一座超現代的垂直農場矗立在沙漠裡，證明杜拜決心發動一場「綠色革命」，以克服對進口糧食的依賴。 　　法新社和印度「經濟時報」（Economic Times）報導，巴迪亞（Al-Badia）市場花園農場培育的多種蔬菜作物，種植在一層一層的垂直架上，除了得仔細控制光照和灌溉，90%的用水也可回收再利用。 　　農場負責人加瑪爾（Basel Jammal）說：「這是沙漠中的綠色革命。」他說：「給予每株作物所需的光線、濕度、溫度和水分，宛如入住五星級飯店的貴客般。」 　　COVID-19疫情大流行，中斷全球供應鏈，讓各界重新將注意力放在阿拉伯聯合大公國的糧食安全上。 　　阿聯富藏石油得天獨厚，但可耕地鮮少，夏季乾燥酷熱。這在數十年前還不是問題，當時貝杜因人（Bedouins）散居各處。然而，自1970年代以來，開採石油帶來的財富，吸引萬外籍人士湧入阿聯。 　　杜拜如今擁有超過330萬來自200個國家的外籍人士，相當依賴成本高昂的海水淡化技術取得飲用水，對食物的需求也隨之增長且變得多樣化。杜拜與組成阿聯的另外6個酋長國一樣，極度仰賴進口，根據官方統計，進口食物占糧食需求的90%。進口商品從世界各地運抵杜拜機場和最先進的港口，超市庫存充足、應有盡有，更甚西方各國首都。【延伸閱讀】採用智慧化氣耕栽培的垂直農業技術 　　然而，鄰國伊朗經常揚言開戰，處於這個地緣政治緊張、衝突一觸即發的地區，長期的糧食安全糧食安全和自給自足是杜拜的重要目標。 　　加瑪爾說，在他的模範農場，一切皆由電腦控制，這是「未來的選擇」趨勢。他說：「我們不想再仰賴進口，而是希望全年都能在本地生產糧食，毋須擔心氣候變化、降雨或乾旱。」 　　另一位獨立農夫班納（Abdellatif al-Banna）也參與了這類創新行動，他利用不需使用土壤的水耕法，在溫室種植鳳梨，並透過網路平台販售。在天氣較涼爽的月份，班納還會在位於阿維爾（Al-Awir）的農場裡試種水果、蔬菜甚至小麥，生產足以養活家人的穀物。 　　在距離杜拜海岸線和耀眼摩天大樓不遠處，有幾家農場在裝有空調的棚屋中飼養乳牛，有助向本地市場供應乳製品。此外，還有多個養殖鮭魚的巨大水箱，這些水箱皆由控制室控制，不受外頭灼熱高溫影響。 　　杜拜糧食安全委員會主席布謝哈布（OmarBouchehab）說，這類農場通常是私人企業，但受到阿聯當局積極鼓勵。他說，當局已經啟動一項計畫，在2021年前將國內農產量提高15%，並促進農業技術的使用。

由於當今對海鮮獲得蛋白質的需求越來越多，經數十年過度捕撈造成海洋生態浩劫，捕撈業者表示現今需要花5倍的努力才能達到與1950年一樣的捕撈成果。因此，需找尋更多永續經營同時也保護著海洋生態的方法，該方法為收集數據並運用先進的分析技術，其可產生令人振奮的結果。相關研究除了調查漁業、政府和食品公司如何對此問題部署先進的分析以改善監控成效與提高捕撈效率外，還為捕撈業者提供了有利的方法，如永續經營、最佳利潤等，在氣候變遷的層面下，該方法與畜牧業相比相對較有利，其捕撈一噸魚類蛋白質所產生的溫室氣體不到反芻家畜同等蛋白量所生成溫室氣體的十分之一。下列為海洋狀態、對應辦法及未來展望之描述。 處於危險中的海洋 　　經調查發現，人們對魚類需求的增長速度是世界人口增長率的2倍。造成生物多樣性衰退的原因，如： 過度捕撈與非法捕撈：因這兩項關係，導致魚類產量減少，捕撈業者必須前往更深的水域以獲得更多的海產，因此水產養殖業為滿足此需求逐漸穩定成長。各國政府意識到這個威脅後已採取相關措施加強和改善管理與監管作業，然而，鄰近地區還是有過度捕撈或非法捕撈導致相關獲益受到影響。 海洋溫度上升：因溫度增加，改變生態的化學作用。 　　現今相關人員針對這項問題已作出許多努力，其中包含漁獲量報告、行業訊息共享和強制執行法規，透過這些緊密的合作可加強努力後的成效。 大量的數據 　　漁業如同農業一樣，其地理的位置分散且經營者的規模有大有小。一般而言，農民依據天氣與土壤條件下進行耕作，多數漁業也以傳統模式運作，但現今透過先進技術的捕撈作業已初具規模。如： 衛星上的雷達和光學感測器：獲得海洋中的相關資訊（溫度和魚類活動訊號），這些訊息不但對漁業很有價值，也可以幫助當局追蹤船隻位置和移動路徑。 配備攝影機的無人機：除了可在空中運行外，也可在海底中運作，協助船隻可更全面了解附近的補魚條件。 其他優勢：先進的感測器和監控設備可自動收集不同的數據，如捕撈漁具的使用狀況、捕獲或丟棄的物種、托運量和更多漁民需執行的相關工作等。 　　當今政府倡導以更好的數據來協助對非法捕撈的監控，並要求大型船隻配備監控系統以傳輸其位置、運行速度與方向。隨著時間的流逝，更多的訊息可利用物聯網聯結起來，再藉由先進的分析技術和機械學習系統對這些數據進行整合，最終幫助平衡相互競爭的利益，即協助漁業管理高風險且易變的業務，同時為當局提供更好的資訊，以便制訂並執行更好的政策。【延伸閱讀】Google樹冠實驗室　透過AI協助改善城市熱島效應問題 以分析技術扭轉局面 　　現今，大型商業性漁船已採用聲納等技術進行捕撈作業，儘管仍有許多人依靠直覺、經驗和基本觀察來導航並偵測魚群。這兩種模式產生鮮明的對比，具有針對性的分析模組提供了許多優勢，如： 提供整個捕魚場域的每日預報：幫助追蹤高度需求性的物種。 物聯網感測器：可監控海洋狀況以幫助漁船確定最佳的節能路線。 漁獲的剖析：事實上漁民必須將漁獲捕撈起來才知道到底捕獲了什麼，然而這將造成海洋資源的浪費，未來的智能感測器將針對此問題進行解套，其可使船員獲得物種自動監控與尺寸等數據接著該技術 利用海水溫度和浮游生物群模擬漁群可能的位置：降低針對特定魚種搜尋的成本與減少資源的浪費。因此，分析技術能夠使貧困地區也受益，新興市場的漁民可藉由手機獲得更多市場的訊息。 協助漁業管理人員：其常因數據的缺乏而無法計畫漁業運作作業，僅靠幾乎沒有前瞻性的漁獲來判定。而分析工具則有望提供動態的船隊檢視圖，使管理者可依分析結果帶領船隻運行並持續監控庫存。 自動掃描與智能系統：可監控產品品質並取代人工分類漁獲的作業。 無線射頻辨識(RFID)和區塊鏈技術：現今消費者越來越要求產品的品質、如何捕撈及捕撈地點的資訊透明化，因此，研究人員開發出無線射頻辨識(RFID)來標記魚類，並利用區塊鏈技術對魚貨量進行認證。 彌補不同的鴻溝：捕撈活動的資訊僅是整個漁業運作的一小部分，其還牽涉到多個利益相關者的協調，如政府、業界及非政府組織。也就是說共享來自先進的監控技術的訊息可使當局了解真實的全球漁業活動，這也幫助當局能夠設計出更有效的跨領海監控計畫。 　　去中心化且可信賴訊息的管理系統易採用且不被人為因素干擾，如分析軟體工具發現船隻在禁止進入區域放慢速度時，其會發出警報提醒當局注意可疑行為。非政府組織也正在幫助業界改變觀念，如為了促進研究的永續性，Global Fishing Watch提供來自政府與衛星數據的信息於65,000艘以上的漁船，隨著時間的推移，來自攝影機和影像辨識軟體結合人工智慧的數據將幫助政府能夠更彈性的調整法規和捕撈配額，以管理海洋資源。 展望未來 　　研究模組對漁業而言，其對於分析並帶有指導特性的戰略有財務上的獎勵。研究員發現優化整個季節的捕撈活動、最大程度減少監控設備的待機時間、從分析導航數據確認燃料的經濟性和勞動效率的分析可減少110億美元的成本，約占當今支出的15%。然而，地緣政治對政府而言是個挑戰，由於一些不良行為者喜歡在這灰色地帶遊走，且舊有的監控地圖無法呈現出灰色地帶，使某些國家對這些問題視而不見卻反而受益。因此，更好的數據和分析功能幫助執法工作的執行，其可查明非法捕撈存在的地點並對長期違法者作出制裁。此外，數據的共享和良好的分析工具可幫助政府與漁業調整彼此間的利益，以達更好的資源管理。總之，精確漁業時代將是維持海洋豐富性的關鍵因素。 【世界之永續發展系列報導推薦導讀】 世界之永續發展(1/4)–農業在減少排放溫室氣體處於中心地位 世界之永續發展(2/4)–使用人工智慧對抗糧食浪費 世界之永續發展(4/4)–對蛋白質永續提供的需求

自1960年爆發的技術革命（綠色革命）使農業產量提高，促使經濟的改善。自那時以來，因收入的提高推動了全球蛋白質需求的提升，同時也產生了新挑戰，如農業溫室氣體的排放量增加（佔全球排放量1/5以上，其中一半以上來自畜牧業），除非積極解決這項問題，不然隨著人口的增加，到2050年時，這些排放量可能增加15至20%。另外，從糧食浪費到過度捕撈皆威脅著糧食是否能永續供應。COVID-19疫情使這些問題引起人們的關注，該疾病打亂了供應鏈與需求端，反常地增加來自農場與農田所生產糧食的浪費。由於對糧食的需求增長且欲抵禦氣候變遷的影響，因此需改變我們的飲食、了解我們浪費了多少和明白我們如何良好的耕種及運用土地。 　　隨著農業逐漸重新站穩腳跟，相關人員應向前邁進以保護糧食供應鏈免受因氣候變遷帶來的潛在破壞性影響。儘管尚未有明確的方法來消除農業碳排放，但食品工業和更廣闊的農業市場已掀起一股轉型的風潮。從歷史來看，農業革命與其他創新公司已出現交叉點，並在各領域建立進一步的發展，如人類健康、化學、先進工程、軟體和先進分析技術等領域。跨領域的機會預示著下一波創新將瞄準在透過改善食品加工的效率以減少農業碳排放。因此，創新和先進的技術可再次為糧食安全與永續生產做出極大的貢獻，如數位科技和生物科技可改善反芻動物的健康，同時也能提供甲烷排放量較低的動物以滿足世界對蛋白質的需求。另外，基因工程可輔助甲烷排放量較低動物的育種，同時，人工智慧與感測器可幫助食品加工商更好地分類並減少浪費糧食，而其他智能技術可識別不可食用的副產品並進行處理。數據和先進的分析技術也可提供更好的海洋監控與管理，以防止過度捕撈的狀況，同時協助船員可精準的搜尋目標魚類，使船員工作效率提升。雖然農業是個傳統產業，但是其仍需相應的技術來進行永續供給並提供的寶貴的經驗。 　　儘管減少碳排放的成本各不相同，但隨著市場不斷的發展，2050年時，碳排放量可望減少20至25%。下列將介紹企業採取重要的三大成本降低方法或成本中立措施，然而擴大解決這些問題仍需對其進行投資、技術創新和行為改變，尤以針對世界各地的農民。【延伸閱讀】引水從事滴灌農業生產恐將產生大量溫室氣體 零排放農機設備 　　將傳統農機設備轉換成零排放的同類設備，如拖拉機、收割機和乾燥機，其屬單一的措施來最大程度的減少碳排放。這樣的轉換使每噸二氧化碳當量節省229美元，並改變全球價值1,390億美元的農業設備產業。然而，不幸的是目前零排放農機設備在市場上很少，目前也僅將此概念進行驗證的試驗階段。機械製造商於2030年才可能將這些新型農機設備（以電池電源驅動）與傳統農機設備（以內燃機驅動）達到總成本間的差異平衡，這如同早期投資電動汽車一樣，電動農業的投資者已準備在先發的優勢中受益。AGCO's Fendt、Rigitrac和Escorts' Farmtrac皆展示了新型電動拖拉機型號，且John Deere已具有電池驅動和有線電動拖拉機的原型機，若電動農機設備於2030年僅占市場10%，即意味著具有130億美元的商機。現階段因電池容量與充電速度為採用電動農機設備的障礙，不過，其與電動車相比，農機設備的電池重量問題較少。另外，電池價格若迅速降低（僅占拖拉機零件成本40%）將有助於增加使用電動農機設備的意願。 動物健康監控 　　經研究指出，為了盡可能控制全球平均溫度上升1.5度，故而需減少人類對於動物蛋白質的需求。在農業部分，其主要協助改善糞便管理並提供使用較少資源且更健康的動物，動物透過腸道良好的發酵來降低碳排放量來滿足世界對動物性蛋白質的需求。這樣的手法預估在2050年之前可減少超過4億噸二氧化碳當量的排放（每噸將節省5美元），並產生可改善農業生產的經濟效益。 　　新興的生物技術及計算能力，如基因定序和人工智慧可協助農民利用現有和新增的數據來演算並能在早期偵測到疾病。舉例來說，Moocall（與Vodafone合作的愛爾蘭公司）將動物尾巴裝上手掌般大小的感測器，藉此提醒農民乳牛產犢的時間並期望降低80%與出生併發症相關的乳牛死亡率。在北美有第三大乳牛數量(在巴西與中國之後)，其提升了整群乳牛8%的產乳量。然而，事實上實施這些技術的成本很高，且農民尚未充分了解或接受，此外，因地區和物種的不同，動物面臨到健康的挑戰也不同，所以無法有完善的解決方法。因此，需投入創新的商業模式和商業投資以克服這些障礙，如全球技術公司Fujitsu已開發出利用演算法為基礎的「網聯乳牛」的服務，使牛奶生產的收益增加。目前期望未來幾年將有更多的商業投資，持續使這些多樣化應用及新技術的成本降低，其包含新疫苗接種和先進的診斷方式。 產溫室氣體的動物育種 　　新的育種方法：基因遺傳篩選法可幫助動物遏制腸內發酵，到2050年無需成本且具潛力減少500萬公噸二氧化碳當量。如今，改善甲烷產出效率的育種已使甲烷產量具有20%的變化。隨著對動物蛋白質需求的增長將持續推動這項技術的發展（2018年產值為42億美元），因此以溫室氣體為重點的新型育種計畫將可能繼續執行。儘管基因育種仍在起步階段，政府與業界皆積極投入這項計畫，2019年11月，由紐西蘭農業部門和紐西蘭政府所資助的財團來啟動一項「全球首創遺傳學計畫」，以培育出甲烷產量較少的羊隻。即使有了這項計畫，整個行業若要全面推動仍需有相應的獎勵機制：減少甲烷排放可獲得補助等。此外，為了大規模實施解決方案，需要額外投資在基因篩選能力上，藉以解決多數遺傳計畫中育種專一性的不成熟和缺乏問題。新興育種方法，如使用CRISPR-Cas9，該技術是從細菌中所發現的免疫統，其可使基因組編輯工具產生前所未有的大進步。透過 Cas9 蛋白結合pre-crRNA 就可使RNase III 進一步形成成熟的 crRNA ，使得 Cas9/ tracrRNA:crRNA 複合體可以去辨識與切割互補的 DNA 。由於這類型的 CRISPR 系統具簡易性與方便性，降低研發者進入的「門檻」並提供更多專一性，因此於 2013 年被開發並廣泛應用在各種不同物種的基因剔除研究上。     　　在滿足世界糧食需求的同時，需要一個新的農業生態系統減輕農業溫室氣體的排放。在短期內，減少碳排放很大程度取決於當今的技術與機會，但仍然需要下一項技術來增進，如基因編輯、新型飼料添加劑和有氧水稻。從汽車行業到製藥行業對於養活地球村皆扮演著重要角色。 【世界之永續發展系列報導推薦導讀】 世界之永續發展(2/4)–使用人工智慧對抗糧食浪費 世界之永續發展(3/4)–透過先進的分析技術使漁業永續發展並從中獲利 世界之永續發展(4/4)–對蛋白質永續提供的需求

CropScope是農業ICT系統平台，可提供客戶農業管理諮詢服務，包含數種AI技術，可應用各式感測器進行數據蒐集，例如：衛星圖像、無人機 (UAV)所拍攝的航空照片，以及用於測量土壤環境的感測器等，對於番茄的生長情況與土壤樣態提供客戶視覺化的服務，而平台使用者可從衛星圖像發現作物的成長偏差與異常處，也能藉此進行土壤含水量之確認。而番茄初級加工品的製造商可以使用CropScope與番茄生產者進行連結並且支援經營管理。 　　自2019年在葡萄牙一處示範農場所進行的CropScope相關實驗中發現，氮肥的投入量比起一般投入量減少了約20%左右，番茄每公頃產量約為127噸，相當於該國農民平均產量的1.3倍。此外，CropScope平台的服務範圍，不是只限縮在製造商的自家農場，像是與製造商合作的契約農場，本計畫同時設計了「農場管理情報站」。透過情報站的資訊整合，自家農場與契約農場的番茄生長狀況，都能夠有效地集中管理。除了掌握番茄的生長狀況之外，還可作為客觀數據提供參考，並對收穫作業的調整做最佳安排。 　　CropScope的農業管理諮詢服務，是透過讓AI深度學習具豐富經驗的生產者所具備的專業知識，再以收集數據為基礎，藉此指導平台使用者如何適時、適量地進行撒水與施肥，因此，即使個別農民的種植技術程度不一，但只要經由平台的服務與指導，都可以擁有穩定的生產量、同時簡化施肥作業，達到降低種植成本的效果。【延伸閱讀】袋栽菇類製包技術回顧與智慧化發展初探 　　隨著加工番茄的需求增加，番茄的產量勢必需要持續增加，同時也期許能夠達成降低環境負擔等難題，NEC公司希望能夠加快農業數位化的腳步，能夠具有彈性地面對氣候變遷的挑戰，以及社會對於食品安全的需求，實現永續農業的願景。未來，NEC也將在國內發展農業支援的新事業計畫，並選定日本國內幾個地區進行CropScope示範作業。

當溫度和土壤質量等因子改變時，土地的使用與人們的經濟需求也隨之改變。一項新研究由伊利諾大學厄巴納香檳分校大氣科學教授Atul Jain與博士後研究員Xiaoming Xu共同執行，並發表於<Regional Environmental Change>期刊，其顯示孟加拉於未來35至40年內將失去所有林地，並導致二氧化碳排放量增加隨後使氣候改變，此外，這項研究也量化了衛星與人口普查數據並闡明物質與經濟因素如何改變土地利用，其指出兩大關鍵因素，即土地使用狀況與覆蓋率因孟加拉的生物物理和社會經濟活動而產生改變，了解這層關係可為孟加拉和其他國家提供訂定氣候政策所需的依據，進而減緩影響氣候變化的政策。【延伸閱讀】以衛星遙測技術即時監控水域中有害藻華現象 　　首先，研究團隊發現從2000年至2010年，孟加拉約11%的森林已轉為栽種灌木的土地、農田和城市發展的土地。Jain表示在孟加拉東南部地區從森林變成灌木地後，導致產生極端氣候釀成災害，如乾旱和洪水，進而改變了城市與農村人口和經濟狀況。由於當地人使用森林的土地、木材和燃料資源來謀生，若透過實施簡單的政策來控制森林濫墾濫伐的情況，如道路改善，這可為人們提供另一種獲取替代燃料和生計的途徑，並不再過度依賴森林資源。另外，因在孟加拉的蝦類養殖利潤是稻穀種植的12倍，因此，2000至2010年間該國西南沿海地區的傳統農田迅速轉變成鹹水蝦塘，進而使池塘、湖泊和水庫等死水體積增加了約9％，這樣的舉動已成為一種公認的做法，然而，雨季時會爆發嚴重的洪水，迫使水產養殖業拓墾耕地為代價。此外，洪水與鹹水養殖的擴增導致土壤鹽分增加，破壞了原本以耕作為目的的土壤。因此，需要制定出鼓勵水產養殖在良好條件下發展的政策，以避免土讓持續惡化。

考慮當前全球氣候變化、人口增長、城市化以及人類對自然資源的過度開發和污染，糧食生產對地球而言是相當大的壓力，威脅生態系統永續的同時也不利於社會穩定。有關未來的糧食生產，將魚類和蔬菜聯合養殖的魚菜共生系統目前是一個備受爭議的話題。這個想法是否能實踐相當值得探討，然而，目前現有的專業魚菜共生系統的經濟可行性分析數據卻相當有限。 　　德國萊布尼茨淡水生態與內陸漁業研究所(IGB)的研究人員最近發表了一份關於魚和蔬菜大規模生產設施的獲利能力分析報告，結果顯示如果按照良好的農業規範並在適當的條件下生產，魚菜共生系統的使用可能兼具環境和成本優勢。科學家們分析的地點是位於德國沃倫（穆里茨）的Mueritzfischer，這家佔地540平方米的工廠採用聯合循環系統生產魚類和蔬菜，研究人員透過一年的實際生產數據進行了研究分析，儘管在研究階段沒有獲利，但它累積的大量數據使研究人員能夠設想出兩種可能實際發生的生產情景。 　　其中一種顯示，如果設施生產規模夠大，魚菜共生的生產模式是有利可圖的，為此科學家們開發出具有經濟關鍵指標意義的模型範例，讓他們能夠計算不同設施規模的生產數據，所開發的範例是基於兩個循環系統組成，魚類和植物在不同系統中生產，智慧軟體和感測器會進行持續性的量測，並在有需要時將兩部分系統相互聯結，以便在充分利用協同作用的同時仍可以為兩個生長設施創造最佳生長條件。【延伸閱讀】字母要以「Mineral」 糧食生產計畫 對抗糧食危機 　　研究人員認為，德國的魚菜共生系統在商業上主要的障礙是高昂的投資和運營成本，包含魚飼料、勞動力和能源等，同時他們也指出企業必須在水產養殖和園藝方面都具有相當的專業知識。此外，根據報導指出利潤比率有很大程度是取決於市場環境和生產風險，這些東西在某些情況下很難預測。該研究的主要作者認為，儘管存在著風險，但此系統仍具有巨大的商業潛力。以城市空間舉例，目前估計有辦法獲利的模型範例大約覆蓋2,000平方米的空間，這意味著在空間稀少且相對昂貴的城市或城市近郊地區，也有機會出現專業的生產系統。若是城市的魚菜共生系統能以這種規模獲利，這種糧食生產模式會隨著全世界城市化的發展變得越來越重要。

氨對於製造植物肥料非常重要，主要是因植物肥料可進一步養活世界約70%的人。在工業製氨中，通常是利用哈布二氏法（Haber-Bosch）工藝生產而來，該工藝由甲烷首先與蒸汽反應生成氫氣，氫氣接著與氮氣反應產生氨。然而，這項工藝的問題是隨著溫度升高，產率即降低。為了持續獲得良好的產率，需使用更多的能量以增加反應槽中的壓力，此外，鐵基催化劑需在350°C以上才有效，為維持如此的高溫也需很多能量，而產率僅為30-40%。目前，人們通常使用化石燃料來生產大量能量，以至於排放大量二氧化碳於大氣中，因此人們進一步開發許多再生資源的替代方案，如風能，但這些替代方案未能被證實具有可持續性。為了增加氨產率同時減少對環境的危害，該反應必須在低溫下進行。為此，需要有能夠在低溫下進行反應的催化劑。目前為止，這種特殊的催化劑對科學家仍遙不可及，一般常規的催化劑即使在高溫下表現出高催化性能，但在100-200 °C時會失去將氮氣與氫氣催化成氨的活性。有據於此，由東京工業大學的Michikazu Hara博士領導的科學家利用常見的脫水劑：氫化鈣及氟化物的結合來開發出改良催化劑，該催化劑的活化能只有20 kJmol-1，僅為使用現有技術所需能量的50%，並可在50°C下促進氨的合成，這為低耗能製氨並減少溫室氣體排放開啟了大門，相關研究發表於《自然》期刊中。【延伸閱讀】二氧化鈦之研發成果可望運用在肥料生產方面 　　該催化劑包含CaFH的固溶體（溶質原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑類型的合金相），其表面沉積釕（Ru）納米顆粒。由於在常見的脫水劑—氫化鈣中添家氟化物可使反應在低溫與低壓下完成，因此科學家進一步進行光譜與計算分析，其發現一種可能的機制，催化劑則是透過該機制促進氨的產生。這個反應機制是因氟化鈣鍵結較氫化鈣強，因此氟化鈣鍵的存在會削弱氫化鈣鍵，而Ru能夠從催化劑晶體中提取出氫原子並將電子留在原位，氫原子接著以氫氣的形式從Ru奈米粒子中進行脫附作用。滯留在晶體中的電子與氟之間產生的排斥力降低了這些電子釋放的能量障壁，從而給予這些材料較高的供電子能力，這些釋放的電子會攻擊氮氣間的鍵結，促使氨的產生。 　　這項製氨的新方法不但少了能源需求，從而降低化石燃料的使用以減少二氧化碳排放量，同時也闡明哈布二氏法可持續性的可能性，為農業食品生產的下一場革命打開了大門。

人工智慧(Artificial intelligence，AI)已經透過提供各種服務成為數百萬人日常生活的一部分，善加利用它會成為強化各個行業的有效工具，在水產養殖業亦是如此。以下是一些目前可用系統的最佳使用指南。 　　飼料費用對於養殖漁戶來說是最大的成本支出，然而，分辨何時及餵飼多少飼料才最適當的技能需要花費數年的時間才能熟練，但若是可以將人類的經驗和知識傳遞給機器學習並應用，這將改變一切。一家名為Observe Technologies的公司提供了一個隨插即用的AI數據處理系統，以便在餵食魚群的同時追踪餵飼模式，目標是為漁民在飼料的使用上提供經驗和客觀指導。另一家名為eFishery的公司開發了一種系統，能使用感測器檢測魚蝦的飢餓程度，利用食物分配器控制並分配適量的飼料，該公司聲稱這可以將飼料成本降低多達21％。日本和新加坡的水產養殖技術公司Umitron Cell提供了可以遠端搖控的智慧餵魚器，避免在危險環境還必須下水的情況，像是暴風雨或夏季炎熱天氣，利用數據優化餵飼時間表為漁民提供決策建議，減少浪費並提高收益和可持續性，為用戶達成工作與生活的平衡，以更少的資源生產更多海鮮。【延伸閱讀】導入新興技術之漁業科技可能發展 　　魚類疾病的發生是下一個驅動養殖成本上升的主要因素，而人工智慧可以輕鬆解決這些問題，程式可以透過蒐集的數據，採取預防措施，並在疾病發生之前預測爆發時機。挪威的海鮮創新社群發表了AquaCloud雲端平台，意旨在幫助魚類的健康管理和研究人員對付海蝨，預測甚至是阻止其在養殖籠中生長，減少依賴性藥物的昂貴治療費用，從而將死亡率降至最低。印度水產養殖初創公司Aquaconnect提供一種名為FarmMOJO的手機應用程式，可幫助蝦農預測疾病並提高水質，配備感測器的無人機和機器人還可以收集養殖數據，例如水的pH值、鹽度、溶解氧含量、濁度、污染物甚至魚群的心跳頻率，而這些數據都可以透過智慧手機獲得。SHOAL為其中最具創新性的產品之一，它使用機器魚來檢測養殖魚場和其他設施附近的水下污染源，透過AI漁民可以遠程打開或關閉水泵、馬達、曝氣機或升壓器，可以透過更改程式參數來預測產量和需求，進一步提高效率和監控能力。XpertSea則是利用電腦視覺技術和AI來計算蝦的生長參數，幫助養殖者預測最有利可圖的收穫期，該系統還可以根據現有數據提前14天預測蝦的生長情形，透過將蝦類生長數據與市場價格結合使養殖者更容易做出正確的決策。

農業、林業與土地使用的改變造成每年有199億噸碳排放當量，其中牛與其他反芻動物產生的甲烷佔了約83億噸。隨著人口增長需要越來越多的糧食供給，進而造成碳排放量的提升，因此農業仍是世界上最大的溫室氣體貢獻者之一，且在未來20年中預計佔總排放量的20%，其中大部分是從牛打嗝的氣體與稻田中的細菌而來。根據路透社的報導，全球諮詢公司麥肯錫發佈了一份報告，該報告概述農場作業效率如何抑制全球暖化的影響，並且指出環保組織建議消費者減少牛肉與羊肉的消費量，另外，降低食物浪費和森林砍伐皆對於碳排放有很大的影響力。然而，從「農場」著手具有潛力使碳排量有效率地減少。與未採取措施相比，到2050年時，每年可能減少46億噸二氧化碳當量，也就是說減少約20%的碳排放量以防止全球溫度提升攝氏1.5度。因此，從農業中減少碳排放的第一步即為盡可能有效率地生產糧食，也就是改變耕作方式，報告指出在25項措施中有幾項影響最大，如下： 新型農業機具的使用：使用零排放替代化石燃料的拖拉機並結合收割機的使用將產生最大的影響，其可創造出高效率耕作方式並因新科技的採用能顯著減少農場溫室氣體的排放，然而現今市面上尚無商用機具產出。【延伸閱讀】氣候、農業和糧食安全：深入研究三者之間係（1/3） 減少反芻動物甲烷排放：反芻動物在食物消化中會產生甲烷，如牛、羊和水牛等，其溫室氣體的排放比2016年中國以外的任何國家還多。因此，基因篩選和育種農場中能夠排放較少甲烷的動物也可產生巨大的影響力。育種者已展現出每頭可減少5%甲烷，甲烷是比二氧化碳還具影響力的溫室氣體，另外，一些飼料添加劑也有助於減少碳排放。

海洋微生物每年生產超過十億噸的二甲基巰基丙酸(dimethylsulfoniopropionate, DMSP)，佔浮游植物吸收碳的10%，DMSP是細菌的主要營養來源，它滿足了海洋中高達95％的細菌對硫的需求和高達15％的細菌對碳的需求，因此，鑑於DMSP的普遍性和豐富性，研究員認為這些微生物代謝的過程將在全球硫循環中發揮重要作用。然而，該化合物究竟是如何作用及其不同的化學路徑如何影響全球碳和硫的循環，至今仍未有很好的解釋。一項新的研究表明浮游植物(一種微小的海藻，每天生產大約我們呼吸所需氧氣量的一半)周圍的養分「熱點」(hotspots)對於和雲朵形成與氣候調節有關的氣體釋放有巨大的影響力，此外，該研究量化了海洋細菌所處理的特定關鍵化合物DMSP。此研究由麻省理工研究生Cherry Gao、瑞士蘇黎世聯邦理工學院教授Roman Stocker、Jean-Baptiste Raina、澳洲雪梨科技大學教授Justin Seymour與其他四位教授共同合作，相關研究發表於《Nature Communications》期刊中。 　　研究員將一種海洋細菌—Ruegeria pomeroyi的基因進行修飾，當激活兩種處理DMSP的途徑之一時，它會發出螢光，從而可在多種條件下分析基因的表達情況。該路徑的其中一種為去甲基化，進而使微生物能利用碳與硫元素作為生長所需的營養素。另一種路徑為裂解作用，其會產生聞起來具有海味的二甲基硫醚(DMS)氣體。DMS主要負責將海洋中由生物衍生而來的硫化合物轉換至大氣中，硫化合物一旦進入大氣後，便成為水分子凝結的關鍵來源，它們在空氣中的濃度會影響降雨模式以及透過雲的生成來影響大氣整體的反射率，因此，了解影響大部分生產的過程對於改進氣候模型具有多種重要意義。【延伸閱讀】後疫情時代　專家：科技創新為發展永續農業關鍵 　　先前的研究尚未明白細菌在什麼情況下會使用裂解路徑而非去甲基路徑，但研究員認為了解影響氣候的因素是有意義的，如此可更好的了解在什麼條件下會產生多少重要的DMS。這項新研究發現DMSP濃度會影響細菌的作用路徑，在一定濃度下，其主要採甲基化路徑，但在10微莫耳以上時，則採裂解路徑。令研究員驚訝的是當裂解路徑為主導地位時，DMSP的濃度比預期的要高，且也比海洋中的平均濃度高。此項結果表明這樣的作用模式幾乎不會在典型的海洋條件下發生，相反的，DMSP濃度升高的微觀「熱點」可能是導致全球DMS生產量不成比例的原因。這些微小的「熱點」是某些浮游植物細胞周圍的區域，其中存在大量的DMSP，該濃度比平均海洋濃度高出約一千倍。研究員則進一步將基因修飾細菌與浮游植物進行共培養試驗，試驗結果證實細菌會增加DMS生產的路徑表達。此項新分析應該有助於研究員了解這些微觀海洋生物如何透過其集體的行為來影響具全球規模的生物地質化學和氣候相關作用過程的關鍵細節。

生質能源由於其可再生性，被許多國家視替代石油燃料相對環保的選擇，但生產諸如玉米酒精這類生質能源會消耗大量的土地、肥料和淡水資源，不僅消耗本來就有限的糧食，還會帶來其他污染問題。如何同時兼顧生產能源又不損害日益增加的人口所需食物量，海藻是個可行的解決方法，不需要消耗任何既有資源，還可利用海洋尚未開發的巨大潛力。然而，要使海藻成為大規模的生質能源選擇，有一些障礙必須克服。 　　美國能源高等研究計劃署(ARPA-E)有一個名為MARINER的計劃，專門支持海藻新能源產業種植、採收、運輸和育種選擇等技術和系統的研究開發，像是提供資金援助建立配備感測器的海藻養殖場，可藉水下小型無人機追踪海藻生長並檢測破壞情形，或是研發可以拖運物資或採收海藻，被稱為「海上曳引機」的自動拖船都是計畫資助的一部分。Marine BioEnergy是一間正在執行ARPA-E計畫的公司，目標是在太平洋中建造大型海藻養殖場，收穫海藻並透過化學流程轉化為沼氣或乙醇等能源，以提供使用。同時期望能改善大部分大型海藻不會生長於遠洋海域的問題，因為遠洋海水表層有陽光照射但養分稀少，而較深的海水區域富含養分但缺少陽光，不利於大型藻類生長。Marine BioEnergy的科學家們想出了解決方法，他們計畫在漂浮於海上的農場種植大型海藻並將其與潛艇無人機連接，白天時農場停留於海水表面讓藻類行光合作用，而在夜間、暴風雨或船隻行經時無人機將消耗白天儲存於太陽能板的能量將農場拖到水下獲取營養，每隔幾個月將整個海上農場拉至收割地點採收海藻。研究結果去年首次與南加州大學合作進行的田野試驗，所得到的初步成果令人振奮。【延伸閱讀】無人機為日本高齡農民提供高科技幫助 　　ARPA-E計劃負責人表示，若要減少美國經濟活動所造成的大量碳排放，許多分析顯示，生質能源需要占美國能源使用的20％至25％，而海藻生質能源對氣候的潛在好處也持續在研究中。ARPA-E的另一個目標是減少藻類生質能源的碳排放，儘管海藻的生產和轉化成生物能源的過程仍然需要一些能源消耗，但不會像化石燃料那樣將新的碳釋放到大氣中，雖然燃燒時會釋放出碳，但這些碳排放僅是大型藻類在生長時所捕獲的，這意味著碳足跡的生成將不到汽油的一半。然而，因為擔心潛在的生態影響和未經證實的氣候效益，並非所有人都認為這是一個好主意，儘管依然存在許多問題待解決，但海藻提供降低碳排放的願景仍使海藻生質能源值得被探索研究。

德州農工大學的農業相關聯合組織-Texas A&M AgriLife正在開發一種便宜且易於使用的手機應用程式(APP)和灌溉管理系統，以幫助農業生產者提高用水效率並永續生產棉花。此項新計畫名為「結合感測器與作物模式的新型決策工具以供高效灌溉管理」，其由Texas A&M Water Seed Grant Initiative資助，並以不同機構與各領域的專家共同合作，如Rolling Plains Cotton Growers Inc.公司、Gateway Groundwater Conservation District、地理空間水文學家-Srinivasulu Ale、作物生理學家-Curtis Adams、農業生命擴展服務農藝師- Emi Kimura、博士後研究員-Yubing Fan、應用技術中心的執行董事-Jim Wall和計算與信息技術總監Keith Biggers。 　　Ale表示波狀平原生產的棉花產量約為德州的13%。然而，該地區的西摩爾含水層不斷發生乾旱和地下水位下降的情況，使得棉花的生產面臨挑戰。此外，未來暖化與乾燥的氣候將造成人們抽取更大量的地下水以滿足農業所需。Adams也表示大多數灌溉支援工具具有局限性，使它們在某種程度上對生產者沒有用處。因此，為了在該地區永續經營棉花的生產，生產者必須採取節水高效的灌溉策略，而研究目標即是使用一種新穎的方法來改進現有技術。 　　由於現有的app沒有利用短期天氣預估模式來制定及時灌溉計畫，而此新app卻能藉由安裝在中心樞軸系統上的感測器收集作物信息，並結合作物和經濟模型之生長季節的歷史資訊和預估未來短期天氣的數據，提供及時更新的虧損訊息或完全灌溉時間表和經濟成果的多種潛在組合，以估算不同灌溉管理策略下的預估棉花產量、灌溉水平和淨收益，因此，生產者可以選擇最適合其產能和預期回報的灌溉策略。Kimura預估生產者若在20萬英畝的波狀平原採用此app進行灌溉，則可能節省數百萬加侖的地下水，並延長西摩爾含水層的經濟壽命。【延伸閱讀】人工智慧預警系統警告西葫蘆之白粉病 　　一旦田間試驗的數據經由驗證後，未來將針對選定的生產者在不同的作物條件、土壤、灌溉能力和天氣條件下進行進一步評估。此項研究預計在今年年底前開發使用，於2021年在生產端進行測試，並於同年秋季發佈。此外，該app的開發期望未來進一步應用於其他行栽作物且不僅限於德洲地區。

造成海洋垃圾的主因是人們傾倒了大多數無法被分解的塑膠於海洋環境中。日本先前已開發出生物可分解的塑膠，目前有PHBH (由Kaneka Corporation生產）和PBS（由Mitsubishi Chemical Corporation生產）。然而，這些生物可分解塑膠屬於脂肪族聚酯，與聚乙烯與聚丙烯等傳統塑膠材質相比，其品質較差、生產量每年僅幾萬噸(全球產量為3億噸)以及生產成本是傳統塑膠的兩倍以上，這些因素限制了它們的使用。因此，發展出可大量生產且低成本的生物可分解塑膠以解決日益嚴重的海洋垃圾問題是極有必要的。 　　澱粉是玉米、塊莖與塊根類作物中所含碳水化合物的主要成分，而纖維素是植物中的主要成分，常為人知的便是棉花纖維(cotton fiber)。日本大阪大學工學研究科高麻昭彰副教授與宇山博史教授帶領研究團隊與日本食品化工公司共同合作，將常見的生物質澱粉和纖維素結合，開發出一種海洋生物可降解塑膠。研究人員透過簡單獨特的製造工藝改善了澱粉的耐水性，使製成的複合材料除了具有高度海洋生物可降解性外，也表現出優異的耐水性和高強度，其材料價格也相對便宜。【延伸閱讀】都市廢水回收再利用應用於農業作物生產 　　此項新產品提供了低成本且可有效利用的生物質，預計可顯著地減少全球海洋垃圾的新沉積數量，使該材料的使用更有效率且可持續性的循環，同時減少溫室氣體排放(例如：二氧化碳)，因此，該技術被定位為《巴黎協定》的關鍵的環境技術，從而可能實現聯合國的可持續發展目標-COP25與日本政府主導的Moonshot計劃(目標4-資源循環)。

氣候變遷可從多個面向發現，如洪水、乾旱和極端溫度的發生率增加。根據奧緯咨詢公司最新報告預估僅金融服務公司因氣候相關的風險使其損失達1萬億美元。另外，在SEEDS and CRED的報告指出南亞地區-印度、尼泊爾、緬甸和孟加拉等國家共發生232次洪水、129次暴風雨、48次極端溫度和7次乾旱，這四個國家的人口約16億，佔世界人口20%以上。最近，印度與巴基斯坦的邊界出現了大批蝗蟲，導致兩國的農作物大量損失。造成這種情況其中一個主因是氣候變化，其包括雨季延長、風向變化與印度洋氣旋活動加劇。 　　事實上，人們面臨了大量蝗蟲的干擾，也面臨因高溫與化學農藥的濫用使蜜蜂種群量迅速下降，導致異花授粉作物的生產力下降等許多問題。各階層的社會都受到氣候變遷的影響，其中小農將會歸類於嚴重風險類別。印度的小型與邊緣農民擁有的土地不到兩公頃，但卻佔印度農業人口的85%，其平均每年收入約1,500美元。印度這些小農和世界上約4.5億的其他小農皆面臨到氣候變遷造成的巨大挑戰。 　　由於印度農業高度依賴地下水與季風灌溉，氣候變化易產生極大的風險。中央地下水委員會(CGWB)的研究顯示印度5,723個地下水評估單位中，有839個被過度開發，而226個則為臨界狀態，這對數百萬農民的用水造成不利的影響。印度80%的水消耗量約7,000億立方公尺(BCM)，印度農業60%的用水來自地下水，其排放率遠遠高於進水率。估計未來10年，50%的水井(4,500萬口)將會枯竭。【延伸閱讀】日本推動智慧農業、友善環境、生物技術綜合戰略 　　因此，解決氣候變遷需要各方合作，共同整合出合宜的方法，如政策制定、投資與開發新技術等。下列為過去幾年中印度農業為應對氣候變化造成的風險所開發出的創新成果，這些農業技術的創新不僅僅是為解決氣候變遷而開發的，其也為改善農場和經濟的價值鏈，故彼此產生很大的協同作用。印度農業科技涵蓋了數據科學、生物技術、生態學、社會學及許多其他的領域，儘管仍為起步的階段，但顯然需採取多個跨領域的方法來解決面臨的挑戰，以擴大並增加農民採用新技術的意願。以下為與氣候風險相關的3個農業技術類別： 1. 建立可預測氣候的數據驅動模組 　　長久以來人們利用氣象站與衛星來預測天氣，過去幾年的變化是改善硬體、電腦運算處理能力、雲端儲存，以及更重要的是深度學習模組的應用。考量到天氣模式高波動性、預測準確性和將模組進行預估的及時性測試，印度農業科技具有初創企業的精神、模組數據的風險處理和以用戶為中心的方法等優勢。這些初創企業中試圖將天氣參數和其他關鍵數據聯結起來，如水資源問題、土壤營養和作物健康等，他們透過感測器、物聯網設備和智慧手機收集農地現場的數據，而這些數據需經無人機、衛星與氣象站的數據進行交叉比對，以建立出高準確性預測模組。雖然這種複雜的數據處理需要資訊工程師、數據科學家、氣象學家、水文學家和農藝家共同合作，也需要大量資金方能執行，但印度的初創公司克服此項困難，他們以各自的專業領域為起始點，逐漸融合多硬體與多變量模型，同時與公共機構合作，如印度空間研究組織（ISRO）、印度農業研究理事會（ICAR）、印度氣象部門（IMD）和農業大學，如此可加快新模型的開發。印度農業科技初創公司，如SatSure、CropIn、Farmguide和Skymet已使用衛星圖像和氣象站為大片農田開發新型模組，而BharatAgri、Fasal、Krishitantra、Cultyvate、Senseitout和AgSmartic等初創公司使用感測器、物聯網與智慧手機以提供水、肥料、作物健康和預防措施的精準建議。將這兩項數據模型與方法融合來進一步推動氣候風險預測的準確性和及時性，從而有利於農民和其他價值鏈的相關人員。 2. 節約資源的方案 　　印度的節水方法中，常見的為滴灌和微灌，但僅達15%的應用潛力。隨著腐植質儲量和土壤肥力的下降，不僅需要水，而且還需要立即注意土壤保護，因此通過定制肥料來改正氮磷鉀比例以改善土壤肥沃度。印度農業科技藉由數據驅動模型，使用無人機並盡可能利用生物農藥替代傳統農藥，從而進一步維護水土保持。在這種情況下，其需要從基礎面大量創新，以輔助政府在促進微灌、土壤健康和規範農藥使用方面的努力。過去幾年中，印度農業技術的範例如下： a. BoreCharger：一種低成本的井筒補給模型，可提高深層含水量的產量。 b. Distinct Horizon：深層尿素機，對於水稻可減少40％的尿素消耗和溫室氣體排放，並使產量增加10％至60％。 c. aQysta：開發Barsha泵，利用河流和運河中的能源以零燃料和電力消耗來抽水。 d. EF Polymer：以生物廢棄物開發出一種聚合物，可在作物根部保留更高的水分。 e. Barrix：使用信息素開發出環保型作物的保護方法。 　　除此之外，在許多其他領域中也可看到創新技術，如農業廢棄物轉化為可用能源等，這些初創公司的創新技術皆需要資金等各方支持，以搭建農民間的橋梁，使這些新產品可成為主流。 3. 減少碳足跡 　　過去大多數印度農業科技的創新以某種方式為減少碳足作出貢獻，如Ninjacart、DeHaat、SuperZop、ShopKirana、Kamatan和WayCool等公司彙整相關需求、科學存儲和優化供應鏈路線來提高能源效率。此外，藉由脫水、冷鏈、物流解決方案與農場級加工，如S4S Technologies、Ourfood、Ecozen、Tessol、Promethean、Inficold、Agrigator和Tan90等，減少了能源與化石燃料的使用。溫室農業與水培法的結合不僅提高了單位能源和水的生產率，而且由於此類企業靠近印度的主要消費中心，因此也縮短了食品里程，如: Clover Ventures、Triton Foodworks、Absolute Foods、Kheyti和Kosara等。 　　在這三項類別中，可看到因應氣候變遷而新興的印度農業技術可及時的協助整體環境，同時，與氣候相關的保險則有潛力成為新型模式。一般而言，有必要為解決氣候變化的初創企業建立強大的公共生態系統並獲得政策的支持，如:電動汽車的問世、處理汙染的技術等。另一個重要的區塊是透過政策的制定和教育以提高農業社區對氣候風險的認識和敏感性，進而增加相關新農業科技技術的採用率。此外，可為印度所有60多萬個村莊建立氣候風險指數(CRI)，或至少建立15個農業生態區，並根據CRI的嚴重程度為農民提供一系列因應辦法，CRI也可作為作物輪植的政策制定之參考，並於最後階段可將CRI納入農民信用評分、保險費和直接受易轉移的依據，以照顧他們在氣候風險下的生存。 　　如上所述，過去十幾年中，許多企業陸陸續續建立起農業科技生態系統，吸引保護自然資源的投資脈動，使農業可永續發展，同時為投資者創造價值和可觀的回報，如美國亞馬遜公司創始人及現任董事長兼執行長-Jeff Bezos將投入100億美元於新地球基金會以因應氣候變遷。真正的本質是需要重新調整投資者的思維模式，以在投資農業供應鏈的同時保有氣候適應力和單位經濟的雙重目標。

國立中興大學農藝學系王強生教授從事水稻育種研究超過數十年，在農委會生物經濟計畫的支持下開啟低升糖水稻的育種研究，建立稉稻與秈稻的突變庫，並以分子育種技術縮短育種時程以及創造具備不同性狀的新品種，目前已建立4,000個水稻品系；除了著手研發低糖、低GI的新稻米品種，王強生老師的米強生團隊也與農業委員會農業試驗所、國立嘉義大學、台大醫院雲林分院的專家學者協同合作開發，篩選抗性澱粉高的水稻品系、米粒理化性質分析，綜合各項分析數據進而挑選出符合市場需求的低糖、低GI水稻，再進行動物與人體試驗，以及植物品種權申請。 　　試圖從一片紅海市場中找出屬於低升糖稻米的生存之道，米強生團隊將持續研發更多優質水稻品種，致使台灣農業科研能量在國際間更加閃耀。 【相關資訊】 想更進一步了解此專案研發成果細節，請逕洽財團法人農業科技研究院陳小姐，電話：03-5185092，信箱：1032201@mail.atri.org.tw

甲醇可作為無數產品生成所需的燃料，其用途非常廣泛且為高效化學物質。另一方面，二氧化碳為一種溫室氣體，是許多工業運作中不想要的副產品。將二氧化碳轉換成甲醇是一種改善溫室氣體含量的方法，由於分離膜可極大地改善多種化學過程，因此，以色列理工學院的化學工程師展示新研發的高效分離膜如何更有效率地將二氧化碳轉變為甲醇。此項新突破可改善許多主要以化學反應為主且副產物為水的工業運作，該項研究已發表於《科學》期刊中。 　　由於副產物為水將嚴重限制了反應的連續性，加上過去這類型的分離膜易使氣體分子洩漏出去，因此，研究團隊著手於優化膜上晶體組成，製作出由鈉離子和沸石晶體組成的膜，其可小心並快速地讓水從小孔洞中滲出（稱導水奈米通道），且不損失氣體分子。負責這項研究的化學和生物工程學特聘教授—Miao Yu表示鈉離子可調節氣體滲透狀況，其只允許水通過，當惰性氣體欲進入時，鈉離子則會阻擋氣體通過。當水有效地移除後，該化學反應能夠快速發生，進而能夠將更多的二氧化碳轉換成甲醇。【延伸閱讀】以水熱液化技術將廢棄物變成生質柴油 　　此項導水膜具有良好且實用的轉換效果，其對水資源、能源與環境有重大的跨領域貢獻。該膜主要可改善許多因水而受到限制的化學反應，進而在嚴苛條件有效地進行。現今，研究團隊現在正努力開拓膜的製備並初創公司利用導水膜來進行商業生產高純度甲醇。

油菜、酪梨和橄欖樹等作物大多常被人類用來作為生產油或脂肪的材料，這是由於它們能藉由光的幫助從水和二氧化碳中生產油脂，而這項特性對於如單細胞藻類到巨型紅杉樹的所有植物而言，是相當基本而且普通的能力。過去一直認為藍綠菌(Cyanobacteria)，其又廣泛地被俗稱為藍綠藻(Blue-green algae)係缺乏這種特性，雖然名字中有“藻”字，但實際上是被歸類為細菌界的一員，藍綠藻跟大腸桿菌(Escherichia coli)的關係比和橄欖樹更加緊密。有別於一般細菌，藍綠藻具有行光合作用的能力，許多科學家懷疑葉綠體(chloroplast)，植物細胞裡負責行光合作用的綠色胞器最初來自藍綠藻，根據共生體學說，十億多年前原始植物細胞“吞噬了”藍綠藻，而細菌在細胞中存活並供給光合作用產物，倘若假說正確，那麼葉綠體的油脂合成酶最初可能來自藍綠藻。 　　德國波恩大學植物分子生理學和生物技術研究所（IMBIO）的科學家在過去的幾年間致力於研究葉綠體中催化植物油脂合成步驟中的其中一種酶。為了檢驗可能性是否為真，他們在各種藍綠藻基因組中搜尋是否有和植物油脂合成酶組成相似的基因，結果發現了一種同屬一類的酰基轉移酶基因，並透過進一步測試，驗證了雖然生成量小，但藍綠藻確實會利用這種酶產生油脂。雖然現今植物生產油脂主要是運用其他代謝途徑，但若以演化生物學的角度來看此結果，植物葉綠體中某些部分的油脂合成機制非常有可能源自藍綠藻。【延伸閱讀】將甘蔗副產物做為第二代生質酒精以外的另一種利用 　　此外，實驗結果也為動物飼料生產和生物燃料的開發創造了新的可能性，因為藍綠藻與油菜等作物不同，不需要耕地就能生長，一個裝有培養基的容器以及足夠的光和熱便可以滿足需求，能應用於沙漠中生產汽車引擎用油，無需犧牲糧食作物來完成。這種可能的替代能源同時還能為全球氣候保護貢獻心力，生活在海洋中的藍綠藻會吸收大量的溫室氣體，據估計，如果沒有它們的貢獻，大氣中二氧化碳的濃度將會是原來的兩倍，而所生成的燃料也相對環保，因為在燃燒後只會釋放藍綠藻從空氣中拿來製造油脂的二氧化碳。雖然類似的實驗已經應用於綠藻，但比起藍綠藻它們更加難以培養。而藍綠藻可以相對容易地進行基因修飾並透過生物技術優化提高油脂生產率。

來自康乃爾大學綜合植物科學院土壤與作物學系(Soil and Crop Sciences Section - Cornell University)的微生物生態學家Dan Buckley與研究團隊，從酸性森林土壤中發現擅長分解有機物質能力的新土壤菌種Paraburkholderia madseniana sp. nov.，其能力包含可分解來自媒、天然氣、石油及焚燒垃圾所產生的致癌化學物質。 　　此項新發現的菌種是屬於Paraburkholderia屬，本身以分解芳香族化合物(aromatic compound)為名，同時在一些物種上亦能形成根瘤幫助固定大氣中的氮。研究團隊將重點以生物降解(biodegradation)為首，研究微生物扮演分解土壤汙染物質的角色，特別是針對多環芳香烴(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)相關的有機汙染物，而此項成果的突破也幫助難以挖掘與清除土壤內危險廢棄物的區域。 　　實驗於康乃爾植物園校外自然保護區之實驗林展開，從土壤分離發現的新菌種第一步先進行RNA基因定序以驗證是否為獨立物種，而在研究過程中，研究人員發現Paraburkholderia madseniana能分解芳香烴並將其轉化為植物生物質(plant biomass)與土壤有機物質的主要成分—木質素(lignin)，值得一提的是，芳香烴結構同時在有毒多環芳香烴汙染環境中可被檢驗出，因此代表此菌種不僅能作為生物降解研究的方向之一，亦是扮演土壤碳循環重要的角色一環。【延伸閱讀】根分泌物能影響土壤穩定性 　　碳排放是造成氣候變遷加劇的因素之一，每年僅在分解自然界物質的土壤碳排放量已是高於全世界因人類排放導致的汙染，例如汽車、發電廠及暖器等的七倍，而由於地球土壤層本身含有大量的碳元素，因此當人類即使是改變微小的管理方式也會造成氣候巨大影響。未來研究團隊將探索新菌種在碳循環中的角色，並瞭解其與森林之間的共生關係，目前初步研究已瞭清楚樹木將碳元素供給於細菌，藉由此菌種降解土壤有機物質並為樹木釋放出氮及磷等營養物質，因此將有助於土壤環境循環性及預測未來氣候變遷的關鍵。相關成果同時發表於微生物系統及演化國際期刊(International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology)。