諾貝爾得主改寫減碳科技 化學家拼出氣候救星 MOF

一個會「呼吸」的分子世界

這次獲獎的三位科學家，包括日本京都大學的北川進、澳洲墨爾本大學的Richard Robson，以及美國加州大學柏克萊分校Omar Yaghi。他們研究出這項技術具有革命性突破，讓世界看見化學的新可能。諾貝爾委員會主席、瑞典隆德大學奈米物理學家Heiner Linke形容：「他們創造出內部像哈利波特裡，妙麗手提包一樣神奇的材料，少量物質就能存放大量氣體。」

他指出，這種材料藉由特別的設計，可以用來吸附氫、二氧化碳等氣體，也可用來吸附水分子，例如在乾燥沙漠中捕捉空氣中的水。也可以用來把藥物送到人體之中，再藉由特別的機制釋放出來。

瑞典皇家科學院手拿金屬有機骨架的靈感來源模型，宣布今年諾貝爾化學獎得主。 圖片來源／達志影像美聯社

一克材料 一個足球場的空間

MOF真正驚人的，是它的面積。根據Omar Yaghi團隊的測量，一克MOF的內部表面積高達7,000平方公尺，相當於1.3個足球場。這種「分子迷宮」能捕捉、儲存氣體，也能選擇性吸附特定分子。瑞士洛桑聯邦理工學院化學家Wendy Queen指出：「我們已能利用這些材料分離二氧化碳，或是清除廢水中的有毒分子。」

如今全球已經研發出超過十萬種MOF。從美國科技巨頭Meta利用AI訓練15,000種結構，尋找最佳碳捕捉配方。加拿大Svante公司用CALF-20 MOF，從工廠煙囪捕捉二氧化碳，目前已經商業化生產， MOF正從學術概念變成產業主角。

29公分立方體由MOFs作為材料的金屬容器，裝得下七立方公尺的氣體。這樣的特性，可以協助碳捕捉技術。圖片來源／達志影像美聯社

台灣也在這條路上 用MOF捕捉碳轉化再利用

而在台灣，國立臺灣大學的NTU ZERO團隊也早已利用MOF，投入這場全球減碳競賽。他們結合化工與化學領域的五位教授，開發以MOF為核心的「薄膜碳捕捉」技術，讓二氧化碳可在排放的源頭就被「過濾」出來，再用電化學方法轉化成甲醇、乙醇等有價值化學品 。臺大化工系康敦彥教授形容，MOF薄膜就像濾芯過濾水，只是它濾的不是雜質，而是空氣中的二氧化碳。

而且根據研究估算，傳統化學吸收法捕捉1公斤二氧化碳會額外排放0.4公斤，而MOF技術能將此降低至0.1公斤，碳捕捉效率從60%提升至90%。

最初提出相關概念的澳洲墨爾本大學Richard Robson教授，解釋金屬有機骨架的結構。圖片來源／達志影像美聯社

碳捕不只是減碳 更是未來的「再生化學」

更有意思的是，MOF的用途不只在碳捕捉。美國團隊曾利用它在亞利桑那沙漠中「從空氣取水」，只靠夜間濕氣與太陽熱能，就可以生成可飲用的水，甚至改善乾旱的環境。英國公司Nuada也立用MOF延長蔬果壽命，慢慢釋放調節生長的化合物，讓你超市買的蔬果多放幾天也不會爛。也有公司用MOF製作儲氣鋼瓶，協助電子產業安全封存有毒氣體。

MOFs的多孔結構可以用作藥物載體，控制藥物在特定時間或地點釋放，從而提高療效並降低副作用。 圖片來源／達志影像美聯社

化學的「無用之用」

北川進曾引用莊子的哲學，以「無用之用」形容自己的研究。也就是即使某物看似無用，終將展現價值。這種看似「空洞」無用的材料，正轉化成改變地球氣候轉折的關鍵技術之一。但Richard Robson也提醒：「別太樂觀。捕捉二氧化碳或許能小規模解決問題，但不是一夕之間的救世主。」

當碳捕技術逐漸走入日常，從發電廠煙囪到汽車尾氣，甚至未來的家用空氣淨化器，都可能藏著這些看不見的分子海綿。「空氣中的空間」，也能成為拯救地球的容器。