任教於洛杉磯加州大學(UCLA)的廖俊智教授,以基因改良的藻類為催化劑,將二氧化碳和陽光轉換為燃料,今年獲美國聯邦環保署頒發「總統綠化學挑戰獎」(Presidential Green Chemistry Challenge)中個人最高榮譽的「學術獎」(Academic Award)。環保署副署長歐文斯(Stephen Owens)說,該技術量產後每年可替代四分之一的石油燃料,也可為地球減少5億噸(約8.3%)的碳廢氣。
廖俊智研究興趣包括生物基因和生質燃料等領域,他說,18世紀是數學的世紀,19世紀是化學的世紀,20世紀是物理的世紀,21世紀則是生物的世紀。科學界許多未解決的問題和生物有關,生物科技不僅攸關日常生活,也改善人類福祉。他在2008年發現一個化學轉化的新途徑,獲得能量密度較高,不會有腐蝕性,不需混入汽油即可直接加入汽車中使用的「丁醇」,成為今年獲獎研究的基礎。
他解釋,過去用玉米、蔗糖製造出乙醇當燃料,能源密度低又有腐蝕性,引擎必須要改裝。後來發展出將乙醇混合在汽油裡使用,雖成功量產,但玉米和蔗糖都是糧食,近年糧食價格飆高,引發「把窮人糧食拿來當富人燃料」的非議。若改用纖維素製造乙醇,例如台灣用稻桿或甘蔗渣的纖維素製造生質燃料,也必須使用大片農地,這類廢棄物又不易分解,也不實用。
廖俊智說,太陽能也是熱門的綠能產業,但目前技術還有很大困難,除了成本,太陽能充電時間長,能量密度低,必須頻繁更換電瓶,電瓶又不易分解將污染環境。
他所領導的洛杉磯加大研究團隊,捨棄利用醣類和纖維素產生乙醇的途徑,用單細胞植物(藻類)行光合作用後產生油的特性製造燃料,以藍綠藻為催化劑,直接用二氧化碳和日光製造丁醇。由於基因改造後的藍綠藻僅是光合作用的催化劑,即使土地狹小的國家也可發展。
廖俊智的研究證明以日光和二氧化碳產生生質燃料是可行的辦法,效率和過去的乙醇相比高很多,但因成本過高仍無法量產。雖然基因改良後所需的藍綠藻少很多,但改良過程和興建設備成本仍高,至少要五至十年才有可能量產,甚至可能需時更久。未來還需研究其他產生燃料的路徑,或改良過程降低成本。
廖俊智
人生哲學 樂在工作就不必娛樂
廖俊智籍貫台灣台南,但在高雄長大,國小三年級後移居台北,建國中學畢業後考上台灣大學化工系。他說,化學和化工不同,化學是基礎科學,化工則是包含數學、化學、生物、物理的應用科學。在美國化工系是從化學系分出來的,最近20年化工則朝向生物工程方面發展,每校約有二分之一到三分之一的老師在發展這方面的研究。
廖俊智說,高中時自己對生物並沒有興趣,可能是因為台灣的教育強調描述和記憶,其實研究上要解決的問題遠比課本有趣得多。也許是受到擔任工程師的父母影響,他從小就喜歡研究科學問題,高中更在沒有老師指導和資源的情況下自行參加科展,第一年獲得佳作,第二年獲得全國第二名。高中的時候,他對化學和物理都有興趣,化工是唯一包含兩者的學科,大學自然選擇化工系。
大學畢業後在小金門的烈嶼當了兩年預備軍官,廖俊智說,當時是通訊官,做的事情和自己所學完全沒關係,雖然學術生涯中斷,但也是人生的不同經歷,問當過兵的人就知道,「當兵才了解真正的社會是什麼樣子」。
當兵的日子他滿腦子都是對研究的各式想法。1982年來到當時化工排名第一的威斯康辛大學,第一次看到雪,他覺得很新鮮。廖俊智非常鼓勵學子出國,認為就算不留學也要找機會出國看看研究環境。當時生物不被學術圈重視,也沒有什麼工作機會,但他還是在報到的第一個月就改變了主修。因為生物是全新的領域,比起傳統的化工更有挑戰。
冷門科系變熱門
1980年代早期開始生物工程革命,加上第二次能源危機,開始有「以生物方法製造化學品來替代石化製品,以減少環境污染」的想法,儘管當時廖俊智對於生物一無所知,但幸運的在指導老師Lightfoot的幫助下開始這方面的研究。廖俊智說,回想起來這是很冒險的決定,但也使得自己成為第一代研究分子生物和生物工程的工程師,當時研究的問題現在都成為最熱門的領域,回想起來,簡直是自己人生中最棒的決定。
廖俊智說,在美國求學和工作,語文永遠是障礙,但永遠都要正視這個障礙。在美國表達能力就等於工作能力,若無法表達,別人就無法了解你的貢獻。也許是因為從小參加社區和教會活動,歐美學生比華裔學生要適應團隊工作,較主動參與團隊和協助他人,溝通表達能力也較好,這是教育、社會傳統和習慣的影響。這二、三十年來亞洲學生表現很傑出,但在這方面還可再加強。他說,在他求學的時代,台灣留學生很多,他大學同班同學三年內90%都出國,現在有10%就不容易。其實美國大學理工科都有提供獎學金,有好的在校成績和英文能力就可以來念。
專利將屬UCLA
他也強調興趣的重要,說得獎後生活也沒改變。研究和求學都需要興趣,有興趣就不會覺得是工作,覺得自己做的事情很有趣,就不需要其他娛樂了。他所研發的專利將屬於洛杉磯加大,專利可授權給公司生產,他可擔任公司的創辦人或共同創辦人,或是持有股份。他說,設計利益迴避規定要花很大精神,但現在全世界都鼓勵將研究申請專利,專利也是研究成果的指標,上至政府下至學校都很支持。台灣發展生物工程有競爭力,但要看政府願不願意做。目前在生物技術方面,台灣的資源90%放在醫學相關研究,專注於新藥和醫療儀器,在工業化生技工程方面,和日韓等國比起來還是較不活躍。
●總統綠化學獎
「總統綠能化學挑戰學術獎」是前總統柯林頓在任內設立,目的在鼓勵生化產學界研發減碳新科技,以推動無公害環境,該獎每年從數百名參與甄選的學者、企業選出「學術獎」一人及在綠化產品、研究有突破的四家企業。
●廖俊智小檔案
年齡:52歲
現職:洛杉磯加州大學化學及生物分子工程系教授
學歷:台大化工系學士、美國威斯康辛大學博士
經歷:取得博士學位後,於紐約柯達總部任職三年,曾任教美國德州農工大學化工系,1997年任教加大至今
研究領域:下一代生質燃料、轉錄與新陳代謝網絡分析、基因-新陳代謝迴路、一氧化氮新陳代謝