林麗瓊院士在 2023 年中研院知識饗宴科普講座中分享她近年對於人工光合作用和氣候變遷的知識探索。圖｜研之有物
淨零科技的材料科學路徑
氣候變遷問題日益嚴重，根據歐盟哥白尼氣候變遷服務機構的最新數據，從 2023 年 6 月到 2024 年 5 月，幾乎每個月都創下了該月份的歷史最高溫紀錄，這 12 個月的全球平均地表氣溫，已經比工業化前的全球均溫高出 1.63℃，超過 2015 年《巴黎協定》規範的 1.5℃ 上限。造成溫度上升的主要原因是人為活動排放的溫室氣體「二氧化碳」，目前世界各國都正在擬定各種策略與倡議來面對這項挑戰，科學界也不落人後，想方設法要減碳、抓住碳，甚至是……把二氧化碳轉化成有用的物質！面對氣候變遷，中央研究院院士林麗瓊以自己的志業為起點，從奈米材料結構著手，研究人工光合作用，為減碳貢獻一份心力。
科學可以為減碳做什麼？
臺灣的夏天愈來愈熱了，而各種劇烈的極端天氣也愈來愈頻繁地出現在全球各地，如熱浪、颱風、超級寒流等。大自然一再用這種方式告訴我們，氣候變遷正在發生，影響著我們的環境、生活與未來。
「作為一名科學家，我能為地球做些什麼？」中研院數理科學組院士林麗瓊在踏入材料研究十多年後，開始思考這個問題。林麗瓊主要專注於奈米材料的研究，也就是在原子尺度上，對材料「做各式各樣的把戲，玩出許多特殊的結構與性質，例如在奈米管上做堆疊，或是做出像掛著禮物的聖誕樹一樣的特殊結構」，她解釋。
在對於奈米材料有了一定的認識與概念後，她開始轉變思維。「我應該先想，我要解決什麼問題，然後反推出應該創造什麼樣的結構，產生什麼特性。」於是林麗瓊開始往能源相關的應用發展，著重研究「人工光合作用」，目標是透過材料的設計，把氣候變遷和造成暖化的罪魁禍首——二氧化碳，轉化成生活中可以利用的資源，例如燃料，或是肥料中所需的碳材。
在 2023 年中研院知識饗宴科普講座中，林麗瓊以「淨零碳排的挑戰與契機：人工光合作用之我見」作為題目（註1），分享了她對氣候變遷與暖化議題的關注，也解釋了什麼是人工光合作用，以及研究人工光合作用所面臨的各種挑戰。
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目前全球平均地表氣溫的趨勢已經不太樂觀，屢屢創下歷史高溫紀錄。圖｜研之有物（資料來源｜Copernicus Climate Change Service）
繁榮的代價
臺灣的溫室氣體約有九成都是二氧化碳。而身為一名臺灣人，你知道臺灣的溫室氣體主要來自哪裡嗎？答案是「製造部門」，也就是製造業與營造業的燃料燃燒之排放，加上工業製程和產品使用的非燃料燃燒之排放。根據環境部「氣候公民對話平臺」2023 年的最新數據（統計至 2021 年，註2），「製造部門」排放最多溫室氣體，共排放 15,716 萬公噸的二氧化碳當量（CO2e）（註3），占該年總排放量 52.92%。
此外，臺灣政府有針對「排碳大戶」特別追蹤排放量，每年排放量達 2.5 萬公噸二氧化碳當量的事業體，應依「溫室氣體排放量盤查登錄及查驗管理辦法」規定，上傳數據至「事業溫室氣體排放量資訊平台」。
排碳大戶中，如果單看與上述「製造部門」相關的事業體，2021 年的前五名依序是：中國鋼鐵、台塑石化麥寮一廠、中龍鋼鐵、台塑石化麥寮三廠、台塑石化麥寮二廠，五家合計排放量（註4）達 5,843 萬公噸二氧化碳當量。在 2021 年登錄的 289 家廠商中，這五個事業體就佔了 21 %。林麗瓊說，鋼鐵與石化產業在過去為臺灣帶來了重要的經濟繁榮與發展，然而我們也付出了很多代價。
