“V rozkypìní vojenského ducha a dryáènické slávy, k nížse blížil, František byl by snad tvrdil, že stál s Radeckým u Solferina.Když osamìl, rozmáchl se bièem narýsovav veliký køíž,zapráskal jako kdysi, když vyjíždíval z ouhrovských vrat. Potomodpøáhl konì a zavìsiv jim pytlíky s ovsem na hlavu, jakse dìlávalo na vzdálenìjších polích, jal se shánìti vodu.,,Kde je studna?“,,Pøivážejí sem vodu v lejtách,“ øekl muž, který stál Františkovinejblíže.,,Tak,“ odpovìdìl, ,,èím napojím konì, jestliže se na nì jižnedostalo?“Vìcí vozkù je státi u hlav koní a nepohnouti se, dokud neníèas k odjezdu. Øeka se uèil tomuto umìní jen zvolna. Bylomu znovu a znovu se dívati po ostatních, aby shledal všechnysíly a povstal od kol a od øemení, jež vìènì spadávalo. Bylšaškem a vše, bylo ztraceno co jest velikolepého na dnì duchai bláznivého, v jeho poèínání, v jeho skocích a v koktavostizadrhující kdejaký pohyb a kdejaké slovo.,,Tento èlovìk je blázen,“ myslil si soused Øekùv, ,,stýskáse mu, èi chce snad utéci?“

(u m o le /m l)Yeast extract 濃 度 對 甲 YE 烷 Test生 產 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響25201510C H4500 1 2 3 4 5 6 7 8 9YE (g/l)pH 值 對 甲 烷 產 生 菌20值 對 甲 烷 產 生 pH 菌 Test FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響生 產 甲 烷 的 影 響C H 4 (u m o le /m l)151050在 pH 為 8.0 時 有 最 高 之 甲 烷 生 產 量0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12pH

100 ml, 培 天o C。C H 4 (u m o le /m l溫 度 對 甲 烷 生 產 菌 FJ10 生 產 甲 烷 的 影 響Temp. Test25在 溫 度 30 o C 和 40 o C 時 , 有 較 高 之 甲 烷 生 產 量201510500 10 20 30 40 50 60oTemp (C)7.27.0FJ10 甲 烷 生 產 率 和 生 長 之 分 析log (cell number)6.86.66.46.26.05.8ml 之0 3 6 9 12 15 18daysml, 以 體 甲)6 /ml)CH 4(μmole/ml)時 菌 度 濃間 (數 (×10: 為 容 積 註為 250液 菌 的 培 養 液 15000.940之 培 養 瓶11.082.28培 養 瓶 , 含 盛 裝 之含 10%44.74甲 烷8.71體 積76.4612.57107.8015.03138.5215.591613.5016.20及 以 及 headspace培 養 溫培 養 溫 度度 40

CH4 concentration (µmole/ml)181614121086420FJ10 甲 烷 生 產 率 之 分 析最 佳 甲 烷 生 產 率 為1.452 μmole-CH 4 /ml-medium/day0 3 6 9 12 15 18headspace 之days×headspace 體率 =甲 烷 生 產 甲 烷 濃 度 積 ÷ 培 養 液 體 積 ÷ 天 數 】100 atm 高 壓 條 件 下 培 養 甲 烷 生 產 菌【高 壓 條 件 下 培 養 甲 烷 生 產 菌 FJ10培 養 瓶 之 橡 膠 塞 和 鋁 蓋 嚴 重 變 形

FJ10 於 壓 力 1 atm 及 100 atm 下 之 甲 烷 產 量 與 生 長 情 形天Headspace 中CH 4 總 量(μmole)菌 數(×10 6 /ml)數培 養 壓 力1 atm培 養 壓 力100 atm培 養 壓 力1 atm培 養 壓 力100 atm1001.301.057203.00223.446.756.5214320.60352.808.328.15註 : 實 驗 之 培 養 瓶 容 積 30 ml, 包 含 培 養 液 29.7 ml 和 headspace0.3 ml( 充 滿 H 2 +CO 2 (80:20)),培 養 溫 度 40 o C。FJ10 培 養 於 壓 力 1 atm(□) 及 100 atm(■)下 培 養 瓶 headspace 中 之 甲 烷 產 量400CH 4 (µmole)350300250200150100500在 100 atm 下 之 甲 烷 生 產 率 :1.075μmole-CH 4 /ml-medium/day在 1 atm 下 之 甲 烷 生 產 率 :0.976μmole-CH 4 /ml-medium/day0 3 6 9 12ml,15mldaysml( 0.3 2 +CO 2o C。 充 包積 培 養 瓶 容 積 30液 包 含 培 養 液 29.7和 headspace滿 充 滿 H(80:20)),)), 度 培 養 溫 度 40

第 一 年 度 計 畫 結 論1、 本 研 究 所 培 養 之 甲 烷 生 產 菌 FJ10 可 以 在 100atm 高 壓 環 境 、 溫 度 40 o C 下 , 使 用 H 2 進 行CO 2 之 資 源 化 利 用 生 產 甲 烷 。 在 14 天 的 培 養研 究 中 , 其 甲 烷 生 產 率 約 為 1.075μmole-CH 4 /ml-medium/day, 其 細 胞 數 為6.52~8.15×10 6 cells/ml-medium。2、 研 究 成 果 顯 示 甲 烷 生 產 菌 FJ10 有 潛 力 應 用 作為 封 存 於 深 地 層 中 CO 2 無 機 碳 源 之 資 源 化 利用 生 產 甲 烷 天 然 氣 。感 謝 各 位 委 員 聆 聽敬 請 各 位 委 員 指 教

附 件 八 、「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 調 查 問 卷 。行 政 院 環 境 保 護 署 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 調 查 問 卷敬 啟 者 :您 好 ! 行 政 院 環 保 署 辦 理 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 已 辦 理 第 四 年 , 為 進 一 步 瞭 解 貴 單 位對 於 環 保 署 辦 理 本 計 畫 之 意 見 與 建 議 , 特 別 進 行 本 次 問 卷 調 查 。 請 依 實 際 情 形 詳 實 填 寫 , 您 的 填寫 內 容 將 做 為 環 保 署 育 成 中 心 計 畫 執 行 成 效 及 未 來 執 行 政 策 之 參 考 依 據 , 在 此 感 謝 您 撥 冗 填 寫 本問 卷 並 提 供 您 寶 貴 的 意 見 , 謝 謝 !一 、 請 問 ⎠ 貴 單 位 歷 年 獲 得 環 保 署 補 助 育 成 中 心 之 計 畫 名 稱 、 經 費 金 額 為 何 ?年 度 計 畫 名 稱 合 作 廠 商環 保 署補 助 經 費廠 商自 籌 經 費執 行 期程93 溫 室 氣 體 二 氧 化 碳 固 定化光 合 生 物 反 應 器 之 開 發94 在 光 合 生 物 反 應 器 中 具環 境 影 響 力 微 藻 對 二 氧化 碳 利 用 性 之 研 究95 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源之 新 穎 性 技 術 開 發人 宇 生 物 科 技 股份 有 限 公 司人 宇 生 物 科 技 股份 有 限 公 司人 宇 生 物 科 技 股份 有 限 公 司3,814,000 3,880,000 93 年 5元 元 月 1 日至 12月 31 日1,720,000 1,780,000 94 年 3元 元 月 1 日至 12 月31 日1,720,000 1,930,000 95 年元 元 11 月03 日 至08 月31 日二 、 針 對 環 保 署 92-95 年 度 育 成 中 心 補 助 計 畫 中 , 請 ⎠ 貴 單 位 將 您 歷 年 之 執 行 成果 於 填 寫 下 列 表 格 內 :表 一 ⎠ 歷 年 執 行 成 果項 目 說 明 數 量 ( 請 備 註 年 度 )專 利 權申 請 ( 件 ) 1(93)請 續 填 表 二 取 得 ( 件 )

論 文 發 表研 討 會成 果 發 表 會技 術 推 廣 說 明 會參 加 展 覽技 術 轉 移期 刊 ( 篇 ) 1研 討 會 ( 篇 ) 1(93),2(94),1(95)場 次 / 人 數場 次 / 人 數場 次 / 人 數場 次 / 人 數件 數 / 轉 移 單 位技 轉 契 約 金 額 / 元產 品 量 產量 產 名 稱研 發 成 果 獲 得 獎項如 : 國 家 品 質 獎 或 中小 企 業 磐 石 獎 等 獎項 …< 請 翻 閱 第 二 頁 , 繼 續 作 答 ! 謝 謝 !>

表 二 ⎠ 申 請 或 通 過 專 利 件 數 一 覽 表種 類 ( 請 勾 選 ) 專 利 所 有 權 人 創 作 人 案 件 名 稱 證 書 號(1) 輔 仁 大 學■ 申 請 (2) 人 宇 生 物 科□ 通 過 技 股 份 有 限 公呂 誌 翼微 生 物 培 養 裝 置司□ 申 請□ 通 過□ 申 請□ 通 過□ 申 請□ 通 過三 、 請 問 貴 單 位 是 否 仍 與 廠 商 持 續 合 作 , 進 行 技 術 或 設 備 研 發 ?■ 持 續 合 作 中 , 計 畫 成 果 ( 請 簡 述 ) 目 前 協 助 人 宇 生 技 公 司 進 行 技 術 大 型化 並 協 助 量 產 製 程 規 劃 。□ 已 執 行 完 成 , 計 畫 成 果 詳 如 表 一 及 表 二□ 已 停 止 合 作 , 原 因 :四 、 請 問 貴 單 位 與 合 作 廠 商 所 研 發 的 設 備 或 技 術 , 預 估 可 對 整 體 環 境 產 生 多 少正 面 效 益 ?( 例 : 甲 公 司 研 發 之 設 備 A, 透 過 處 理 廢 水 再 回 用 , 每 年 可 節 省水 資 源 N m 3 , 經 推 廣 後 , 預 計 可 汰 換 Q 台 設 備 , 故 推 估 本 設 備 之 整 體 環 境效 益 為 N m 3 /yr. × Q。 以 此 類 推 ……)輔 仁 大 學 創 新 育 成 中 心 執 行 之 93、94 和 95 年 度 計 畫 皆 為 前 瞻 新 穎 性 計畫 , 目 前 合 作 公 司 正 逐 漸 利 用 開 發 出 來 之 技 術 , 進 一 步 規 劃 轉 換 二 氧 化 碳進 行 藻 類 試 量 產 , 目 前 最 初 步 預 計 每 年 生 產 3840 公 斤 乾 藻 體 , 預 計 利 用二 氧 化 碳 1920 公 斤 。 未 來 將 擴 大 生 產 量 以 及 各 技 術 之 應 用 。五 、 請 問 貴 單 位 與 合 作 廠 商 所 研 發 之 合 作 成 果 , 乃 因 應 何 項 環 保 法 規 ? 而 其 對環 境 保 護 之 實 質 效 益 為 何 ?( 請 列 出 法 規 內 容 , 並 詳 加 說 明 實 質 效 益 )因 應 過 多 廢 氣 二 氧 化 碳 之 資 源 化 利 用 。 ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠對 環 境 保 護 之 實 質 效 益 : 微 生 物 資 源 化 利 用 廢 氣 二 氧 化 碳 , 強 化 我 國 對 全 球環 境 生 態 之 重 視 與 義 務 , 在 工 業 化 生 產 之 同 時 維 護 環 境 生 態 之 決 心 。 ⎠⎠ ⎠ ⎠

⎠⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠六 、 針 對 計 畫 之 執 行 , 下 列 各 項 作 業 中 , 您 認 為 何 者 需 要 改 進 ?□ 計 畫 公 告 及 收 件 ,□ 計 畫 補 助 與 核 銷 ,□ 計 畫 行 政 管 理 ,■ 其 他 , 希 望 該 年 度 計 畫 能 按 時 於 該 年 度 時 間 內 執 行 。七 、 其 他 建 議 : < 請 翻 閱 第 三 頁 , 繼 續 作 答 ! 謝 ⎠ 謝 !>⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠希 望 能 繼 續 辦 理基 本 資 料單 位 名 稱 : 輔 仁 大 學 創 新 育 成 中 心聯 絡 人 : 呂 誌 翼 ⎠ ⎠ 職 稱 : 副 教 授聯 絡 電 話 :02-29052120 聯 絡 傳 真 :02-29052193電 子 信 箱 :yihleu@yahoo.com.tw聯 絡 地 址 :242 台 北 縣 新 莊 市 中 正 路 510 號行 政 院 環 境 保 護 < 署 本 「 問 卷 環 到 保 此 科 告 一 技 段 育 落 成 , 謝 中 謝 心 您 計 的 配 畫 合 」 !>調 查 問 卷敬 啟 者 :您 好 ! 行 政 院 環 保 署 辦 理 「 環 保 科 技 育 成 中 心 計 畫 」 已 辦 理 第 四 年 , 為 進 一 步 瞭 解 貴 單 位對 於 環 保 署 辦 理 本 計 畫 之 意 見 與 建 議 , 特 別 進 行 本 次 問 卷 調 查 。 請 依 實 際 情 形 詳 實 填 寫 , 您 的 填寫 內 容 將 做 為 環 保 署 育 成 中 心 計 畫 執 行 成 效 及 未 來 執 行 政 策 之 參 考 依 據 , 在 此 感 謝 您 撥 冗 填 寫 本問 卷 並 提 供 您 寶 貴 的 意 見 , 謝 謝 !八 、 請 問 ⎠ 貴 單 位 歷 年 獲 得 環 保 署 補 助 育 成 中 心 之 計 畫 名 稱 、 經 費 金 額 為 何 ?年 度 計 畫 名 稱 合 作 廠 商環 保 署補 助 經 費廠 商自 籌 經 費執 行 期程93 溫 室 氣 體 二 氧 化 碳 固 定人 宇 生 物 科 技 股3,814,000 3,880,00093 年 5化份 有 限 公 司元元月 1 日

光 合 生 物 反 應 器 之 開 發 至 12月 31 日94 在 光 合 生 物 反 應 器 中 具環 境 影 響 力 微 藻 對 二 氧化 碳 利 用 性 之 研 究95 以 甲 烷 菌 轉 換 無 機 碳 源之 新 穎 性 技 術 開 發人 宇 生 物 科 技 股份 有 限 公 司人 宇 生 物 科 技 股份 有 限 公 司1,720,000 1,780,000 94 年 3元 元 月 1 日至 12 月31 日1,720,000 1,930,000 95 年元 元 11 月03 日 至08 月31 日九 、 針 對 環 保 署 92-95 年 度 育 成 中 心 補 助 計 畫 中 , 請 ⎠ 貴 單 位 將 您 歷 年 之 執 行 成果 於 填 寫 下 列 表 格 內 :表 一 ⎠ 歷 年 執 行 成 果項 目 說 明 數 量 ( 請 備 註 年 度 )專 利 權申 請 ( 件 ) 1(93)請 續 填 表 二 取 得 ( 件 )論 文 發 表研 討 會成 果 發 表 會技 術 推 廣 說 明 會參 加 展 覽技 術 轉 移期 刊 ( 篇 ) 1研 討 會 ( 篇 ) 1(93),2(94),1(95)場 次 / 人 數場 次 / 人 數場 次 / 人 數場 次 / 人 數件 數 / 轉 移 單 位技 轉 契 約 金 額 / 元產 品 量 產量 產 名 稱研 發 成 果 獲 得 獎項如 : 國 家 品 質 獎 或 中小 企 業 磐 石 獎 等 獎

項 …< 請 翻 閱 第 二 頁 , 繼 續 作 答 ! 謝 謝 !>

表 二 ⎠ 申 請 或 通 過 專 利 件 數 一 覽 表種 類 ( 請 勾 選 ) 專 利 所 有 權 人 創 作 人 案 件 名 稱 證 書 號(1) 輔 仁 大 學■ 申 請 (2) 人 宇 生 物 科□ 通 過 技 股 份 有 限 公呂 誌 翼微 生 物 培 養 裝 置司□ 申 請□ 通 過□ 申 請□ 通 過□ 申 請□ 通 過十 、 請 問 貴 單 位 是 否 仍 與 廠 商 持 續 合 作 , 進 行 技 術 或 設 備 研 發 ?■ 持 續 合 作 中 , 計 畫 成 果 ( 請 簡 述 ) 目 前 協 助 人 宇 生 技 公 司 進 行 技 術 大 型化 並 協 助 量 產 製 程 規 劃 。□ 已 執 行 完 成 , 計 畫 成 果 詳 如 表 一 及 表 二□ 已 停 止 合 作 , 原 因 :十 一 、 請 問 貴 單 位 與 合 作 廠 商 所 研 發 的 設 備 或 技 術 , 預 估 可 對 整 體 環 境 產 生多 少 正 面 效 益 ?( 例 : 甲 公 司 研 發 之 設 備 A, 透 過 處 理 廢 水 再 回 用 , 每 年 可節 省 水 資 源 N m 3 , 經 推 廣 後 , 預 計 可 汰 換 Q 台 設 備 , 故 推 估 本 設 備 之 整 體環 境 效 益 為 N m 3 /yr. × Q。 以 此 類 推 ……)輔 仁 大 學 創 新 育 成 中 心 執 行 之 93、94 和 95 年 度 計 畫 皆 為 前 瞻 新 穎 性 計畫 , 目 前 合 作 公 司 正 逐 漸 利 用 開 發 出 來 之 技 術 , 進 一 步 規 劃 轉 換 二 氧 化 碳進 行 藻 類 試 量 產 , 目 前 最 初 步 預 計 每 年 生 產 3840 公 斤 乾 藻 體 , 預 計 利 用二 氧 化 碳 1920 公 斤 。 未 來 將 擴 大 生 產 量 以 及 各 技 術 之 應 用 。十 二 、 請 問 貴 單 位 與 合 作 廠 商 所 研 發 之 合 作 成 果 , 乃 因 應 何 項 環 保 法 規 ? 而其 對 環 境 保 護 之 實 質 效 益 為 何 ?( 請 列 出 法 規 內 容 , 並 詳 加 說 明 實 質 效 益 )因 應 過 多 廢 氣 二 氧 化 碳 之 資 源 化 利 用 。 ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠對 環 境 保 護 之 實 質 效 益 : 微 生 物 資 源 化 利 用 廢 氣 二 氧 化 碳 , 強 化 我 國 對 全 球環 境 生 態 之 重 視 與 義 務 , 在 工 業 化 生 產 之 同 時 維 護 環 境 生 態 之 決 心 。 ⎠⎠ ⎠ ⎠

⎠⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠十 三 、 針 對 計 畫 之 執 行 , 下 列 各 項 作 業 中 , 您 認 為 何 者 需 要 改 進 ?□ 計 畫 公 告 及 收 件 ,□ 計 畫 補 助 與 核 銷 ,□ 計 畫 行 政 管 理 ,■ 其 他 , 希 望 該 年 度 計 畫 能 按 時 於 該 年 度 時 間 內 執 行 。十 四 、 其 他 建 議 : < 請 翻 閱 第 三 頁 , 繼 續 作 答 ! 謝 謝 !>⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠ ⎠希 望 能 繼 續 辦 理基 本 資 料單 位 名 稱 : 輔 仁 大 學 創 新 育 成 中 心聯 絡 人 : 呂 誌 翼 ⎠ ⎠ 職 稱 : 副 教 授聯 絡 電 話 :02-29052120 聯 絡 傳 真 :02-29052193電 子 信 箱 :yihleu@yahoo.com.tw聯 絡 地 址 :242 台 北 縣 新 莊 市 中 正 路 510 號< 本 問 卷 到 此 告 一 段 落 , 謝 謝 您 的 配 合 !>