氧化碳需要超過 73 atm、超臨界水需要大於 218 atm,亞臨界水狀態相對較為容易 達成。
綜觀以上幾點,發展亞臨界水萃取法不僅較為節省成本,並且能應用之層面較 超臨界二氧化碳來得廣,實為十分有潛力之綠色能源,由圖 1-1 也可以看出亞臨界 水研究逐漸蓬勃發展中(Saldana et al., 2015)。
圖 1-1 亞臨界水論文逐年出版數量(Saldana et al., 2015)
1.2 登革熱疫情與驅蚊劑成分
登革熱好發於副熱帶以及熱帶氣候地區,主因為其病媒蚊喜好高溫溼熱之環境,
登革熱之主要病媒蚊為白線斑蚊以及埃及斑蚊,其中白線斑蚊分布地區較廣但致 病力較弱;埃及斑蚊則大多分布於熱帶地區但致病力較強。台灣橫跨兩種氣候型 態,熱帶及副熱帶氣候,依北回歸線為界劃分,台灣中北部大多屬於副熱帶氣候,
大部分為白線斑蚊出沒,因此登革熱病例較少;南部地區則屬熱帶氣候,為埃及 斑蚊頻繁活動之區域,因此每年大部分台灣的登革熱案例皆來自於南部地區(台 南、高雄、屏東)。根據行政院衛生福利部疾病管制署的統計資料顯示,自 2005 年至 2013 年間,台灣全國登革熱通報病例每年約有 1 千至 2 千件不等,但 2014 年的登革熱病例卻一口氣暴增至 7 倍以上(約 1 萬 5 千多件,如下圖 3)。至 2015 年時病例數更是飆高至 4 萬 4 千多例(Wang et al., 2016)。
圖 1-2 2005 年至 2014 年台灣登革熱病例統計資料(Wang et al., 2016) 意其中成分是否含有由「美國國家環境保護局」(Environmental Protection Agency,
EPA)所認可之確切驅蚊劑成分,共有以下 4 種:
1. DEET(N,N-diethyl-m-toluamide,中文名稱為敵避)。
2. Picaridin(1-piperidinecarboxylic acid,中文名稱為派卡瑞丁)。
3. IR3535(3-[N-butyl-N-acetyl]-aminopropionic acid,中文名稱為伊默寧)。 4. PMD(p-menthane-3,8-diol,中文名稱為必安敵)。
其中,前三種為化學合成驅蚊劑,最後一種 PMD 則是源自於植物組織中之天 然驅蚊成分。而目前公認最有效之防蚊成分為 DEET,原為美軍於二戰期間使用,
後廣泛應用於防蚊,亦為台灣目前唯一核准具有效防蚊能力的藥品,其防蚊能力 在通過認證之防蚊成分中為翹楚,防蚊時間能持續至少八小時,但有少數人會對
於 DEET 產生皮膚過敏反應,更有案例指出 DEET 會造成神經系統及腦部病變
(Sudakin et al., 2003)。
PMD 於 2000 年通過美國 EPA 之認證,為近幾年興起之防蚊產品,其為檸檬 桉樹葉精油之水溶性成分。美國農業部農業研究服務中心(U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service)曾經針對上述 4 種防蚊成分之市售產品 做一系列之驅蚊平行測試,結果為 PMD(20%)>Picaridin(10%)>DEET(15%)
>IR3535(7.5%)。其防蚊效果甚至略優於 DEET(Donald R andXue, 2004)。 除了上述提到的 4 種防蚊成分外,香茅醛亦為一驅蚊力極強之成分,但其未通 過 EPA 認證,原因為其揮發性過強因此造成作用時間不足。香茅醛為檸檬桉葉內 部主要成分,許多文獻已用水蒸氣蒸餾法提取檸檬桉葉內之香茅醛,而亦有文獻 提到香茅醛再經由一簡單之酸化反應即可得到經過認證的 PMD 成分(Lenardao et al., 2007)。
由於 PMD 成分之抗蚊能力與 DEET 相去不遠,DEET 亦存在使用疑慮,以及 環保永續意識的抬頭,在未來 PMD 之產品接受度應會逐漸超越 DEET。
因此本研究擬將上述所提到的亞臨界水系統以及檸檬桉葉做結合,藉由兩種亞 臨界水系統(動態式以及批次式)萃取檸檬桉葉內部之香茅醛成分,並和有機溶 劑萃取法比較,期望以亞臨界水萃取法之效果能夠等同甚至超越有機溶劑萃取法。
進而能夠達成節省能源及保護地球環境之目標。
1.3 廚餘處理
台灣早期為農業社會,自然而然地大部分廚餘皆用於飼養家禽,其中又以養豬 為大宗,此舉不僅確保其食物來源並能夠處理多餘之食物,實為一永續的概念。
但隨著工商業逐漸發展,並且社會結構的逐漸轉變,都市中的產業早已由傳統農 業轉變為服務業,人口亦大量由農村轉進都市,因此在都市中廚餘的處理問題逐 漸浮現,早期尚未實施資源回收分類時,大多將廚餘一併丟入一般垃圾中,造成 垃圾焚化爐內部溫度降低之問題;而在實施嚴格資源回收後,在 2009 年至 2013 年之統計當中至少 67%的廚餘是用於養豬,通常被運送至中南部之養豬場處理,
經由長途運輸後勢必增加更多細菌,即使在豬隻食用之前經過殺菌程序,其廚餘 品質依舊令人堪憂。(行政院環保署)
雖然廚餘能繼續拿來養豬,但廚餘含水率高、容易腐敗,若不每天清運勢必 造成環境衛生的問題,特別是偏鄉,實在有發展社區用廚餘處理系統的必要性,
以達到垃圾減量的目標。
由於加熱消毒是處理廚餘的必要過程,本研究擬將亞臨界水系統應用於廚餘 處理,探討是否在加熱到亞臨界狀態下,有同時達到殺菌與脫水的雙重效果,並 使用用電計費器紀錄實際使用電能與理論電能之差距。如此,若充分利用離峰電 力,可在不增加碳排放量的前提下,將平均含水量 80%的廚餘減量成為 20%,同 時有高於醫療廢棄物處理等級的殺菌效果。所得到的脫水廚餘,將可以很安全地 回收利用作為肥料或飼料的添加物,達到永續經濟的目標。