循環經濟與永續科技

串聯碳循環、能源轉型與資源再生,打造永續科技創新與實證平台

面對氣候變遷、資源耗竭及產業深度減碳的多重挑戰,傳統「開採、製造、使用、廢棄」的線性經濟模式已難以持續。循環經濟強調從產品、材料及生產流程的源頭重新設計,透過資源減量、再利用、再生與高值化,延長資源生命週期,並降低產業活動對環境及氣候的衝擊。

國立清華大學永續學院以「循環經濟與永續科技」作為研究與實踐的重要發展方向,整合工程、環境、能源、材料、生物科技、農業、管理及政策等跨領域能量,聚焦碳捕捉與再利用、能源轉型、循環材料、生質資源、永續工程及科學決策工具,推動研究成果從實驗室走向產業應用與社會實踐。

平台將結合永續科技碩士學位學程、院級研究中心與企業合作資源,形成「研究、教學、實證、技術轉譯與產業合作」相互支援的創新生態系。依學院發展規劃,永續科技領域將以 CCU、能源轉型、循環材料與生物質科技為主要研究方向,院級中心則作為產學研跨域合作樞紐,承接企業及政府合作,提供教學場域與技術實證平台。


平台使命

建立循環經濟跨域研究平台

整合能源、材料、生物科技、環境工程、產業管理與政策制度,從資源投入、生產製造、使用維護到回收再生,建立涵蓋完整生命週期的研究架構。

推動負碳與低碳技術創新

發展碳捕捉與再利用、氫能、儲能、催化、生質轉化及負碳材料等前瞻技術,協助難減排產業尋找兼具技術可行性及經濟效益的減碳方案。

加速研究成果產業化

透過產學合作、技術驗證、示範場域及創新創業機制,促進科研成果轉化為產業技術、產品、服務與商業模式。

培育永續科技跨域人才

結合科學研究、工程實作、生命週期評估及產業案例,培養能夠整合技術、環境與經濟分析的永續科技專業人才。

鏈結國際研究與產業網絡

與國內外大學、研究機構及企業共同推動跨國研究、人才交流與技術合作,提升臺灣在循環經濟、碳中和及能源轉化領域的國際影響力。


核心研究方向

一、碳循環與能源轉化

平台以「CCU × 能源 × 材料 × 生物質」為整合研究架構,探索二氧化碳由排放物轉化為能源、化學品、碳材料及儲能介質的可能性,逐步建立從碳捕捉、資源化到高值應用的完整技術鏈。

重點研究包括:

  • 二氧化碳捕捉與再利用技術
  • 碳資源轉化與高值化應用
  • 先進催化與反應程序
  • 氫能與低碳燃料
  • 碳材料及儲能應用
  • 工業製程深度減碳
  • 碳循環系統整合

依 PDF 第35頁的發展構想,規劃中的「碳循環與能源轉化研究中心」將以「CO₂ → 能源 → 碳材料 → 儲能應用」為技術鏈,結合碳捕捉再利用、儲能、氫能及低碳技術,建立具整合性的碳循環研究平台。


二、生質資源與永續材料

循環經濟不只是資源回收,更重視如何將農業副產物、食品廢棄物、生物質及其他剩餘資源,轉化為具經濟價值的新材料與產品。

平台規劃發展「廢棄物 → 生質碳 → 高值材料 → 綠色應用」的資源轉化路徑,透過生物精煉、材料加工及系統整合,提升廢棄資源的再利用價值。

主要研究方向包括:

  • 生質資源轉化與生物精煉
  • 農業及食品副產物高值化
  • 生質碳與負碳材料
  • 永續材料與綠色產品
  • 替代蛋白與食農循環
  • 資源再利用及零廢棄模式
  • 微生物與生物技術應用
  • 循環材料之產業導入

平台亦將建構可供研究、教學、成果展示及對外合作的實證場域,促進工程、生科、農業與永續領域的跨域整合,並提升大型研究計畫及產學合作的執行能力。


三、能源轉型與淨零科技

能源系統的低碳化是實現淨零轉型的關鍵。平台將整合再生能源、儲能、氫能、能源效率及智慧能源管理等研究,探討不同能源技術於產業與社會系統中的導入方式。

研究內容包括:

  • 再生能源與能源系統整合
  • 儲能材料與儲能系統
  • 氫能製造、儲存及應用
  • 新能源與節能技術
  • 能源轉化與先進催化
  • 低碳工業製程
  • 智慧能源監測與管理
  • 能源技術之生命週期及經濟效益評估

永續科技領域的研究規劃亦將持續延攬具備生命週期評估、新能源、催化技術、能源整合、自然環境永續及產業技術永續等專長的研究人才,逐步形成完整的跨域研究團隊。


四、資源效率與循環型工程

平台將循環經濟理念導入工程建設、公共設施及產業營運,透過材料選擇、智慧監測、維護管理與再生材料應用,降低工程全生命週期的資源消耗及碳排放。

重點方向包括:

  • 工程與基礎設施碳排放評估
  • 再生材料及循環建材
  • 循環型工程設計
  • 建築資訊模型與永續工程管理
  • 公共設施智慧監測
  • 設施維護與使用壽命延長
  • 低碳道路與再生瀝青
  • 淨零建築與低碳基礎設施

目前相關研究已涵蓋道路工程減碳效益評估、智慧路燈壽期預測、道路結構智慧檢測,以及再生瀝青混凝土結合工地智慧監控與減碳效益分析,展現循環經濟與智慧工程整合的實踐方向。


五、土壤健康、再生農業與自然循環

土壤是自然碳循環、農業生產與生態系統的重要基礎。平台將結合土壤科學、微生物、生物技術、光譜分析及人工智慧,研究土壤碳循環、土地復育及永續農業。

主要研究內容包括:

  • 土壤健康與土壤生命力
  • 土壤微生物及碳循環
  • 退化土地復育
  • 再生農業與農業碳匯
  • 拉曼光譜與樣本分析
  • 土壤數據與人工智慧建模
  • 低碳農業及草地管理
  • 農業剩餘資源循環利用

相關研究規劃將以臺灣作為技術整合與輸出基地,並鏈結日本北海道的寒帶農業與碳匯研究、巴拉圭退化土地再生及其他國際永續農業合作場域,建立具國際特色的土壤健康科技平台。

永續學院亦已與北海道大學建立合作平台,雙方將以永續食物系統、再生農業、生態韌性及創業導向人才培育為合作重點,推動師生交流、共同課程與後續研究合作。


六、生命週期評估與科學決策支援

永續科技的導入不能只評估單一製程或產品階段,而需從原料取得、生產、運輸、使用到最終處理,綜合分析其環境效益、能源需求與經濟可行性。

平台將發展:

  • 生命週期評估(LCA)
  • 技術經濟分析(TEA)
  • 產品及材料碳足跡
  • 資源流與物質流分析
  • 循環經濟績效指標
  • 減碳效益量化
  • 數據驅動的永續評估工具
  • 人工智慧與永續決策支援

透過量化工具及科學方法,協助政府與企業比較不同技術方案,避免僅將環境衝擊由一個階段轉移至另一個階段,提升永續投資及技術選擇的決策品質。

永續科技碩士學位學程亦將「科學為本之環境決策支援」列為三大發展重點之一,與能源轉型及綠色科技、循環經濟共同構成教學與研究主軸。


產學合作與技術實證

循環經濟與永續科技平台不以單一技術研究為終點,而是透過產業參與、共同研究與實證應用,協助企業將永續技術導入實際製程與營運。

合作模式包括:

  • 企業委託研究與技術開發
  • 聯合研究中心及共享實驗設施
  • 技術可行性與減碳效益評估
  • 示範場域及先導規模驗證
  • 產業製程改善與資源循環規劃
  • 專利、技術移轉與新創育成
  • 產業人才培育與實務工作坊
  • 政府研究及公共政策支援

永續學院目前已推動企業共享研究設施,整合校內外研究能量與儀器設備,建立兼具創新研究、教育實作及社會連結功能的跨領域共享平台;研究成果將進一步轉譯為產業應用、公共政策與社會實踐。

在 CCUS 領域,學院亦透過科技、工程、法律、碳市場與綠色金融的跨域合作,使技術研發能與政策工具、碳權方法學及國際治理制度同步發展,促進研究成果轉化為政府政策及產業應用。


國際合作網絡

平台將以臺灣的產業與研究需求為基礎,鏈結國際大學、研究機構及企業,推動跨國研究、技術交流及人才培育。

依現階段規劃,國際合作方向包括:

  • 法國洛林大學:先進催化與氫能技術
  • 日本東北大學:催化、生物質轉化與碳材料
  • 比利時魯汶大學:生質資源轉化與先進儲能
  • 韓國忠南大學及全南大學:先進碳材料
  • 日本北海道大學:永續食物系統、再生農業及生態韌性

透過共同研究、師生交流、國際課程及跨國實證,逐步建立清華大學作為亞洲循環經濟、能源轉化與永續科技合作節點的角色。部分合作項目仍屬規劃或洽談方向,正式官網發布時宜依最新合作進度調整文字。


教學與人才培育

永續科技碩士學位學程以永續科技創新為核心,研究與教學涵蓋:

  • 能源轉型與減碳科技
  • 資源循環與循環經濟
  • 永續社會與產業轉型
  • 環境健康與氣候韌性

學程招收具化學工程、生命科學、農業科學、數學、環境與資源管理等不同背景的學生,透過跨領域課程、研究專題及產學合作,培育兼具科學研究、工程應用及產業實踐能力的永續科技人才。

平台亦將研究成果導入課程、微學分及企業工作坊,讓學生參與真實研究與產業課題,形成「研究支持教學、產業提供場域、教學培育人才、人才驅動創新」的學用合一環境。


未來願景

未來,循環經濟與永續科技平台將持續深化「CCU × 能源 × 材料 × 生物質」的跨域整合,逐步建立:

  • 碳循環與能源轉化研究平台
  • 生質資源與永續材料研究平台
  • 循環資源與永續發展研究平台
  • 土壤健康與再生農業科技平台
  • 永續工程與淨零基礎設施平台
  • 生命週期與技術經濟評估平台

平台將建構可研究、可教學、可驗證、可展示及可對外合作的實證場域,促進科技研發、政策制度、產業需求與人才培育之間的整合,成為臺灣循環經濟與產業淨零轉型的重要創新基地。

長期目標是發展為亞洲具代表性的碳中和、能源轉化及循環資源研究重鎮,並成為國際產學合作的核心節點,透過知識創新與技術實踐,讓廢棄物轉化為資源、讓碳排放轉化為可利用的材料與能源,創造兼具環境、社會及經濟價值的永續未來。