熱話｜都大設計實時「厭氧消化」活性監測裝置 提高廚餘分解效率 同時產生可再生能源

政府將於2024年4月1日實施都市固體廢物收費（垃圾收費），大眾對廢物處理話題的關注度亦不斷提升。根據環保署2020年的統計，廚餘佔了都市固體廢物的約三成。香港都會大學（都大）科技學院設計的「微流控監測裝置」，除了提高有助垃圾分解效率，亦可產生可再生能源，實踐轉廢為能。

隨著本港環保意識日漸提高，公眾對食物浪費情況愈來愈關注，因而產生對廚餘回收、循環再用的需求。大量廚餘若未能適當處理，則對環境造成污染。廚餘與污泥透過「共厭氧消化」可產生沼氣，惟需密切監察消化過程中的生物活性，確保產生生物氣的同時，「厭氧消化」亦能順利進行。都大科技學院設計「微流控監測裝置」，能實時監測「厭氧消化」的活性，了解廚餘對污泥「厭氧消化」的影響，從而提高垃圾分解效率，並產生可再生能源，實踐轉廢為能。

根據環保署的資料，香港現時大部分廚餘會連同其他都市固體廢物一起被棄置於堆填區。在2020年，香港每日約有10,809公噸都市固體廢物被棄置於堆填區，廚餘佔當中約三成。政府早前推行「廚餘、污泥共厭氧消化」試驗計劃，把廚餘與處理污水時產生的污泥一併進行「厭氧消化」，即於缺氧情況下以微生物消化及分解垃圾，這技術已成功應用於海外不同國家，能有效處理廚餘和污泥，在減少垃圾量的同時，亦會產生生物氣，可用作製造電能和熱能，再轉化為電力使用。

都大科技學院助理教授陳鍵林博士於2021年獲環境及自然保育基金資助，推展有關廚餘處理的研究。過程中，他發現如大量加入廚餘於「厭氧消化」系統中，將可能改變系統的酸鹼值，導致系統內的微生物群落失調，難以對垃圾進行有效消化分解，影響垃圾處理成效。

有見及此，陳教授的團隊利用「微流控」技術設計「微流控監測裝置（microfluidics monitoring device）」，即一種配備微小管道的纖細芯片。只要於「厭氧消化」過程進行前擷取微量廚餘與污泥，芯片裝置即會利用內置的特殊化學染劑對「厭氧消化」中的微生物活性產生螢光反應，透過觀察螢光反應的強弱變化，能即時分析廚餘、污泥「共厭氧消化」的活性，實時了解微生物分解垃圾的成效。

相對現時需要在實驗室進行檢測，利用「微流控監測裝置（microfluidics monitoring device）」能實時分析污泥與廚餘的比例對「厭氧消化」活性的影響，從而更快捷省時地監察垃圾分解。

經過反覆測試，研究團隊發現當污泥與廚餘達到一定比例時，廚餘能最有效協助污泥進行「厭氧消化」，達致最佳的垃圾處理效果。對比單獨對污泥進行「厭氧消化」，加入廚餘與污泥共同「厭氧消化」能釋出更多沼氣，加以回收及轉化便能製造更多電力。

陳教授認為，此項研究有助提高廚餘處理的穩定性和產生可再生能源的效率。他指：「研究結果反映微流控技術在實時監測厭氧消化過程的應用潛力，例如本研究的廚餘、污泥『共厭氧消化』的生物活性監測，能更有效善用廚餘實踐轉廢為能。我們期望能把研究結果投入社區應用，並把『微流控』技術延伸至多個化驗領域，為垃圾處理和環境保護作出貢獻。」

圖片由院校提供

編輯｜圖文設計︰Effy Au