從新創公司ZwitterCo帶你認識新興水處理
更新於 2023/10/26閱讀時間約 11 分鐘
撰寫者：The Habitat Journal 永續期刊團隊
基本介紹
膜過濾是一種與膜孔徑大小相關的篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以膜為過濾介質，當原液流過膜表面時，膜表面的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，實現對原液的分離和濃縮。¹根據需要從液體中分離出來的材料的大小來定義，最普遍的四種類型按孔徑增加的順序排列，分別是反滲透、納濾、超濾和微濾。²膜和過濾方法的選擇取決於被過濾溶液的性質和所需的結果，此技術常用於水處理、食品和飲料加工以及醫療應用³，而本文將介紹新興的水處理公司—ZwitterCo。
與其他微生物技術法如MPN（most probable number）法比較，膜過濾可以直接分離樣品和菌體，然後計算培養出來的菌體，因此膜過濾能更快，且更可靠的提供結果。MPN法利用待測微生物的特殊生理功能的選擇性來擺脫其他微生物類群的干擾，並通過該生理功能的表現來判斷該類群微生物的存在和豐度，適用于具有特殊生理功能的微生物類群，或者檢測帶有大量競爭菌的食品及其原料，如土壤、污水、牛奶等；而膜過濾主要應用于潔淨度較高的樣品，並且樣品的流動性決定了可操作性⁴。
公司個案 ZwitterCo
ZwitterCo為在波士頓的新創公司專注於為含有油脂、脂肪、蛋白質等特殊污染物的廢水提供「膜」技術解決方案，為企業免去了昂貴的廢水運輸成本。該公司於2022年9月公布了一筆高達3300萬美元的A輪融資，是迄今在水科技領域中最大的早期融資之一，顯示出該公司的潛力和價值受到市場和投資人的認可與青睞。
A型融資發生於新創公司已具有某種吸引力，無論是使用者或流量等，需要在此融資階段獲得更多經費去實行他們公司的理念⁵。
新創公司ZwitterCo利用Tufts大學兩性離子膜專利技術，開發新型水處理技術。該膜材如同海綿，具備極強親水性，可將水從油中拉出，進而達到低成本運作，同時有助於工廠、農場等設施實現零排放目標。在處理糞便沼渣、肉類與家禽處理、乳製品等產業的廢水時，過濾出的殘渣更可成為肥料或原料進行轉售，俾使廢棄物轉變成為收入。
在肉類和家禽行業，我們取出的脂肪和油可以在寵物食品中出售。在生物加工業中，我們可以取出的細胞材料可以作為有機原料出售，以幫助作為牲畜的高蛋白飲食。在肥料行業，取出的有機物可以用作肥料。
現況與未來趨勢
水資源分析
台灣與世界目前都面臨因人口成長等因素，而導致用水量激增，加上極端氣候的盛行，進而使全球都籠罩在水資源匱乏的環境中。如果此議題長久不備正視，將會使得許多國家、族群彼此間為了爭奪水源，因此引發區域的動盪。根據2019年聯合國世界水資源發展報告說明:預計到2050年，一年將會有20億人生活在缺水的環境之中，約40人遭受嚴重缺水之苦。接下來將分析，目前台灣在水資源循環利用所遭遇的困境及挑戰，並分享世界先進國家如何做永續利用。最終提出筆者認為可思考的方向⁶。
台灣
水資源不易留住
第一，台灣因為自然地形山勢陡峭，河川短斜度大、季節流量變化大，因此能留住的水有限。其中因為地上的水資源難以留住，因此也有相關超抽地下水的問題。舉例來說，台灣的總用水量有166億噸，僅占年醬水總量的19.2%，水庫與河川引水提供的水量大約佔總用水量的62.3%。從當中我們可以發現，地表上可以讓我們取用的水資源有限，因此更多的水補給將會從抽地下水而來，長久過後，將會對台灣的地質生態造成影響。
第二，水資源有效蓄容減少，國內有95座的水庫蓄水，不過由於極端氣候加劇，導致導致山坡地有大量土石會被沖入水庫中，造成淤積，例如曾文水庫淤積將近40%，白河水庫更高達60%。
從上述分析可見，台灣本身自然地形不易留住地表水資源，加上建造來容納用水的水庫因為台灣本身山勢地形的沖刷，大量泥沙淤積於水庫，先天不良與後天人為開發或極端氣候的影響下，造成台灣的水資源循環利用無法有效被使用或轉換，導致水資源在台灣始終是季節性缺水時會被拿來討論的問題。
極端氣候使淨水資源增加
大型的水災或是爆流，會使得河川上游水土保持不佳，河川帶來大量泥沙，使淨水廠必須要實施減壓供水或停水，此措施會提高淨水成本。此外，我們生活中的大量化學物質，這些磷化物在未經處理的情況下排入河川，造成水質優養化，進而增加自來水的淨水成本。
說完台灣目前兩個面臨的水資源利用問題的問題後，筆者也舉同樣地狹人稠的新加坡及水資源同做比較，來看看國外如何有效利用水資源。
新加坡
新加坡的用水高度依賴鄰國馬來西亞，但近年來，馬國同樣受缺水之苦，同時兩國的水價也無法達成共識，在避免水資源短缺的情況下，新加坡在2008年開始進行海水淡化及汙水回收利用來解決淡水利用問題。其中新加坡的新生水是新加坡最成功的水資源永續案例。目前新加坡國內有5座新生水廠來滿足國內40%的用水需求，預計至2060年能滿足55%的用水需求。
新生水是將所有的廢水以污水處兩場的標準來處理，再進入到再升水廠進行再生處理，透過過濾、逆滲透與紫外線消毒，最終平衡PH值產生新生水。而處理後的的新生水可作為工業及民生用途，民生用途的會再經過自來水廠的處理⁷。
從上述與台灣不論在土地狹稠、四面環海，在水資源利用都有迫切需求的新加坡來看，台灣無法增加本質上的降水，但筆者認為我們可以學習新加坡，善用科技的技術，在有完善的基礎設施與檢驗流程，也許我們可以嘗試將使用過後的廢水進行過濾等方式，使其能再次被使用。但筆者這邊認為，或許我們可以改成新生水作為科技廠商在製造零件或晶片時的水來源。畢竟人們對這些被使用過後的水，仍然會有飲用的疑慮。這樣的調配之下，可以更有效的增加我們民生用水或灌溉的水來源，同時也不會有衛生疑慮。
相關實例
TaKaDu(塔卡度)雲端智慧水網管理系統
本次期刊內容是介紹水過濾膜的創新技術，使水資源能循環再次被利用。但此段落，筆者想以另一種角度介紹除了過濾再次使用外，是否有技術能針對水資源的使用，提供管理，並結合現今的智慧科技，實現優質的網絡管理，因此查找到塔卡度這家雲端智慧管理水資源的系統。
塔卡度的技術可以運用於世界級的水資源網絡管理中，塔卡度以大數據結合分析的方式，提供水公司管理層級或系統變革的實用工具，並輔助水公司短期與長期的策略規劃。塔卡度核心的解決方案是整合式水網絡系統，利用壓力、水質、流量等原始數據，同時整合外部資訊，像式管網地理資訊(GIS)，以此統計並並歸納出網絡中的異常項目。最終以軟體服務提供給客戶⁸。
塔卡度最佳的功能與便利性在於，它透過整合水網絡所有的管理系統，並輔助大數據來協助公司來改善決策，進而去見少漏水或水質異常等問題，減少水資源的浪費。筆者選擇此家公司做介紹是因為它整合水資源的大數據與原始利用狀態，符合現今科技的趨勢，並可以協助組織從細微的數據做出未來的決策。它是在發生前就進行控管，與本篇想分享的技術不同，是利用過後，再進行過濾，因此兩者也可以做一個對比。
結論
本次期刊中的主軸為膜過濾，是一種篩分過程，使用膜孔徑大小來分離不同大小的分子。根據孔徑大小，膜過濾可分為反滲透、納濾、超濾和微濾等四種類型。而新興水處理公司ZwitterCo，專注於為含有特殊污染物的廢水提供膜技術解決方案，並幫助企業節省昂貴的廢水運輸成本。
台灣與世界目前面臨水資源匱乏的挑戰，人口成長和極端氣候導致用水量增加。預計到2050年，全球將有20億人生活在缺水環境中。台灣面臨的問題包括水資源不易留住、水資源有效蓄容減少以及極端氣候導致淨水資源增加的挑戰。面臨與台灣相似水資源挑戰的新加坡，通過海水淡化和污水回收技術來增加水資源供應。新生水是新加坡的成功水資源永續案例，通過將廢水經過多階段處理後再利用，可以滿足國內40%的用水需求，這也是台灣可以作為借鏡的參考範例。
延伸思考及閱讀
- 在面對全球水資源匱乏的挑戰下，除了膜過濾技術外，還有哪些創新的水處理技術和解決方案？這些技術如何影響我們的日常生活和環境？
- 在水資源循環利用方面，政府、企業和個人應該扮演什麼樣的角色？我們應該如何改變水的使用習慣和提倡可持續的水資源管理？
歡迎留言告訴我們你的看法!
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- 膜淨材料股份有限公司 https://www.mbranfiltra.com/
- 台灣頂級淨水新科技 https://tw.thinkswater.com/
參考資料
¹"膜過濾原理、分類與應用介紹!" <https://kknews.cc/tech/rlkmvx.html>
²"What is membrane filtration?" <https://www.alfalaval.com/products/separation/membranes/what-is-membrane-filtration/>
³"膜過濾方法、類型、優點、缺點、應用。" <https://microbiologynote.com/zh-TW/membrane-filtration-method-types-advantages-disadvantages-applications/>
⁴"微生物计数：MPN、CFU与滤膜法" <http://www.anytesting.com/news/1926108.html>
⁵"一次搞懂融資必備知識 ！什麼是A輪？B輪？C 輪投資？" <https://glints.com/tw/blog/%E4%B8%80%E6%AC%A1%E6%90%9E%E6%87%82%E8%9E%8D%E8%B3%87%E5%BF%85%E5%82%99%E7%9F%A5%E8%AD%98-%E4%BB%80%E9%BA%BC%E6%98%AFa%E8%BC%AA-b%E8%BC%AA%EF%BC%9Fc%E8%BC%AA%E6%8A%95%E8%B3%87%EF%BC%9F/#%E4%BB%80%E9%BA%BC%E6%98%AFA%E8%BC%AA%E8%9E%8D%E8%B3%87%EF%BC%9F>
⁶ ⁷ "台灣水資源循環的挑戰與如何永續發展" <https://portal.stpi.narl.org.tw/index/article/10611>
⁸"TaKaDu (塔卡度) 雲端智慧水網管理系統" <https://www.ehow.com.tw/6-1-TaKaDu.html>
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