〈工業技術資訊月刊〉廢棄牡蠣殼變身醫藥級原料

※來源:工研院
圖片:工業技術資訊月刊
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路經西部沿海地區,映入眼簾的不僅僅是浩瀚大海,還有路上一座座灰白色的小山丘,這是當地牡蠣(俗稱蚵仔)養殖業留下的蚵殼堆,不僅占空間造成環境髒亂,也容易孳生蚊蟲。工研院與台糖攜手合作,透過循環再生技術,原本令人退避三舍的廢棄物,變身成可用資源,創造綠礦商機。 

工研院院長劉文雄(右)與工研院生醫所所長林啟萬(左)手持從廢牡蠣殼提煉的碳酸鈣,透過加工升級製成實用品出售,解決廢棄物的問題。
工研院院長劉文雄(右)與工研院生醫所所長林啟萬(左)手持從廢牡蠣殼提煉的碳酸鈣,透過加工升級製成實用品出售,解決廢棄物的問題。
在西部沿海地區,當地牡蠣養殖業留下的蚵殼堆積如山,不僅占空間造成環境髒亂,也容易孳生蚊蟲。
在西部沿海地區,當地牡蠣養殖業留下的蚵殼堆積如山,不僅占空間造成環境髒亂,也容易孳生蚊蟲。

牡蠣養殖是台灣西部沿海歷史最悠久的產業,這項傳統產業造就無數漁村的盛景,對促進地方經濟與改善蚵農生活有著不可抹滅的貢獻。然而,牡蠣剖開取出後的空殼,經常被當成廢棄物棄置,大量廢殼堆積如山,成為西南沿海長期的特有「景觀」。不僅影響海岸線生態,嚴重時還會散發惡臭、孳生蚊蠅,影響觀瞻與環境,一直是地方的頭痛問題。 

上世紀後期,人們赫然意識地球資源逐漸耗竭,循環經濟開始受到重視,這股強調資源可循環再生的新趨勢,正在世界各國蓬勃發展,我國政府也將循環經濟列為「5+2 產業創新計畫」的發展重點之一。工研院與台糖公司亟思如何讓回收廢棄物轉化製成有價值的產品,而北從新竹,南到屏東沿海盛產的廢棄蚵殼,正是一項不待外求的再生資源。 

萃取優質碳酸鈣 廢棄物成綠礦

料理上可以千變萬化的牡蠣,是許多饕客的最愛,但吃完了肉,剩下的殼還能做什麼?早在明清時期,智慧的先民就懂得將廢牡蠣殼磨碎,混合於糯米漿中,用於黏合磚塊;台南知名古蹟安平古堡的古城牆,即是以此興建而成。到了現代,有藝術家把牡蠣殼當成創作素材,製作出千變萬化的工藝品,觀光產業使用廢牡蠣殼設計 DIY 活動,讓遊客體驗手作樂趣;也有部分業者將廢牡蠣殼用於製作堆肥、飼料及苗栽培介質等。 

儘管用途多元,但國內廢牡蠣殼數量可觀,年產出量約在 10 至 14 萬噸,光憑上述用途,實在無法創造出更高的附加價值,因此台糖與工研院合作,以廢殼提煉出碳酸鈣,透過加工升級製成實用品出售,預計 1 年可回收 5 萬公噸的量,既能解決廢棄物的問題,也為農漁業創造嶄新的商業模式,改善蚵農的收入。 

工研院生醫與醫材研究所組長許振霖指出,牡蠣殼的主要成份是碳酸鈣,碳酸鈣在高溫下,會生成二氧化碳與氧化鈣,加水變成熟石灰後,再吸收二氧化碳就能變成不溶於水且質地堅固的碳酸鈣。過去碳酸鈣的來源都是從大理石直接磨成粉末,但因大理石必須挖山取礦而來,如今礦產資源愈來愈少,還會破壞山林,對國土保育是一大傷害,「而廢棄牡蠣殼數量龐大,正好能補齊這項原料缺口!」透過現代技術,除了能將產業提升至循環經濟,還能帶動地方發展,一舉數得。 

說起工研院跟台糖的合作起源,許振霖表示,台糖從糖業起家,轉型後設置生物科技事業部,投入豬隻、生技、廢棄物再利用等循環經濟技術與商品開發。數年前,台糖研究團隊委託成功大學進行評估,發現牡蠣殼中碳酸鈣除可用於建材填充物及油漆、塑膠膜等應用,還可作為藥錠劑的賦形劑。 

研調機構 Research and Markets 報告指出,2018 年全球賦形劑市場預估約新台幣 1,920 億元,以年複合成長率 5.9% 推算,2023 年將達 2,559 億元;若以 IEK consulting 報告中碳酸鈣占整體賦形劑市場 5% 計算,估計 2023 年碳酸鈣市場將達新台幣 129 億元,在在印證了廢牡蠣殼的市場潛力。而工研院的技術正巧與台糖生技事業部的取向不謀而合,雙方便在 2 年前開啟了合作的契機。 

食品與醫藥商機大 廢殼價值翻百倍

在工研院的策劃下,廢牡蠣殼計畫將分 3 階段進行。工研院生醫與醫材研究所藥物 GMP 產程開發暨製造技術部經理鄭慧玲表示,以往牡蠣殼回收處理後,會運用於製造改良土質的肥料與飼養動物的飼料產品,像是壓碎後研磨成粉狀,添加於飼料內,可增加飼料中的鈣元素,特別是提供給雞、鴨與鵝等家禽,將有益於增加蛋殼的厚度和硬度,這些妙用仍值得保留,因此第一階段以製作飼料與肥料為目標,2 年前工研院與台糖一同開始規劃興建碳酸鈣生技材料工廠,鎖定肥料及飼料為第一期產品應用市場;到了第二與三階段,就能朝食品添加物,甚至藥品級規格等高附加價值的方向邁進,讓廢牡蠣殼的應用更多元。 

受到法規管制的食品級與藥品級產品,對碳酸鈣純度的要求更高,因此研發團隊致力將碳酸鈣中的雜質再降低,並優化製程,將純度提升至食品級與藥品級規格,作為食品添加物、營養膳食補充品等產品原料,亦可結合各式加工產品做成補鈣添加物的保健食品、美容保養品等。 

碳酸鈣的妙用還不止醫藥,為了使麵包、糕體口感更加鬆軟綿密,烘焙業者經常使用小蘇打粉做為膨鬆劑,只是此類食品級小蘇打粉都是由國外輸入,若能從牡蠣殼萃取高純度的碳酸鈣,日後將不用再依賴國外進口。此外,碳酸鈣也是協助藥物成型的藥品賦形劑的原料之一,未來若發展到一定的生產規模,也可望取代進口原料,提高藥品賦形劑的國產化程度。 

許振霖進一步指出,原本遭棄置、毫無價值的廢牡蠣殼,做成飼料後,1 公斤價值約台幣 20 元;做成食品添加物價值約可跳升 5 倍,至 100 元左右;若做成藥品,更是翻轉到每公斤銷售價格上看 500 元,產值與市場潛在商機非常驚人! 

跨領域研發團隊 迎接建廠挑戰

生物科技屬於整合領域,經常要面對不同專業的人員,以牡蠣殼萃取碳酸鈣為例,若只用於飼料肥料,技術上採用濕式化學技術即可處理;但要做成食品或藥品,且要能量產,技術團隊不只要懂化學原理,還需要更多化工背景,這些都是研究團隊的必備技能。 

許振霖表示,團隊成員以往接觸的多半是院內不同部門同仁,現在為了落實循環經濟理念,除了要在實驗室研發技術,也要全力投入工廠的規劃與建置,必須與過去比較少接觸的產業領域打交道,跟以往純粹在實驗室做研究的經歷,可以說是天差地遠。 

鄭慧玲接下此任務後參與至今,她表示,團隊同仁均是技術出身,在研發化學製程上並無問題;但在選址與建廠過程中,必須與其他專業領域的團隊合作,是很大的挑戰。光是蓋廠土地量測與探勘就有非常多程序要進行,包括申請執照、土地變更等;到了實質建廠時,為了符合空氣汙染與環保標準,以及生產過程中要降低產生粉塵與異味等各項技術上的問題,需要與建築師、設計師、設備廠商業者不斷來回討論,必要時還得居中轉譯協調,「在技術同仁心中,這些工作比做研究還難!」 

循環經濟第一步 飼料工廠將上線

儘管建廠的挑戰不斷,工研院團隊始終抱持著「使命必達」的想法,耐心地磨合、再磨合,加上跨團隊合作與支援,第一階段牡蠣殼飼料廠建廠工程在今年 6 月底於台南開工動土,預計明年年中完成試運轉。第一階段飼料廠若是運轉順利,第二、三階段將預計接續啟動,讓產業廢棄物不再是環保的燙手山芋,還能成為改善經濟的重要推手,化垃圾為綠礦,讓廢棄物變黃金,為台灣創造更多循環經濟與再生能源商機。 

國內廢牡蠣殼每年可回收 5 萬公噸的量,2023 年碳酸鈣市場將達新台幣 129 億元,賦形劑市場則達 2,559 億元。
國內廢牡蠣殼每年可回收 5 萬公噸的量,2023 年碳酸鈣市場將達新台幣 129 億元,賦形劑市場則達 2,559 億元。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 331 期 2019 年 07 月號,未經授權不得轉載。


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《工業技術與資訊》月刊,現為工研院發行之全院性對外出版品,刊物發行於1991年,目前每期發行數量約為6,000份;對象含括全國具研發單位的中小企業、立法委員、政府官員、媒體等。

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