微藻是什麼？微藻如何實現淨零排放？了解微藻固碳的技術

在全球淨零排放（Net Zero）的浪潮下，碳捕捉、利用與封存（CCUS）技術已成為企業無法迴避的議題。然而，傳統碳捕捉技術往往伴隨著高昂的設備成本與能耗，讓許多尋求ESG轉型的企業望之卻步。此時，微藻固碳作為一種能將「廢氣變綠金」的生物技術，正迅速成為產業界的新寵。據研究顯示，微藻的固碳效率是陸地植物的20倍以上，且能將吸收的二氧化碳轉化為高價值的生質燃料與生技原料。本文將深入探討微藻固碳的運作原理、主流養殖系統比較，以及如何透過先進的陶瓷膜過濾技術，解決微藻產業化中最棘手的「採收脫水」瓶頸，助您評估最具經濟效益的減碳路徑。

微藻是什麼？淨零排放「碳捕捉」的好幫手

微藻（Microalgae）是一類存在於海水及淡水中的微米級單細胞藻類，包含綠藻、小球藻、螺旋藻與雨生紅球藻等品種。它們是地球上最古老的光合作用生物之一，雖然肉眼難以看見，卻擁有極高的生長速率。在碳捕捉領域，海洋中的藻類被稱為「藍碳」，而微藻因其強大的環境適應力與固碳能力，被視為第三代生質能源的重要來源，是幫助企業應對氣候變遷、達成淨零排放目標的關鍵角色。

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微藻固碳的原理

微藻固碳的原理與一般植物相同，都是透過光合作用吸收陽光、水與二氧化碳（CO₂），轉化為有機碳（醣類、脂質、蛋白質）並釋放氧氣。但與陸地植物不同的是，微藻的整株細胞都能進行光合作用，因此效率極高。微藻在生長過程中會大量吸收二氧化碳 CO2，將其「固化」在細胞體內，從而有效幫助應對氣候變化，盡可能達成淨零碳排目標。

 

微藻的固碳效率

微藻作為一種單細胞光合自營生物，固碳效率遠超多數陸地植物。微藻生長速度快，能夠更迅速、更有效地吸收水中或煙氣中的二氧化碳。在最佳生長條件下，微藻的二氧化碳固定效率可達陸地森林的數十倍。這種極高的效率，使微藻能夠在較小的土地面積上，處理來自高碳排產業的大量廢氣，實現淨零排放的目標。

微藻在高碳排產業的應用

台灣工研院（ITRI）及台泥等企業目前已投入微藻固碳技術，利用鈣迴路捕捉二氧化碳養殖雨生紅球藻，成功示範了從「廢氣」到「高價產物」的循環經濟模式。微藻技術已不僅是實驗室的研究，更實際應用於水泥、發電、鋼鐵等高碳排產業，成為碳捕捉、利用與封存（CCUS）的重要環節。其應用價值主要體現在以下三個面向：

1. 工業煙氣減碳：微藻能耐受高濃度的二氧化碳與氮氧化物，可直接將工廠煙道排放的廢氣通入養殖池中，去除 50%–90% 的 CO₂，將廢氣變資源。

2. 廢水淨化：微藻在生長過程中需吸收大量的氮、磷，這恰好是工業廢水或畜牧廢水中的主要污染物。結合微藻養殖與廢水處理，可同時達成水質淨化與生質物生產的雙重效益。

3. 高值化產品開發：吸收了碳與營養鹽的微藻，體內富含油脂、蛋白質與蝦紅素。這些成分可進一步提煉為生質柴油（生物航空燃油 SAF）、魚飼料、有機肥料，甚至是高單價的美容保健原料（如蝦紅素、DHA）。

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微藻產業化的最大瓶頸：採集成本

儘管微藻潛力無窮，但其個體極小（1–30 μm）、密度接近水且含水量極高（養殖液中 99% 都是水），導致「固液分離」極為困難。研究指出，微藻的採收與脫水過程往往佔據總生產成本的 20% 至 30%，甚至更高。因此，選擇高效率且低能耗的採集技術，是實現微藻商業化與淨零排放的關鍵。

微藻採集方式全解析：哪種最符合淨零排放的需求？

目前主流的微藻採集技術包含過濾法、重力分離法和氣浮法，以下為詳細比較：

過濾法採集微藻（Filtration）

利用篩網或濾膜截留藻體，包含微過濾與超微過濾等精密技術，它透過高效濾材直接將微藻細胞從水中分離，對於微米級的微藻，傳統濾網易堵塞，但先進的陶瓷膜過濾技術已成為工業首選。它能精準分離微藻，且過濾出的水質極佳，可直接回用於養殖，大幅降低水資源浪費。同時也能顯著提升微藻濃縮效率和生物質的品質，使其成為工業規模化採收且追求淨零排放的首選技術。

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重力分離法採集微藻（Gravity Sedimentation / Centrifugation）

利用密度差進行分離。自然沉降法成本最低但效率極差，且需要廣大的土地面積；離心分離法雖然速度快，但設備昂貴且耗電量極大，不符合低碳生產的原則，通常僅用於高單價產品的最後濃縮階段。

氣浮法採集微藻

氣浮法是透過注入加壓空氣或二氧化碳產生微氣泡，使微藻細胞附著於氣泡上並浮升至液體表面，進而刮除濃縮。氣浮法濃縮速度快，適用於低密度、稀薄藻液，濃縮速度快，但需額外氣體供應與化學助劑，能耗與藥劑成本較高，並且後續需處理浮渣汙染問題。

微藻採集方式比較表

微藻過濾首選：陶瓷膜讓淨零排放更輕鬆

微藻採集必須要將微藻細胞外部水分去除後才能獲取，因此得使用到精度較高的過濾技術，除了可以得到微藻以外，也能同時達到高除水效能、加速過濾的效果。地球村國際生產的陶瓷膜以高親水性、高固體負載力、耐化性高、膜帶負電、使用壽命長且易清洗的特性成為微藻採集的最佳選擇。

透過陶瓷膜組的負壓抽吸，能組成包含過濾、沉澱、浮選、吸收等多步驟的一站式處理，提升微藻採集的效率與品質。陶瓷膜適用於微藻循環經濟，也能應用於再生水、地下水鐵錳過濾及海水淡化等水處理領域。

微藻過濾選擇陶瓷膜的5大優勢

1. 超高精度：0.1 μm 過濾孔徑，精準分離微藻細胞

2. 高親水性：提升通量，減少清洗頻率

3. 耐化性強：耐酸鹼、耐高溫，適合工業廢水環境

4. 長壽命設計：碳化矽燒結製成，使用年限達 10 年以上

5. 一站式處理：整合負壓抽吸 + 沉澱 + 浮選，單設備完成多步驟

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結論

微藻（Microalgae）憑藉高效的固碳能力和多元高值化應用，成為推動碳中和與循環經濟好幫手。要實現微藻技術大規模的關鍵，在於克服高效率、低能耗的採集挑戰。地球村的陶瓷膜過濾設備陶瓷膜過濾設備提供先進的過濾法，能夠高效且低耗能地完成微藻的採集與濃縮，協助企業達成淨零排放的目標。若您對陶瓷膜或其他水處理方案有進一步需求，歡迎聯繫我們，了解更多水處理設備的具體應用細節。