終端課程專題競賽成果

L-fucose 感測器元件量產程序開發

【113學年度專題競賽第一名】研究顯示，左旋岩藻糖(L-fucose)為多項癌症的潛在標記物，其於患者體內之濃度隨著病情嚴重程度而增加。因此，監測其於尿液中濃度助於早期診斷及監控。 本研究開發一種鎳修飾網版印刷電極的左旋岩藻糖電化學感測器，並評估其性能。經優化製程，最低驅動電位為0.5V，20天內穩定性測試之相對標準偏差（RSD）為3.32%，五支獨立電極RSD為3.66%，且不受干擾物（如多巴胺、氯化鈉等）影響，證明其穩定性與再現性佳，表明其於生物檢測具有潛力。 為了建立長期穩定的工廠，年產量為五千萬個元件，定價為3美元/個，預計18個月回本，且第十年淨現值達1.22億。未來有望提高市占率及普及率的同時，實現更多項永續目標。

生質衣康酸之量產於水純化之應用

【113學年度專題競賽第二名】重金屬因其毒性大、不可降解的特性會對人類健康和生態系統造成嚴重威脅。由於吸附法之高效性與可行性，因此是去除重金屬污染的重要手段。此外，傳統水凝膠吸附劑大多以石化原料合成，易造成環境負擔。然而衣康酸 (Itaconic Acid, IA) 是一種生質材料，可製備為水凝膠。綜上所述，本專開發了一種生質衣康酸的量產程序：在IA的製造過程中，使用天然原料 (稻米稻桿)，並以土曲霉 (Aspergillus terreus) 之醱酵法進行量產。接著，再進一步製備了 P(AMPS-co-IA) 共聚高分子水凝膠除了減少石化單體之比例，更應用於重金屬吸附達到水質純化。未來，若能使衣康酸廣泛應用於各種生活和工業用品中，如合成塑膠、黏著劑及其他高分子材料，將達成追求經濟成長的同時兼顧環境永續性，實現更全面的環境效益。

玉米浸漬液廢水製造聚羥基脂肪酸酯(PHA)的量產程序開發

【113學年度專題競賽第二名】塑膠是生活中不可或缺的物品，但也因塑膠無法被自然分解而對環境造成許多危害，所以發展可分解性塑膠聚羥基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHA)是個能平衡日常生活與自然環境的最佳選擇，其最大特點是只需3到6個月就可完全被環境中的微生物降解，且產物只有水和二氧化碳。 本研究透過ASPEN來模擬工廠的PHA量產程序，繪製詳細的PFD流程圖，以便進行分析和改善生產過程，主要的生產步驟是以玉米浸漬液(Corn Steep Liquor, CSL)混合海水做為基質，並以古嗜鹽菌(Haloferax mediterranei) 透過微生物法，在批次反應器中進行醱酵反應生產PHA，達到降低成本、減少對淡水的依賴等目的，此外，由於生產方式能降低化學藥品的使用量，讓整個生產過程符合下一代工業生物技術與聯合國SDGs提倡之環保概念。

多功能性單體的量產程序開發

【113學年度專題競賽第三名】因應全球發展趨勢，新產品有三大研發目標：1. 產品具備豐富且優秀的功能性、2. 低耗能生產、3. 產品應用對環境有所幫助。因此我們透過將反應物TETA、GMA與溶劑1,4 Dioxane進行反應，研發出市面上尚未有藥商販售的多功能性可光聚合單體，本產品具備多種官能基（酯基、胺基、羥基）能進行多種反應並拓展應用，預期應用領域有酸性染料水處理、金屬水處理（U 鈾、Ni 鎳、Pb 鉛）、隱形眼鏡、光固化材料和可生物降解材料等。本專題以2024酸性染料市場為參考，制定出目標年產量86.8噸純度99%的多功能性單體，並結合大學四年所學的化工系核心課程與Aspen軟體模擬，製程設計出將對環境有危害的藥品進行回流再利用不排入環境造成汙染，並且設計熱交換器進行熱能分配再利用減少能源消耗。本專題精準符合SDGs第六項淨水與衛生；第十二項責任消費與生產。

精煉酪梨油的量產程序開發

【113學年度專題競賽第三名】本研究旨在透過酪梨的萃取技術將落果轉換為更具經濟價值商品，目標是開發一種基於酪梨成分的養膚型粉底膏，我們選擇用能保留營養價值且無化學殘留的冷壓萃取法進行實驗，同時將製程中的廢棄物果皮及果核回收轉化成活性碳吸附劑並且應用在精煉過程中，使其分解再利用實現循環經濟，以建廠成本48,428,290元為基礎，估算年用水費用53,685元及年用電費用6,481,344元，並以實驗萃取率1.3%推算，目標年產25.35公噸精煉酪梨油，主要應用於美妝市場，預計可生產約633,750瓶粉底膏。

生質沼氣的量產程序開發

【113學年度專題競賽第三名】本研究以狼尾草為原料，利用深共熔溶劑（Deep Eutectic Solvents, DES）進行預處理，去除木質素，留下富含纖維素的固渣。固渣經水解轉化為葡萄糖，作為厭氧發酵的基質，用於生質沼氣的量產，目標實現每日發電800千瓦，推動生質能的高效利用與可持續發展。 實驗中，將狼尾草切塊、烘乾並磨碎後，利用深共熔溶劑進行預處理。該溶劑透過分子間氫鍵顯著提升木質素去除效率，並具備80%可回收率，每年僅需補充20%。在沼氣生產中，調整水力滯留時間（Hydraulic Retention Time, HRT）與有機負載率（Organic Loading Rate, OLR），尋求最佳進料條件與沼氣產量的平衡。 專題結合化工熱力學、反應工程及分離技術，設計出適用於大規模生質沼氣生產的流程，並考慮深共熔溶劑的循環利用與厭氧發酵系統運行，同時結合綠能與環保理念，致力於減少廢棄物產生並提升能源使用效率。

離子液體回收農業廢棄物纖維素製糖量產程序

【113學年度專題競賽佳作】稻稈是台灣最大宗的農業廢棄物，其主要處理方式為就地掩埋及少部分的露天燃燒，而本實驗能將廢棄稻稈酸水解轉成有價值的產品。實驗分為四個部分：原材經由氨水與雙氧水前處理、離子液體萃取纖維素和酸水解產糖。經過TGA分析，在氨水/雙氧水與 6 hr 雙氧水前處理的部分能使纖維素含量 51.33% 提升至 74.17%，而將其利用離子液體萃取纖維素，操作條件為120℃、7 hr，纖維素含量提升至 78.82%。萃取出的纖維素進行酸水解產糖，操作條件為硫酸濃度 70 wt%、65℃、30 min，經 HPLC 分析，其總糖濃度為 61.30 g/L，纖維素轉化率可達 47.32%。

生質糠醇樹脂的量產程序開發

【113學年度專題競賽佳作】本計畫以農業廢棄物玉米芯作為原料，其主要成分木聚糖經催化可製備糠醇，糠醇進一步縮合生成糠醇樹脂。糠醇樹脂作為一種綠色材料，在黏著劑、橡膠穩定劑及耐高溫材料等領域具有廣泛應用，並可取代目前大多以石油為基礎生產的樹脂，解決有限化石燃料資源的消耗及製造過程中的環境污染問題。為降低原料與運輸成本，且考量中國作為全球第二大玉米生產國且市場廣大的優勢，計畫在中國設廠，目標每年量產 9.76 萬噸糠醇樹脂。然而，目前針對玉米芯製備糠醇樹脂的研究多集中於小規模實驗階段，缺乏量產程序的深入探討。因此，本計畫旨在開發以廢棄玉米芯為原料的糠醇樹脂量產技術，優化各步驟的反應條件，研究玉米芯水解產生木聚糖的最佳條件，提升木糖轉化為糠醛及糠醇的效率，並探討不同縮合條件對糠醇樹脂性能的影響，以開發高性能樹脂材料；同時建立低污染、高經濟效益的量產流程，確保技術符合綠色化學原則。透過本計畫的推進，期望實現廢棄物的高值化利用，為綠色材料的產業化應用提供技術支撐，並進一步推動可持續發展的實現。

生質甲烷的量產程序開發

【113學年度專題競賽佳作】為解決加工廠產出廢棄物並使其產生較高之利用率與經濟價值，亦期望能逐漸降低傳統化石燃料使用量以及實現循環經濟。 因此本研究目的為探討玉米廢水作為原料使進行醱酵產甲烷之試驗，並透過批次瓶實驗找出較佳COD、HRT條件以設計量產程序。經過實驗與模擬後，每年可處理廢水量為8,040,000 kg，年總天然氣產量為1,984,088 kg，既可減少對環境有害之廢棄物，亦能產出綠色能源達到循環經濟之效益。

鳳梨酵素蘆薈洗潔劑的量產程序開發

【113學年度專題競賽佳作】在鳳梨加工成鳳梨產品的過程中，往往有許多廢棄物產生，像是鳳梨皮、芯等，但這些部位其實都是鳳梨酵素含量高的部位，且鳳梨酵素對於蛋白質的分解能力高，所以我們想再利用這些農業廢棄物，使其醱酵成鳳梨酵素再添加至洗潔劑中，提高對蛋白污漬的清潔力。除了鳳梨酵素外也添加蘆薈，其中所含的醣蛋白具有抗菌及潤滑劑的作用，皂角甘具有強力清潔以及抗菌的能力，故欲結合之以達良好洗潔效果且不傷手。而我們預計設廠於泰國，因其人力成本便宜，且為鳳梨與蘆薈產地，可達到原料在地化以降低碳足跡。

鈣鈦礦太陽能電池相關元件回收製程開發

【112學年度專題競賽第一名】 鈣鈦礦太陽能電池 (Perovskite solar cells, PSC) 為當今最有潛力與發展空間的一種太陽能電池，然而其過短的使用壽命令該類電池對環境影響甚大，因此我們認為將鈣鈦礦太陽能電池進行回收再造將有利於其發展與商業化。本專題使用「熱水回收法」進行回收作業。利用水回收電池內部的「甲基碘化銨」、「碘化鉛」和「導電鍍膜玻璃」，處理後得材料能夠再造新的電池，達到循環再利用的效果。本專案設廠在中國江蘇省專門回收「協鑫光電」公司生產的鈣鈦礦太陽能電池，經過模擬這項創新回收在程序上我們能夠回收將近39.88%的總材料成本，碘化鉛的回收量則高達98.95%，投資回報週期估計來到1.9年，配合未來鈣鈦礦電池的產業成長性，該計畫具有高度的經濟效益。

生質基聚酯高分子之量產程序開發

【112學年度專題競賽第二名】 在現今社會，塑膠汙染和石化業的生產過程所排放的溫室氣體已成為我們面臨的嚴重環境挑戰。本研究為解決傳統塑膠製造所衍生的環境影響，使用玉米秸稈作為原料，透過鹼預處理，使用同步糖化發酵的方法，使纖維素轉變成我們所需的聚酯原料之丁二酸，之後將丁二酸及乙二醇混合後進行 180℃/200℃ 兩段式加熱使兩種物質發生縮合反應，將得到的產物純化後即可得到目標產品生質基聚酯。這種塑膠的原料來自植物，這意味著我們可以減少對有限石化資源的依賴，同時解決塑膠帶來的環境問題。