創新技術讓活性碳再生成本砍半！中小企業空汙治理新解方

韓國能源研究所團隊近期發表一項突破性技術，能有效處理都會區中小企業排放的揮發性有機化合物(VOCs)，不僅運作效能優於現行方法，更大幅降低能源消耗。這項技術特別適用於都會區的汽車烤漆業者，能顯著減輕業者因應空汙法規的負擔。研究成果已於2024年10月發表於《能源轉換與管理：X》期刊。

揮發性有機化合物包含苯等致癌物質，主要來自油漆、新傢俱及工業製程，不僅會形成細懸浮微粒(PM2.5)，更會產生難聞異味。目前最常見的處理方式是使用具有空氣淨化功效的活性碳吸附。根據現行法規，年排放量達10公噸以上的中小企業都必須使用活性碳來控制VOCs排放。

以都會區常見的汽車烤漆廠為例，只要廠房面積超過約400平方公尺就必須依法設定汙染防治裝置。這些裝置通常包含過濾器與活性碳，業者還需安裝監測感測器並即時管理運作狀態。但由於VOCs感測器價格高昂，多數業者僅能負擔電流與壓差感測器，導致無法精準掌握VOCs濃度，連帶影響汙染防治裝置的管理效能。

為解決這個問題，研究團隊開發出兩項關鍵技術：一是透過低成本感測器就能準確判斷活性碳更換時機的演演算法，二是用過的活性碳再生技術。這項創新讓中小企業的更換成本降至新活性碳價格的一半左右。

研究團隊與光州大學合作，透過比對高效能與低成本感測器的測量差異，並分析環境因素對測量值的影響，成功開發出特殊演演算法。運用這套演演算法，低成本感測器的測量準確率提升至92%，讓業者無需昂貴裝置就能精準掌握活性碳更換時機。

針對活性碳更換成本過高的問題，團隊特別針對空氣淨化用途開發專用再生技術。活性碳依用途可分為水處理與空氣淨化兩大類，雖然傳統上都採用高溫加熱方式再生，但水處理用活性碳需要加熱至1000°C，而空氣淨化用僅需200°C即可。

由於過去缺乏專用再生裝置，業者被迫使用造價高昂的水處理再生設施，導致加熱成本居高不下。研究團隊成功開發出專為空氣淨化活性碳設計的200°C再生裝置，較傳統方法節省70%以上能源。新系統透過持續翻動活性碳並匯入蒸汽來去除VOCs，再生後的活性碳能保持90%原始效能，可重複使用。

特別的是，在去除VOCs過程中會產生一定量的合成氣體，這些氣體可用來驅動發電機產生電力，並回饋到再生流程中使用，進一步降低再生成本與業者的處理費用。研究團隊預估，若多家中小企業共享這套新裝置，活性碳更換成本可望降至新活性碳的半價。

此外，團隊正在研發利用VOCs製造氫氣的環保能源技術。現行VOCs多採用焚化處理，會產生溫室氣體二氧化碳。新技術則是將VOCs中的碳氫化合物重整為氫氣與一氧化碳，打造全迴圈的低碳排放製程。

主導研究的韓國能源研究所全東赫博士表示：「這項研究不僅能有效管理中小企業的VOCs排放，透過活性碳再生降低營運成本，更實現了VOCs等廢氣的能源化利用。未來這項技術將有助擴充套件環保公共管理系統，推動碳中和目標的實現。」

本項研究獲得韓國環境部「工業現場細懸浮微粒智慧最佳化管理技術」計畫支援。