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【綠色科技】探索綠色黃金無限可能 觀察入微  「藻」着先機

【綠色科技】探索綠色黃金無限可能 觀察入微 「藻」着先機

責任編輯:副刊 2023-06-09 18:12:03 來源:香港商報副刊

    (記者:洪嘉禧  攝影:崔俊良、馮瀚文)人們常吃的海帶、紫菜皆屬大型藻類,其實在海洋、湖泊和河流中還有大量「微藻」,它們同為水中生長的光合生物,小至1微米長,須以顯微鏡才觀察到。小小「微藻」卻有強大的吸收二氧化碳能力,還能提取當中成分製成醫學用顯影劑。記者採訪本港兩間研究微藻的科研公司,由減碳、醫療兩方面探索微藻如何應用於生活,造福人類。

   藻類含有大量礦物質及營養素,對身體有益,看不見的微藻更有「綠色黃金」之稱,目前全世界大約發現了3萬多種微藻,研究發現可用於生產生物塑膠、生物燃料、保健品、化妝品和醫療用品上。

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Greentins創辦人田承輝表示,微藻可在光合作用下高速生長,因此會吸收二氧化碳而排出氧氣。

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「微藻反應器」去年底成為「香港聯合國教科文組織」(UNESCO Hong Kong Association)「邁向淨零低碳活動」的認可減排與碳抵消措施。

    微藻助力碳中和

    走進科研公司Greentins的辦公室,可看見兩面綠牆,每面由四支鮮綠色水管及綠色植物相間組成,靠近水管還可以看見水中微細的氣泡持續上升,這是該公司與納米及先進材料研發院(NAMI)合作研發的「微藻反應器」。Greentins創辦人田承輝對記者表示:「微藻是一種吸碳效率很高的植物,一般植物除了綠色的葉片以外,其他部分如莖部、根部等不能進行光合作用。屬於單細胞植物的微藻沒有枝幹,整棵都能進行光合作用,加上體積細小,以相同體積比較,微藻的光合作用效率比一般植物更高。一棵5米高的樹,一年才可減23至25公斤二氧化碳,而含有50L微藻溶液的一支反應管,每年最多可減5噸碳。1立方米微藻溶液的減碳效率,比100平方米的森林更優勝。反應器毋須佔用太多空間,在室內可結合可調控LED燈作為光源。反應器並設有太陽能板,如果放置室外吸收到陽光便不會耗電。不過,微藻的生存周期短,只有約一個月,微藻『越老』會令溶液顏色越深,為保持翠綠,有些反應器用戶會要求每兩星期換一次溶液。」

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微藻可加入土壤中,提高肥料的營養價值。

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「微藻反應器」可廣泛用在不同空間。圖為於香港可持續發展教育學院設置的「微藻反應器」。

    回收微藻作肥料添加劑

    上班族間中會在公司打瞌睡,可能是因為室內的二氧化碳濃度太高,缺氧時人就會想睡覺。因此,有商業機構會將微藻產品放在辦公室、會客室等位置,淨化空氣之餘,亦想藉此提高企業形象。田承輝透露,該公司的「微藻反應器」已經應用於多個政府部門,如食環署、機電工程署總部、渠務署大樓等。反應器越見普及,惟微藻溶液更換頻繁,田承輝指出,廢棄的溶液其實可應用於不同領域:「回收的微藻溶液可應用於很多地方,公司亦有研發減廢產品,利用廢棄木材、低密度聚乙烯(LDPE)等塑料,製成再生木海綿(G-Moss),當中過半原料利用回收物料製造,可充當環保土壤,其用法與傳統泥土無異。廢棄的微藻溶液含有很高的氮磷鉀,加入肥料中可使氮肥的營養增加三成。公司並與政府合作興建公園,原本枯葉堆肥的養分不高,加入微藻就可提高它的養分。微藻溶液還可製成魚糧,公司將之低價供應給本地龍蝦養殖場,合作推動『可持續循環經濟』。」田承輝期望微藻魚糧能作為範例,提高本地龍蝦養殖的競爭力,擴大可持續發展經濟圈的範圍。

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財利科技創辦人潘穎禧表示,微藻培植需要花長時間試驗。

    製成醫學顯影劑

    微藻除了有助減碳,在醫療方面也可以發揮功效。財利科技創辦人潘穎禧曾在輝瑞藥廠(Pfizer)工作五年,擔任助理化學師,當時發現微藻能製成生物柴油,但其後出現了頁岩氣(Shale Gas),流行電動車等因素,生物柴油發展前景不明朗,因此,他轉向研究微藻的其他可能性。潘穎禧告訴記者:「微藻品種多樣化,所含成分可作不同用途,而且是一種非常環保的植物。所有植物都含有油分,公司團隊在一種簡稱『BB』的微藻品種上發現鯊魚油的成分,培植的紫球藻也含有藻紅蛋白,未來可用以製造顯影劑。」醫療機構在進行癌症篩查時,需要在病人體內注射顯影劑,讓其黏附在癌細胞之上,然後透過電腦掃描,將癌細胞的生長及擴散情況顯現出來。現時到私家醫院進行胸腔電腦掃描檢查收費約四千元,若有需要加入顯影劑,費用要再高四成。現時的顯影劑價格高昂,而且有機會在人體產生副作用(見另文),本身有健康問題的人,亦不能注入太高劑量。如能將微藻研製成醫用顯影劑,將來或可降低收費,亦毋須擔心副作用問題。

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潘穎禧設計的小型微藻水缸,同樣具備減碳功效,可放於室內使用。

    潘穎禧表示:「紫球藻平均生長周期為21至28日,它有較強熒光反應,如果製成顯影劑,比傳統顯影劑敏感度高數十倍,有助醫生檢查出癌症初期患者的病灶。而且其細胞毒性較低,可減低副作用。倘若能夠量產,還可大幅降低價格。然而目前仍欠缺人體實驗將計劃落實。在香港進行相關人體醫學試驗比較困難,公司團隊正與泰國醫院聯絡,明年將赴泰國建立研發團隊,長遠可能把生產基地拓展至當地並進行測試,盼最終能成功通過人體試驗,在市面上推出顯影劑。」

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微藻富含營養成分,可抽取研發成不同產品,優化人類生活。

    培植有難度

    微藻用途廣泛,然而培植時易受天氣、環境等因素影響。潘穎禧解釋:「如果在開放式的環境中栽種,不同的濕度、溫度或其他原因,都會令微藻的生長情況出現變化,未必能夠培植出理想的品種,所以要在密閉的環境中進行。培植微藻時它們受感染率很高,難以大量培植同一個品種,受感染後原有的營養價值也會消失。要令到微藻生長快速,培植它的營養液十分重要,就像是它健康生長的飼料,要讓它適應環境,須花長時間研究,團隊要不斷嘗試不同的飼料配方。」

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研究團隊須把微藻放在不同的營養液中培植,以找出最能助微藻健康生長的營養液。 

    由於微藻在水中成長,必須經過脫水步驟才能夠抽取所需元素,潘穎禧指出:「若果使用傳統的脫水方法,需要耗用大量電力,對環境帶來負擔。團隊研發的晉鼎系統,其脫水機器設有螺旋扇葉,並加上特定塗層,透過離心力脫水,可以減少耗電量達六成。在密閉環境之中,同時裝設不同的感應器,容易操控內裏的溫度及濕度,一切均自動化,人力資源可減低八成。系統並會記錄微藻在不同的溫度、濕度或營養液中的生長狀況,再用AI分析最好的培植條件。」

    財政司司長陳茂波在今年發表的財政預算案中,指出構建綠色科技是本港發展的重點與大趨勢。微藻能夠應用在改善環境及醫療等方面,而且尚有很多未被發現、天然且有用的成分,其發展潛力十分巨大。

    醫用顯影劑有副作用?

    微藻富含天然熒光素,可製成顯影劑,有助醫生診斷疾病,究竟顯影劑在人體內如何運作?記者專訪放射科專科醫生岑承輝,講解顯影劑的用途及副作用。

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顯影劑多應用在電腦掃描及磁力共振掃描,協助醫生診症。

    顯影劑常用於醫學影像檢查,如電腦掃描(CT),正電子掃描(PET CT)和磁力共振(MRI)等。岑醫生表示:「顯影劑基本分為含硫酸鋇成分、含碘成分、含釓成分三類。含硫酸鋇成分的顯影劑多應用在口服或灌腸造影;含碘成分的顯影劑應用在電腦掃描;含釓顯影劑應用在磁力共振掃描。含硫酸鋇成分的顯影劑一般對人體無害,它進入消化系統(食道、胃、大腸造影)後可通過排便排出體外,喝適量的水亦有助排便,一般副作用有便秘及腹痛,以長者較為常見。含碘顯影劑主要通過腎臟排出體外,它有機會令腎功能較差的病人增加急性腎衰竭的風險,在接受相關掃描後的數個月內亦不適宜接受輻射性碘的治療。含釓成分的顯影劑也是通過腎臟排出,在正常建議使用量之下,基本上是安全的,但若大量使用則有機會積存在腦部、骨骼及皮膚內,長遠對身體的影響未明。」

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放射科專科醫生岑承輝表示,若病人本身腎功能有問題,使用顯影劑則有機會危害腎功能。

    或出現過敏反應

    顯影劑注入身體後會隨血液運轉全身,放射師利用掃描技術捕捉顯影劑流動到動脈、靜脈及組織時的影像,以協助醫生診斷疾病,包括分辨良性、惡性腫瘤和炎症等。岑醫生指出,若顯影劑以注射形式注入體內,「大部分病人在注射後會感到苦味或金屬味道。小部分病人會有過敏反應,如痕癢和出紅疹等。極小部分病人會有嚴重反應如休克、心口劇痛、血壓驟降、呼吸困難,甚至死亡。」因此,注射顯影劑之前,醫務人員必會查詢病人關於顯影劑過敏的病歷,絕大部分情況下,使用顯影劑是安全和有效的檢查方法。

    對於未來可望以微藻製成顯影劑,岑醫生表示期待:「如果能環保地生產新一代顯影劑,又能減低過敏反應的可能性,那會對人類有重大幫助。」

    發展綠色科技 需要留住人才

    人才是發展綠色科技的首要資源,然而科研公司仍面對人手不足的問題。潘穎禧表示該公司最大的難題是聘請人才:「研發微藻需要具備分子生物學知識,包括基因編輯、生物分離等技術。公司去年中開始招聘分子生物學家,但卻無人前來應徵。疫情期間不少人才離開香港,大學亦改以網上授課,學生臨床經驗較少,畢業生質素參差,人才越見減少。」

    為吸納更多創科人才,創新科技及工業局去年底發表「香港創新科技發展藍圖」,指出將推出招募海外年輕科研人才、吸引留學生回港發展等措施。潘穎禧建議政府可投放資源讓藥廠在香港設廠:「這一行像是師徒制,要跟『師傅』學做實驗。如果讓外國藥廠在香港設廠,可望提供實習與工作機會,減少大學生流失到海外。」

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小型微藻反應器設置於學校,讓學生近距離了解微藻減碳功效。(圖:香港可持續發展教育學院)

    為加強培育本地綠色科技人才,田承輝配合學校推動「邁向淨零低碳活動」,有10間直資學校參與,由檢定中心監測學校的碳足迹,再根據報告計劃「碳抵消措施」,田承輝表示:「希望以教育形式推廣微藻的減碳功效,培育學生愛護地球的觀念,亦可望提高他們對科研的興趣。」政府近年在中小學推動創科教育,潘穎禧認為培育下一代很重要:「公司與政府及學界合作進行STEM教學,並計劃舉辦活動讓學生接觸生物科技。現時科研環境比五至十年前有更好的支援,包括資源及配套等。在此想鼓勵年輕人投入環保、綠色科技行業,個人認為這行業會是未來二十年的大趨勢。」

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