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台大團隊攻克半導體產業痛點！ 含氟廢水變冰晶石、碳排降9成
【記者賴昀岫／台北報導】半導體含氟廢水處理，碳排有望降低逾9成。在國科會支持下，台大環工所特聘教授侯嘉洪團隊成功研發「電驅動分離濃縮技術」，以電場驅動離子吸附取代傳統化學加藥，將原本難以回收的低濃度含氟廢水提濃後轉製為冰晶石，可作為煉鋁助熔劑，為半導體與LCD面板廠的廢水資源化提供新解方。
低濃度含氟廢水難回收、碳排負擔增
國家科學及技術委員會今（10）日舉行研究成果發表記者會，由國立台灣大學環境工程學研究所特聘教授侯嘉洪研究團隊分享最新發展。
侯嘉洪指出，含氟廢水廣泛存在於半導體與電子製造製程中，尤其是低濃度含氟廢水，傳統多以化學加藥沉澱方式處理，使氟離子形成氟化鈣污泥，不僅難以回收其中資源，也增加污泥清運、後續處理及碳排放負擔。
冰晶石減碳效益約是氟化鈣10倍
侯嘉洪說，雖然高濃度含氟廢水目前已可進一步轉製為冰晶石（Cryolite），應用於鋁製造及陶瓷產業，但低濃度含氟廢水因回收效率與經濟效益不足，仍缺乏具體可行的解決方案。
侯嘉洪表示，目前因為濃縮再回收的成本相對高，所以會走向低濃度氟化鈣污泥的處理方式；國立成功大學環境工程學系副教授李孟珊說，冰晶石和氟化鈣的減碳路徑相比，前者的減碳效益約是後者的10倍，希望除了冰晶石的產物加值化以外，也希望對減碳有貢獻。
參與計畫的台大新碳勘科技研究中心淨零水科技組執行長范振軒解釋，說到半導體，大家就會想到台積電，以其主力發展的矽晶圓來說，製程必須去用氫氟酸修飾矽的表面，進而產生許多含氟廢水，當中的氫氟酸會腐蝕到骨頭，不能直接接觸，也盡量避免排放到環境中。
范振軒表示，團隊的研究就是使用「薄膜電容去離子技術」，以低電壓在水中產生電場，將少數離子吸附在電極上，飽和後再透過放電的方式達到離子濃度濃縮的效果，當水中的氟上升至中高濃度後，就可交由合作廠商鋒霈環境科技股份有限公司，透過資源再利用製程產出冰晶石，可作為煉鋁的助熔劑。
生命周期評估：每回收1毫克氟離子 碳排量降9成
侯嘉洪進一步指出，薄膜電容去離子技術能有效去除並濃縮水中帶電離子，具備無須加藥、不產生化學污泥及模組化設計與高回收潛力等優勢，並有建置實驗室等級系統，每日處理約100公升含氟廢水，成功將低濃度含氟廢水濃縮至可供冰晶石製備的濃度範圍。
侯嘉洪說，為進一步驗證技術放大與實廠導入的可行性，團隊將系統規模放大10倍，建置每日可處理1噸廢水的電容式氟離子濃縮套裝系統，為產業應用邁出關鍵一步。研究顯示，透過材料優化，以石墨片取代傳統金屬集電材料，不僅可提升系統穩定性與耐久性，也顯著降低碳排放，生命周期評估結果顯示，每回收1毫克氟離子，碳排量可由0.098 kg CO₂-eq降至0.008 kg CO₂-eq。
產學攜手 改善基板易被含氟水侵蝕痛點
針對鋒霈公司扮演的角色，侯嘉洪表示，除反應高科技業的需求、團隊提供答案，還有一大關鍵任務，就是將過去使用鈦板作為基板，卻很容易被含氟的水侵蝕，導致系統無法進一步運作的痛點，轉變為以石墨板為基板的工程改善。
侯嘉洪說，「電容去離子」的原理是把正負離子分開，其應用場域非常廣，除了早期開始的淨零研究開發，也與環境部合作含氨氮廢水回收、跟內政部國土署再生水的應用跟發展，不過這在這個計畫中，主要還是鎖定高科技廢水處理。
含氟廢水物理分離 高科技幾乎都會用到
鋒霈公司董事長盧宗隆補充，潛在客戶還是以半導體廠跟 LCD面板廠較有影響，因為這類廢水的特性是因為氟濃度低、流量大，一旦能夠透過物理方式分離，後續除了氟的資源化外，包括這股水本身的回收再利用，也都有非常巨大的空間，高科技產業幾乎都會應用到。
李孟珊指出，含氟物質的全球暖化潛勢非常高的，當把氟固定化並形成冰晶石的程序，和傳統的原料再利用途徑相比，可達到減碳目的，並不是說在整個工業程序中一定會使用到含氟物質，如果能透過資源化的過程固定下來，並回復到原本產業要使用的氫氟酸，就能減少其他含氟物質的釋放，對環境也更友善。
