植物的零污染經濟

9月 28, 2021

文/郭立昌

Bio-based plants will be able to create a carbohydrate economy and achieve the goal of a zero-pollution economy. Human health can also be maintained while protecting the ecological environment,

生物基的植物才能創造碳水化合物經濟(醣經濟)，進而達成「零污染經濟」的目標；保護地球的同時，也維護人類的健康。

● 二戰後的民間用油

1950年代的台灣，家中有一台腳踏車已經很不錯了。台南市北區崇安街45號有位工業奇才—「郭坤成」(1926-1999)，他自己組裝摩托車，載著兒子穿梭於大街小巷，路人無不為之側目或驚呼。那時還沒有中油加油站，中山公園多的是「篦麻」，郭坤成利用篦麻提煉燃油，從來不缺油。

可惜，後來蔣介石以「篦麻有毒」下令全數砍盡，中油也下令民間不可私製燃油；台灣民間從植物提煉的「生物基」燃油，就此斷送了發展的機會。如今(2021年)，從以色列到美國，從英國到德國，興起一股「植物」取代「礦物」的熱潮，說：「這才能在2050年達到節能減碳『淨零』(net zero)的目標。」

● 石油危機的美國

與其羨慕他國是先進，不如「向台灣的工業先驅致敬」。若不是1974年台南市和美國加州矽谷締結姐妹市，台南郭家父子的科技影響矽谷，加上美國有良好的資本市場制度，可能沒有今日的科技之都矽谷；當然，李國鼎先生(1910~2001)去矽谷也看不到啥，空手回來，就沒有後來的故事了。

由於1885年，德國人戴姆勒(Gottlieb W. Daimler, 1834~1900)發明汽油內燃機，人類逐漸依賴化石原料至不能自拔的地步；1970年代，中東的衝突引發以石油為武器，各國沒有廉價的石油可用，導致了石油危機。石油危機期間，擔任美國總統的福特(Gerald Ford, 1913~2006)和卡特(Jimmy Carter, 1924~)一籌莫展；石油危機震盪，逼得產業外移或關門造成失業人口激增，民眾對公共政策的關注，越戰只得在1975年草草收場。《只來一半的末日》（World Made By Hand）作者康斯勒（James Kunstler）總結1970年代的美國全國民眾的心理狀態：「沮喪、水門案、兩次石油危機、工業驚人衰退、物價持續上漲、高失業率、大城市的衰敗，美好的舊日時光從記憶中不斷流失。」美國人民為回應累積的創傷，在1980年選擇演員出身的雷根當總統，而台灣人幫美商發展的衛星接收器剛好在1980年代派上用場，才止住了衰穨的局勢。

● 美國農場法案之後

KSI科學中心於1979年在紐約成立，目睹黃金國度根本不堪化石原料價格起伏的摧殘；因此，在美國設立實驗室研究「生物基」材料。而且在國際會議倡議以「碳水化合物」(醣，Carbohydrate) 取代「碳氫化合物」(烴，Hydrocarbon)；因為前者在農場就能取得原料，後者則要去爭奪油井或礦場才能取得原料。2018年12月31日美國川普總統簽署《農場法案》(Farm Bill)，聯合國農糧組織(FAO)和世衛組織(WHO)也隨之響應，以「科技」(Technology)發展保護「生態環境」(Eco and environment)的「社會責任」(Social responsibility)投資—簡稱「TES」，終於成為2021年的全球主流發展趨勢。

● 植物的益處

李前總統登輝先生(1923~2020)曾經說：「台灣的廢耕土地實在太可惜了！應該善用來『種植有用的植物』，天氣不會太熱，又能水土保持。」根據科學研究，人們日常食用的「米、蕃茄、蜜柑、葡萄、馬鈴薯、茄子、南瓜、高麗菜」等蔬果，以及發酵或發芽過的食品和穀類—例如「泡菜、醃漬物、味噌、發芽米」等都含有「GABA」(γ-Aminobutyric acid, 伽瑪氨基丁酸)。GABA是一種「神經遞質」(neurotransmitter) 可以有效地抑制焦慮反應，產生「抗焦慮作用」(anti-anxiety effect)，可以保護「大腦的海馬體」(Cerebral Hippocampus)。補充GABA，可以鎮定大腦神經系統，能使腦部呈現「放鬆」的狀態，具有「安神、紓壓、好眠、增加專注力及學習」的效果，對於身心疲勞的人具有「舒緩壓力」的作用，是現代人所需—只從植物提煉即可，這是化石原料做不到的。

經上說，哈拿(Hannah)每年用亞麻布做一件外袍給撒姆耳(Samuel)穿。(撒上2:18-19) 其實「亞麻」(linen)植物的纖維不僅可以製做布料，還能做成各種工具；而「亞麻籽」可加工成油，據專家研究的結果，它富含有益心臟健康的omega-3脂肪、纖維和其他獨特的植物化合物，研磨後很容易融入您的飲食中，改善消化系統，以及降低患心臟病、2 型糖尿病和癌症的風險。

與亞麻的功能類似的「漢麻」(hemp)，根據記載，神農氏時代就通用於食物，還有醫療作用—例如用於「婦女體虛、痛風、風濕、瘧疾、腳氣、便秘、精神恍惚」，現代科學家則認為它可以治療癲癇，緩解「肌肉痙攣、焦慮、噁心、慢性疼痛、炎症、失眠」等症狀。由於漢麻纖維強度高於亞麻，加上良好的「抗水性、抗鹽性、抗黴性」，所以被用來製作繩索、漁網及風帆，在大航海時代創下了豐功偉蹟—例如哥倫布發現新大陸；連美國開國之父喬治華盛頓(George Washington, 1732~1799)都讚許這個植物的貢獻。

● 具有衍生性價值鏈的植物

KSI科學中心赴波特蘭，與當地的業者研究植物的用途。經過實驗，漢麻纖維與鈣石灰(calcium lime)和沙子結合可製成石膏，可作為建築材料用途；提煉成塗料，可以預防木造房屋蟲害。此外，可以製成「絕緣材料、紙張、紡織品、可生物降解塑料、油漆、生物燃料、食品和動物飼料」等等，是具有衍生性價值鏈的植物；尤其是，可以碾軋成「10微米」的箔版(—頭髮直徑是70微米)，成為未來世代的應用材料。經過測試，化石或礦物原料的空氣中含水量達2%時，就會失效，造成電子產品故障，產生危險狀況；而「麻箔」可耐空氣中含水量高達20%，最重要的是，原料「1元可創造出高達百元」、甚至於千元的附加價值。因此，美國和以色列的合作夥伴對於研究結果，充滿了成就感。

事實上，中國早在2017年就發證給雲南和黑龍江省，種植漢麻，甚至於沿海省份也躍躍欲試；因為漢麻的工業用途實在能夠創造衍生性價值鏈。請問您幾時聽過「原料1元可產出千元產品」之物—漢麻經過精密的多重加工程序，就能達到這個層次。此外，傳統晶圓製造2奈米就頂著天花板，所以必須發展「微奈米」科技—這不是化石原料能夠達到的；所以，KSI科學中心就引領科技界朝向生物基漢麻材料去研究發展。

● 難治症的解決之道

根據量化研究，隨機選取286個樣本，結果是：「現代人失眠的比率高達32.65%。」其實，「淺眠」，或是「夜間起來尿三次者」，應該都算失眠；不過，這次的研究只是把躺在床上輾轉難眠者定義為失眠。人們白天為生活奔忙，難免會有情緒反應，產生焦慮或壓力感，而在大腦產生神經毒素；只有深層的熟睡，體內的「ECS」才會運作裕如，清除毒素，減緩海馬體萎縮的速度。長期失眠，則加速海馬體萎縮，從忘東忘西開始，漸漸地進入失智的前期。世衛組織公布：「目前失智者為5,500萬人，每年花費1.3兆美元。」平均一人花費約2.36萬美元(約新台幣66萬元) 不過，KSI科學中心曾經訪談過失智患者家庭，每位的花費都超過66萬元，有的家庭還陷入愁雲慘霧之中。

前述的漢麻植物除了工業用途之外，經過SCF萃取可以獲得「漢麻素」(cannabinoid)的成份；經過測試，夜間頻尿(五次以上)者居然可以連續睡五個小時以上；因肌肉酸痛而輾轉悱惻者，也得到了舒緩能夠安眠。惟漢麻植物的雌性株經過特別提煉，可獲得簡稱「THC」(Tetrahydrocannabinol, 四氫大麻酚)的成份，因具精神活性而被當作娛樂用途。當年美國的年輕人反對越戰，有些則乾脆不修邊幅，翹課群聚吸食THC，導致美國總統尼克森(Richard Nixon, 1913~1994)在1971年將THC列為毒品，稱之為「美國第一公敵」，並且與聯合國通告全世界，全面禁止種植漢麻植物。事實上，美國總統柯林頓(Bill Clinton)在1994年6月3日簽署行政命令，將漢麻列為「國家戰略物資」，卻沒有像他同期簽署的「Internet」(網際網路)成為民生用途，美國的抑鬱症和難治症變成無法解決的社會困境。

以色列民族被稱為神的選民，卻是持續研究漢麻應用的少數國家之一。以色列科學家考究，往昔獻祭燒香，都是含有漢麻成份，可以使人心安定，可以面對強敵而毫無所懼。經過多年努力，川普總統終於在2018年的最後一天簽署了《農場法案》，納入《漢麻種植法》(the Hemp Farming Act of 2018)，首次將漢麻產品從《受控物質法》(the Controlled Substances Act)中取消。科技界有了新方向發展創新產業，就從漢麻的多用途功能啟動。

● 發展生物基應用材料

大家猶記KSI科學中心在1990年代發表的「動力晶片」，因為其中有個材料使用化石原料，空氣中含水量達2%時，它就會產生化學變化—最顯著的特徵是「膨脹」，使得電子產品受到了壽命的限制。人類如果要圓滿太空夢，務必要解決膨脹的問題，太空梭才能夠降低故障率，而能夠穿縮千萬里，去認識無垠的宇宙。

如今，因為行動通訊器和人們24小時緊緊綁在一起，除了民智大開之外，當然也潛伏著許多有害健康的因子；不過，這暫且不予評論。重點是，電子產品需要「絕緣材料」，才能使電子零件組成的迴路運作。科技的發展方向決定了地球的污染程度。1971年由於電晶體開始商用，往昔的配線方式被「印刷電路板」(PCB)取代；KSI創辦人就在永康鹽行建廠生產PCB相關製品，發現生產過程中釋放的氣體會造成「空氣有毒」—因為除了以紙材作「絕緣材料」之外，就是需要「酚醛化合物」，製成品被稱為禍害萬年。是故，KSI科學中心特別注重「零污染」原料的研究發展，期望能夠留下一片淨土給下一代。

1994年，立法委員趙少康揭露，美國無線電公司(RCA)造成其廠區週邊土地污染，產出「桃園蘆竹鎘米」，農地變成永久廢耕之地。經過調查之後，發現禍首就是「印刷電路板」被埋在深井裡，不但關廠離職員工罹病及癌症的比例甚高，農地也受到無法彌補的傷害。研究發現，台灣米和糖是日治時期的重要經濟作物；1912年起，日本政府開始修建新的埤圳工程，除了南部的「嘉南大圳」之外，最大規模的就是北部的「桃園大圳」。在科技產業尚未移入之前，有「千塘鄉」美名的桃園，以米等農產品業為主，如今只能成追憶。

根據研究報告顯示，漢麻植物可抑制雜草生長、抗侵蝕，以及「把有毒物質和重金屬排出土壤」的能力，稱為「植物修復」(phytoremediation)；因此，在美國和國際組織紛紛頒發「解麻令」之際，KSI也督促海島當局制定相關法令，與世界接軌，也許可以還蘆竹一個清白。同時，發展新的產業以強化台灣的生命力。

「植物修復」被定義為：「使用綠色植物和相關微生物，以及適當的土壤改良劑和農業技術來控制和去除，使有毒環境污染物變成無害。」一些重金屬經由向上移動到植物根部，而從土壤中被去除。「植物穩定性」(phytostabilization)主要著重於隔離根部附近土壤中的污染物(sequestering pollutants in soil near the roots)，而不是植物組織中的污染物；植物還可以排泄一種產生化學反應的物質，將重金屬污染物轉化為毒性較小的形式，促使污染物的生物利用度降低，進而減少侵蝕(erosion)、逕流(runoff)與浸出(leaching)。此外，污染物被植物的莖和葉吸收，經由蒸騰作用，如「汞」(Hg)的重金屬透過植物揮發而從土壤中被去除。

漢麻的中空特性可承受空氣和水分滲透，堆積密度高達20%，仍不會失去任何熱性能；相較之下，常用的石化原料在滲透2%後開始失效。因為，漢麻具有「多孔材料特性」(porous materiality)，隔熱層均勻，分佈蒸汽，並允許空氣循環，不斷排出用過的空氣並更換新鮮空氣。根據研究，樹木的生長期需要20年以上，漢麻的生長期在100~150天；木材造紙時使用氯或戴歐辛作為漂白用途，漢麻紙使用無毒的「過氧化氫」(H₂O₂)漂白；木漿製成的紙只能回收3次，漢麻紙最多可回收8次。此外，漢麻纖維是世界上最強的天然纖維之一，製成的紙不會隨著時間的推移而變質，作為未來絕緣材料的可行性極高，這意味著以漢麻替代木材造紙的時代即將來臨。根據長期間的紀錄，得出的數據是每英畝可生產2.4噸的漢麻；所以，農場的產能即可達到森林的水準。人類可以停止砍伐森林，保有原始森林的樣貌，以及降低對野生木材資源的需求，生態環境的問題自然會減少。

● 結論

重點是，隨著科技的進展，人們可以從「農場」獲得大部分的「工業原料」，而不需要從油井或礦山；也因為科技而使得化石的碳氫化合物的「工業製品」，都可以用生物基的碳水化合物(醣)來生產。百年來，大量依賴碳氫化合物(烴)的產品，令人類付出了慘痛的代價；除了破壞生態環境之外，還加上國際政治的角力。身為小型海島經濟體者，應該善用海島的氣候優勢，從「傳統產業科技化」邁進「農場運作科技化」，培植有益的植物，從碳水化合物中創造新興產業，也譜寫「零污染經濟」的新篇章。

作者郭立昌早年創造台灣的精密工業，為APEC領袖會議代表。

相關連結：

美國發明專利(Linda Din Invention)：

https://patents.google.com/patent/US6304796 (VAM)

https://patents.google.com/patent/US20030197061 (Shopping System)

http://plckbooks.blogspot.com/2018/08/k-horn-science-inc.html (K-Horn Science Inc.的由來)

http://plckbooks.blogspot.com/2018/08/blog-post_20.html (社會責任宣言)

http://tnews.cc/07/newscon56044.htm (APEC科技經濟政策講師)

https://pkoldstory.blogspot.com/2019/01/blog-post.html (郭立昌論醣烴之爭)

https://klcpcm.blogspot.com/2020/07/blog-post.html (動力晶片的發明)

https://wtgtintwn.blogspot.com/2020/08/blog-post.html (讀書多身體疲倦)

https://ldinvention.blogspot.com/2020/10/blog-post.html (丁玲虹發明的非現金交易制度)