李政翰
國立成功大學 資源工程學系 學士108級
國立成功大學 資源工程學系 碩士109級
國立成功大學 資源工程學系 博士113級
澳洲雪梨大學訪問學者 （2023/6-2024/1）
國立成功大學 跨維綠能材料研究中心 博士後助理研究員 （2024/3-2024/7）
國立成功大學 資源工程學系 助理教授 （2024/8-）
自我介紹
各位同學、學長姐、先進與閱讀電子報的各位大家好，我是資源工程學系113年8月入職的新進老師－－李政翰。雖然是系上的新進老師，但我大學、碩士與博士三個階段都在資源工程學系度過，故可以說資源系將是我一輩子的家！
此次Focus資源人我想跟大家分享如何從海水淡化過程的廢棄物－－海淡鹵水中提煉金屬，而這個研究對於臺灣乃至於世界又有什麼潛在影響。
研究領域
我在大二上學期便加入陳偉聖老師的資源循環研究室，當時之所以選擇陳老師的研究室，是因為對資源循環與廢棄物處理非常感興趣，認為可以從廢棄物內提煉金屬資源，是一件對環境與資源都相當有益的事。
隨著不斷的學習與探索資源化領域，近幾年我也逐漸開發廢棄物高值化技術並利用廢棄物進行二氧化碳捕集與再利用，希冀在利用廢棄物的同時，達到循環經濟、淨零碳排與環境保護等目標。這次我要著重介紹的內容，便是我從碩士開始進行的海淡鹵水內金屬提煉技術。
研究故事
在講述從海淡鹵水中提煉金屬前，大家一定很好奇，什麼是海淡鹵水?為什麼不從礦山開採金屬就好?從鹵水內提煉金屬有什麼好處嗎?大家先別著急，就讓我娓娓道來吧！
其實一開始我的目標並不是從海淡鹵水提煉金屬，亦不是要處理海淡鹵水，而是為了兩種稀有輕金屬：「銣」與「銫」。當時我在提煉冶金課堂的報告介紹了兩種金屬的礦物、儲量與應用後，陳偉聖老師便對這兩種金屬大感興趣，詢問我是否有辦法從礦物中提煉這兩種金屬。由於我對這兩種金屬也感到相當好奇，故透過廠商買來鋰雲母與銫瑠石，開始嘗試多種不同的選礦技術，先從中提高銣與銫的含量。稍微有一點成果後，我便興高采烈地跟陳老師報告，希望可以朝後續提煉程序進行，但此時陳老師拋出了一個足以改變我研究生涯的問題：「雖然現在可以從礦物中提高銣、銫的含量，但我們研究室的研究領域是從廢棄物中進行金屬提煉，所以要去找尋有沒有含有銣、銫的廢棄物。」
那時我心裡的第一個想法便是：「含有銣、銫的廢棄物?」由於銣、銫的應用範圍大多是原子鐘、正電子發射電腦斷層掃描儀與軍事設備等超精細結構，或是作為藥物使用，所以在事業廢棄物中很難找到含有銣、銫的物質。
但就在這時，我發現了一個重要資訊：銣、銫兩種金屬除了可以從礦物開採，也能從高山鹽湖鹵水中獲得（例如中國青藏高原與玻利維亞等地）。雖然高山鹽湖鹵水並不是廢棄物，但應該有什麼溶液也跟高山鹽湖鹵水具有相同特性！順著這個思考邏輯，我便想到了海水淡化過程中，為了獲取淡水，海水中的鹽分和礦物質會被去除，並將水源分為低含鹽量的淡水及高含鹽量的鹵水。此高含鹽量鹵水的濃度是海水的2-10倍，且每產生1公升淡水便會產生1-1.5公升的鹵水，這些鹵水往往會被排放至海洋中，造成周遭海域的含氧量降低、溫度升高與優養化現象等，為對環境有潛在影響之廢棄物。
有了這個構想後，我便跟陳偉聖老師提議可以嘗試從海淡鹵水提煉銣、銫資源，陳偉聖老師也非常支持，故我們便展開海淡鹵水金屬提煉的研究。
海淡鹵水提煉金屬的演進
雖然當時已下定決心要嘗試從海淡鹵水提煉銣、銫，但其實我也沒有把握海淡鹵水是否真的含有這兩種金屬（畢竟海淡鹵水與高山鹽湖鹵水終究是不同物質）。幸好分析過後，發現鹵水內除了常見元素，也含有一定濃度的銣、銫！故在我碩士班時，便利用濕法冶金中的溶媒萃取程序從鹵水提煉銣、銫資源，為當時（2019-2020）少數從海淡鹵水提煉金屬的研究。
在博士班一年級的某一天，我突然收到歐盟Sea4value計畫團隊的信件，他們團隊因看到我在國際期刊發表的文章，寄信聯繫我並詢問一些相關資訊。這時我才發現在遙遠的歐洲，竟也有學者想做跟我們一樣的事！Sea4value計畫主要結合西班牙、義大利、比利時、芬蘭、荷蘭等16個國家，預計從海淡鹵水提取鎂、鈧、釩、鎵、硼、銦、鋰、鉬、銣、鈣等。雖然使用的技術與思維並不完全相同，但卻讓我體會到我的研究可以跟國際接軌，也使我下定決心要從海淡鹵水內提煉更多金屬！
博士班期間，我將海淡鹵水內的硼、銅、銫、銣、鋰各自透過多種不同資源化程序回收，得到每種元素的最佳回收系統。除此之外，我發現鹵水內也含有高濃度的鈣、鎂資源，這兩種資源雖然常見且較不值錢，但卻容易與二氧化碳進行反應，故可運用於二氧化碳捕集與再利用（CCU），在資源循環的同時，也達到淨零碳排的目標。而我也透過這個研究項目，將自己的研究領域延伸至利用其他廢棄物進行二氧化碳捕集與再利用，並與其他研究室及國外學者合作，逐漸發展出屬於自己的研究特色。
海淡鹵水提煉金屬的未來
由於臺灣為一礦產資源不豐的國家，故近幾年臺灣大力發展城市採礦技術，從廢棄電子產品、工業廢棄物與半導體業廢棄物等循環稀有金屬與工業材料。而在城市採礦與循環經濟的浪潮下，擁有採礦／選礦背景的資源工程學系便成了技術供應的大本營。未來，我希望可以承上啟下，將資源系擁有的技術融合新穎理念，擴展海淡鹵水金屬提煉的應用規模。
臺灣現今有24座海淡廠，每天約產生40,000立方公尺的鹵水。為了因應氣候變遷導致極端氣候所帶來的供水風險並增強供水韌性，經濟部加速推動海水淡化廠設置計畫，這代表未來臺灣的海淡鹵水量將會大幅增長（預計增長5倍以上）。在鹵水大量產生的未來，其內部所含有的資源勢必得循環使用，但如何進行大規模量產與弭平成本，未來仍需要再努力研究與琢磨（例如串接不同技術與提煉更多金屬等）。
從碩士班以來，我最常聽到的研究回饋便是：「那你知道海水中有黃金嗎?說不定可以從鹵水提煉黃金呢！」其實，一戰結束後德國面臨龐大戰敗賠款，當時便有科學家企圖從海水提煉黃金支付賠款。但因海水中黃金濃度較低且當時分離技術尚未發展完全，故最後實驗以失敗告終。而接近100年後的現在，我也曾嘗試從鹵水中回收黃金，不知道大家覺得我有成功嗎？
結語
綜觀我的研究歷程，可以發現很多部分都是誤打誤撞發現的，這也很可能是為什麼我一直相信人生不是什麼大冒險，而是一股莫之能禦的洪流，我只是剛好被海淡鹵水這股洪流往前帶，慢慢延伸出不同跨領域的應用。
儘管目前海淡鹵水金屬提煉或其他再利用技術開發在成本與規模化生產上仍需努力，但我相信，隨著技術的進步與未來大家對環境保護的重視，說不定未來某一天能有鹵水鍊金術師這份職業。
