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[科系心得] 2023 – 生質材料Biobased Materials Masters

為什麼要研究生質材料?


在永續轉型的過程裡面,我們用再生能源取代石化燃料,減少碳排。然而我們所開採的石化原料裡面,目前有12%以上被用在生產生活中的化工與塑膠產品,像是衣服,鞋子,廚房用品,家具,汽車,飛機,電子產品,甚至太陽能板、風機葉片、食物添加劑、清潔劑,各種化工原料和材料,在傳統上都是來自石油提煉。因此如果我們只做到再生能源轉型,並沒有辦法解決我們仍需要石油製造塑膠的問題。


或許有些人會覺得可以靠「不使用塑膠」甚至「完全禁用塑膠」來解決這個問題,但是這個方法存在許多問題,例如以下幾點:

  1. 塑膠比許多其他材料便宜,禁止使用塑膠會讓許多東西價格飆漲

  2. 輕巧的手機筆電、汽車、飛機、風機葉片等,在許多應用的地方,塑膠是無可取代的

  3. 食物與藥品的長久新鮮保存都需要有塑膠在包裝裡。便宜的塑膠與化學原料都是現代人壽命大幅增加的重要因素之一


我們現代的生活離不開塑膠與化學原料,如果我們不希望回到尚未工業革命前的原始社,我們就必須找到不使用石化原料就能製作塑膠的方法。而生質材料[註] 就是其中一個主要的替代來源。


生質材料例子:農業/食品加工後的廢棄物玉米梗


註:什麼是生質材料


從植物、動物、真菌、藻類、微生物等可以快速再生的來源,萃取提煉出需要的化學品,再合成需要的新塑膠。目前技術常見的生質材料來源包含各種糧食作物的糖,林業的樹木,農業廢棄物,食品加工業的副產物等。藻類是新興正在研究的生質材料來源。


校區位置


馬斯垂克大學的Biobased Materials校區並不是在馬斯垂克,而是在北邊約20公里的Chemelot Campus 。那裡是一個化工產業為主的工業區,而Biobased Materials 科系在其中類似工業區服務中心的Center Court 那棟大樓裡面。Chemelot Campus 原先是荷蘭DSM公司煤礦開採的地方,數十年前當荷蘭環保意識抬頭時,煤礦坑轉型成為化工工業區。2012年Chemelot Campus 正式訂下整個園區要轉型為永續化學與材料研發與生產基地的目標,那也是嶄新Center Court 大樓正式開始服務的時候。校區在Chemelot Campus 的最大好處,是可以有高等級的實驗設備,並且有許多機會與各個在永續領域努力的公司或研究機構合作。缺點當然就是離市區較遠,還有Chemelot 是真正運作中的工業區,有門禁管制,夜間大樓管制等等,並且有許多工業區特有的演習與安全措施等。正式入學前學生都要經過工業區安全講習,才能進入校園!


我覺得在Chemelot Campus 有很棒的研究設備,尤其是在化學原料與高分子材料方面特別齊全。微生物與植物基因研究、材料力學機械性質、塑膠加工等研究方面,也都有不錯的設備。



交通


如果你和多數馬斯垂克大學的學生一樣,住在馬斯市區,搭乘大眾運輸大約需要40分鐘的單趟通勤時間,先搭Arriva 的RS 12火車從Maastricht 到Beek Elsloo 那站,再搭公車到Chemelot Campus 那站。公車站牌離校園大樓走路約只有3分鐘路程。雖然荷蘭的交通費貴鬆鬆的,但還好系上會補助每個人一張交通卡,可以無限搭馬斯市內的公車,Arriva 火車,以及從Beek Elsloo來回Chemelot Campus 的公車。


有些人也會選擇住在小鎮Geleen或是小城市Sittard等地,可以騎腳踏車約20-30分到Chemelot Campus。


跨領域師資&課程設計


相較於台灣的碩士,我覺得這是馬斯Biobased Materials 最特別的地方之一!這個學程非常強調跨領域,比幾乎所有台灣的大學部系所都更廣,顛覆了我對碩士會比學士更專精的刻板印象。Biobased Materials 學程找來了從生質原料到最終材料產品各階段的教授,共同組成了一個研究機構AMIBM(Aachen-Maastricht Institute for Biobased Materials),並開設了BBM碩士學程。從下面那張圖裡面可以看到,課程領域包含:


  1. 研究生質材料來源的教授,專精於微生物與植物的研究

  2. 生物與有機化學的教授,專精於從從生物原料合成需要的化學品或塑膠單體

  3. 高分子化學的教授,研究用生質來源的單體合成生質塑膠

  4. 高分子材料力學與機械性質的教授,專精於生質塑膠的物理與機械性質

  5. 高分子材料加工的教授,專精於生質塑膠粒的加工,包含射出,紡紗等

  6. 高分子生醫材料的教授,專精於用生質來源材料合成生醫類材料

  7. 研究產品永續表現的教授,以LCA分析生質材料產品,分析並提供是否較為永續的佐證



如此的系所設計,讓教授與研究團隊們有很多機會可以互相合作,並且也可以輕鬆在系內做跨領域的研究。


不同於台灣常見的每半年為一學期的設計,馬斯垂克的BBM學程每半年會有3個學期,並且是兩大一小的組合成為一個半年。大學期是2個月,用在教授一般的課程,小學期是1個月,用在做Project period ,會分組做小研究題目。


大多數的一般課程,可以分成3個元素組成:一般教學、PBL討論、實驗與報告,大致各占1/3。


第一學期是所有學生都必修的科目,包括永續與生質材料的概論,以及製程與單元操作的介紹。第二學期是三個不同領域的基礎課程,包含生物、材料、化學三個科目。系上會依據你大學部的課程,選擇你最不熟悉的兩個課程給你。例如大學是機械系或是材料系的人,就必須修生物與化學,強制你要有跨領域的基礎知識。後面其他學期則都是三選二或是四選二的課程,可以依據你自己的喜好選修。


第三與第六學期各有一次Project Period,是分組做小研究題目。例如我們的第一個Project Period是要從葡萄皮或樹枝萃取Resveratrol,再用Resveratrol去聚合形成可做drug delivery的microsphere結構,各組別可以自由選擇萃取和合成的方式。第二個Project Period則是嘗試多次回收一個塑膠回收材料時候的黃化現象,並研究是否能用添加劑的方式去減緩回收時的黃化現象。總體來說我覺得Project Period是可以得到不少做研究與小組合作經驗值的地方。




論文


大約在第一學年的3-5月要決定論文題目的大方向。可以選擇在系內的AMIBM做研究題目,或是在其他公司實習。實際開始論文的時間大約是第二學年的10月底,全程大約半年,大約在5月底要完成,並且要通過口試。



同學與學長姐


我入學那年(2021)可能因為仍有疫情影響全系同學13人,下一屆大約有19人,據說下下屆有招滿到25人。我那屆除了我只有另一位黎巴嫩的同學勉強算是來自亞洲,一位同學來自美國,其餘都是來自歐洲各國的同學,包含英國,西班牙,比利時,當然還有荷蘭;下一屆則也有幾位來自中南美洲的同學。畢業後多數同學都仍在歐洲就業,包含進入公司、進修博士、進入研究機構等,我自己則也會在荷蘭找工作機會。


想知道更多課程相關資訊,除了可以到學校官網,也可以follow系上ig專頁um_biobasedmaterials,或是聯絡我的ig: aqreco

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