開創碳捕集、乾旱集水材料 美國化學家獲頒唐獎「永續發展獎」

2024-06-18 13:30

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唐獎永續發展獎得主奧馬爾,亞基(Omar M. Yaghi) (照片由唐獎基金會提供)

唐獎永續發展獎得主奧馬爾,亞基(Omar M. Yaghi) (照片由唐獎基金會提供)

全球2050要達到淨零轉型的目標,必須靠新科技。唐獎基金會18日公布「永續發展獎」,得獎人為美國化學家奧馬爾,亞基(Omar M. Yaghi),唐獎肯定其在金屬有機及相關超多孔骨架材料上開創性的建樹,此種材料已廣泛設計成碳捕集、氫氣和甲烷儲存及乾旱地區集水之應用,有助於解決乾旱問題,並為永續發展提供新解方。這項新興技術與材料潛力無窮,估計到2030年,市場價值高達10億美元。

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亞基是加州大學柏克萊分校化學系詹姆斯與內爾蒂崔特獎座教授、柏克萊勞倫斯國家實驗室資深科學家、柏克萊全球科學學院的首任主任,也是柏克萊巴卡學院的首任共同主任及首席科學家,曾獲頒17個國家的重要獎項及擁有60項美國專利。

唐獎永續發展獎得主奧馬爾,亞基(Omar M. Yaghi) (照片由唐獎基金會提供)
唐獎永續發展獎得主奧馬爾,亞基(Omar M. Yaghi) (照片由唐獎基金會提供)

出生於約旦難民家庭 對缺水、貧窮有切身之痛

亞基出生於約旦安曼郊區難民家庭,為巴勒斯坦裔,對於缺水、貧窮問題有切身之痛,讓他深刻體認到科學與研究對改變機會匱乏地區生活的重要性。他在加州大學柏克萊分校創立柏克萊全球科學學院,發展出獨特的「引路人計畫」,並在越南、馬來西亞、約旦、沙烏地阿拉伯、阿根廷及墨西哥等研究中心執行,邀請當地的年輕學者加入研究,透過引路人計畫改變自己,也對解決更廣泛的社會問題做出貢獻。

亞基得知獲獎後,以預錄方式,表達他感到非常榮幸,自己在網格化學領域耕耘了30年,這個獎同時也是對這個領域所有研究者的肯定。

唐獎基金會執行長陳振川形容,亞基發明的合成材料有如魔術盒,可以捕捉二氧化碳、氫氣、水和甲烷,可以做不同的應用。

中央研究院院士王瑜表示,亞基早在1990年代就開創網格化學,這個領域有許多人研究,但他是最早的開創者,同時發展許多相關且深入的研究,或許因為他來自沙漠中的難民家庭,深刻感受到必須解決缺水的問題。

20240618唐獎基金會執行長陳振川(左起)、 唐獎基金會評審劉兆漢、中研院院士王瑜18 日公布2024唐獎「永續發展獎」 得主美國化學家奧馬蘭.亞基(Omar M.Yaghi)。(柯承惠攝)
唐獎基金會執行長陳振川(左起)、 唐獎基金會評審劉兆漢、中研院院士王瑜18 日公布2024唐獎「永續發展獎」 得主美國化學家奧馬蘭.亞基(Omar M.Yaghi)。(柯承惠攝)

現年59歲的亞基開創的化學新領域—網格化學,以一種新的合成方式生成材料,透過強鍵結合力,將有機和無機單元編結成為堅固的多孔結晶金屬有機骨架 (MOFs) 及共價有機骨架 (COFs) 材料,且運用此材料的多功能特性來捕捉、集中及利用二氧化碳、氫氣、甲烷及水等四種對地球永續發展有最大影響的小氣體分子,對解決當今世界邁向永續發展所面臨迫切的能源、環境及水資源問題等永續發展目標(SDGs),提供嶄新的解決方法。

發明創新材料可捕捉CO2、甲烷、氫氣和水

身為MOFs和COFs材料創始人之一,亞基是最先將此前瞻性新材料應用到永續發展領域的科學家並展現具體驚人的成果:在二氧化碳捕集方面,使用特定MOFs材料的容器,在常溫下即能增加18倍的儲存量;經過化學方式修飾過的MOFs和COFs材料,更可從燃燒氣體中精準捕集大量二氧化碳,目前MOFs已應用在加拿大水泥廠的排氣口。在甲烷儲存方面,在常溫及安全氣壓下,含有MOFs材料的容器可以比一般容器多出3倍的儲存量。在氫氣的儲存方面,做為乾淨能源,氫氣儲存不易且具高危險性為其限制,但使用MOFs和COFs材料後,在77K(絕對溫度)及100大氣壓此困難度不高的條件下,即可安全、穩定地儲存12重量百分比的氫氣,是項非常有用的技術。

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