【港「能」變革】中大低碳新技術 化沼為能更高效 廚餘污泥等厭惡物原來是「沉睡的能源」 有待被喚醒
編者按 中東戰火與地緣政治衝突引發的能源危機，持續衝擊全球；傳統化石能源供應鏈體系遭重創，石油與天然氣價格波動飆升，在全球綠色低碳轉型的需求下，探索創新能源正逐漸成為各地社會要深思的必答題。在此背景下，香港科學家憑藉深厚的基礎科研實力，正以多領域的技術創新，為應對未來的能源變革提供更多可能性，同時呼應香港第一個五年規劃提出推動能源結構持續優化、加強新能源等關鍵核心技術攻關的目標。
香港文匯報今日起推出專題系列報道，透過多項本港大學學者的得獎發明成果，展現香港科研力量如何引領能源技術的突破，涵蓋轉廢為能的生物燃料、電池儲能、太陽能與綠氫催化劑等不同維度，描繪出應對未來能源風險與轉型的新思路。
香港幾乎完全依賴進口石油和天然氣，缺乏本地化石能源資源，每一次地緣危機，都是對這座城市能源韌性的嚴峻考驗。幸好，危機之中亦有轉機──香港每年產生大量有機廢棄物：餐廚垃圾、畜禽糞便、城市污泥，這些長期以來被視為環境負擔的厭惡物，原來是「沉睡的能源」，有待被喚醒。由香港中文大學理學院院長、偉倫化學教授宋春山領導的「一體化生物廢棄物製綠色燃料轉化站」項目，結合「分子籃」固體吸附劑以及低溫等離子體催化兩大自主研究技術，高效將沼氣轉化成多種高價值綠色燃料，將環境治理的負擔轉化為能源資產，特別是在供應鏈中斷或價格劇烈波動時，可提供韌性更高的能源保障，為香港的能源安全提供全新突圍路徑。
●香港文匯報記者 劉沐藝
該項目於今年的日內瓦國際發明展勇奪評審團特別嘉許金獎，其核心框架是一套小型的「變廢為寶」裝置，透過分布式、本地化的廢棄物能源轉化路徑，能在區域尺度上顯著降低對傳統石油與天然氣的依賴。
這項創新技術的誕生，源於團隊對現實供需矛盾的精準洞察。宋春山接受香港文匯報專訪時表示：「一方面，大量生物廢棄物產生的沼氣目前利用率很低，很多時候只能直接燃燒或排空，不僅浪費資源，還會造成環境污染。同時，在國際減碳政策推進及航運、化工等行業綠色轉型的需求下，市場對低成本綠色燃料的需求極其迫切，但現有綠色燃料往往因原料（如綠氫）成本高昂，難以大規模推廣應用。」其團隊正是抓住這一痛點，提出用生物廢棄物產生的沼氣作為廉價且穩定的原料，以生產綠色燃料。
不過，要將想法轉化為現實並非易事，技術研發過程中，團隊面臨兩大核心挑戰。其一，沼氣成分非常複雜，其中含有硫化氫等有害雜質，容易毒化後續的催化劑和設備；其二，沼氣的主要成分甲烷和二氧化碳化學性質非常穩定，傳統轉化方法需要高溫、高壓，能源消耗極大。
高效「分子籃」固體吸附劑如「磁鐵」
為攻克這些難題，團隊在一體化轉化站中集成了兩項自主研發的核心技術。第一項是高效「分子籃」固體吸附劑，它如同精密的「磁鐵」，能快速、選擇性地吸附並去除沼氣中的有害雜質，為後續反應系統提供堅實保護。第二項是低溫等離子體催化技術，「團隊摒棄了傳統的高溫高壓反應模式，利用電場激發產生高能電子，以高能電子替代熱能，在接近室溫和常壓的條件下，就能有效打破甲烷和二氧化碳的穩定化學鍵，再通過催化劑引導其重新組合，最終轉化為所需的高價值綠色燃料。」
經過這套一體化轉化站處理後，生物廢棄物產生的沼氣，可以轉化為多種高價值綠色燃料，包括：生物甲烷、綠色甲醇，及可持續航空燃料（SAF）。
明確與太陽能風能等深度耦合定位
該系統從設計之初，就明確了與太陽能、風能等可再生能源深度耦合的定位。宋春山介紹，裝置中的等離子體反應器可直接消耗電力，這使其成為一種靈活的儲能負載。當風電、光電進入發電高峰產生多餘「綠電」時，可通過該設備將電能轉化為綠色燃料的化學能儲存起來。這種模式不僅實現了全生命周期的低碳化甚至負碳化，更真正打通了從廢棄物收集到綠色燃料產出的全鏈條環保閉環。
目前，焚化、堆填仍是生物廢棄物的主要處理方式，不僅造成二次污染，更浪費了寶貴的有機資源。與此相比，宋春山團隊的新技術最大優勢在於「溫和高效」。據了解，傳統熱催化技術需在攝氏700度以上的高溫環境下進行，耗能巨大，而該項目採用的低溫等離子體催化技術，可在接近室溫、常壓的條件下完成反應，大幅降低能耗又能延長催化劑壽命，提升轉化效率。
事實上，包括沼氣等生物氣體在內的轉廢為能途徑，佔全港可再生能源總量近七成，是本地綠色能源最重要的類別；而最新數字顯示，香港轉廢為能年總產量達約2,900太焦耳（TJ），過去10年間大增五成（見表），可見其龐大的發展潛力。
