●技術簡介：
2021年臺灣面臨重大缺水危機，世界各國陷入水資源危機，70％ 淡水資源使用在農業用途，然而目前植物保水劑材料具有毒性，本技術以可再生性材料纖維素衍生物為材料，添加鉀鹽使溶液於室溫環境轉變為膠狀，天然無毒纖維素水膠於砂土之保水性高於市售保水劑，可應用於農業土壤保水、肥料和其他活性成份控釋之應用。
●技術之科學突破性：
森林具有吸收二氧化碳及排放氧氣之大氣淨化功能，植物體可吸收大氣中之二氧化碳，並將其轉化為構成植物體之要素，因此具備最佳之固碳效果；植物體之細胞壁主要由纖維素、半纖維素及木質素所共同組成，具備多反應性之羥基。且植物體為一具備再生性特質之天然高分子，當植物經由光合成將二氧化碳轉換為生物體中碳氫化合物，即為自然資源所產生的生質性材料，經由生物精煉後可得各式聚合物材料使用，使用丟棄後可經由生物分解回歸至土地，再次回到土地，經由植物吸收，將再次循環，因此良好的經營管理之下，再生性資源將可永續供應。
纖維素為自然界含量最高的再生性資源，纖維素為一種具有結晶結構的多醣類，是由直鏈狀的葡萄糖鏈所組成，在歷史上以長時間應用纖維素，傳統應用如紙、紡織品等，科技日新月異，纖維素使用於各種新領域，新應用日漸矚目，如液晶螢幕的基材、人工腎臟(Artificial kidney)的中空纖維、藥物組成、食品添加物等，纖維素為長鏈狀結構，為工業上大量使用的材料，具有許多的衍生物，纖維素可做為水膠(Hydrogel)之應用，水膠是一種網狀交聯(Crosslinking)親水性高分子，本身在水中會被膨潤(Swelling)，同時可以在膨潤狀態下，吸住並保有巨量體積的水，利用不同配方的比例，可控制其溫度敏感性、機械和吸水性質，如甲基纖維素(Methyl cellulose)為一種溫度敏感性水膠，在溫度上升時，溶膠態水膠將變化為凝膠態，可應用不同鹽的種類及濃度控制其溶膠-凝膠溫度變化，當無鹽分狀態下，需要較高的能量轉變為膠體狀態，加入鹽類後，由於水分與離子的作用力較強，因此較低的溫度轉變為膠體狀態，纖維素應用於多種民生用途，纖維素水膠可應用於細胞培養、傷口敷料、保水劑等，為高潛力的可再生性材料。
智慧型纖維素水膠有別於傳統植物保水劑，為再生性資源所製成，可回歸生態循環且永續利用，具有以下發展優勢：1.無毒且具有生物可分解性。2. 初期快速收收水分，且優於市面產品之保水性。3.可利用鉀鹽控制其膠體溫度敏感性。4.具有溫度與酸鹼控制釋放性。5.可應用於砂土和森林土壤等天然環境。
●技術之產業應用性：
對抗乾旱的天候，農業上可應用植物保水劑作為吸水、儲水、保水的功能，植物保水劑為應用植物上的網狀交聯有機高分子，在土壤中能將雨水或灌溉用水儲存吸收，減少水分流失量應用於植物的種植，另用於改善生態環境、防風固砂等，植物保水劑可增加珍貴水資源的使用效率，目前已於農業、園藝及森林使用的植物保水劑，如TAIRYSORB®台麗保、Alcosorb®、TerraCottem®及Taisap DC-386A等，目前使用丙烯酸鹽類和聚丙烯醯胺(Polyacrylamine, PAM)樹脂為主，然而目前聚丙烯醯胺的製造是以石化原料合成為主，丙烯醯胺影響人體的神經系統和生殖系統，因此以纖維素水膠做為植物保水劑可降低風險，可增加生質材料使用率，自然的材料回歸至土壤中，建立良好材料生命週期。
目前糧食作物的種植常使用肥料以增進品質與產量，化學肥料使用日漸增加，尤以氮、磷、鉀肥料為主，為提高肥料利用率及減少流失率，更不會因為高濃度肥料傷害作物，藉以培育具有高產與營養利用高作物品種，因此對肥料進行改良，研發依作物生育期間營養需求之新型肥料，由西元1960至1995年，氮肥和磷肥的使用量分別增加7和3.5倍，推測於2050年兩者將增加至21和10倍，然而使用效率卻逐年降低，目前氮肥僅30-50％有效應用，磷肥僅45％，當水分灌溉植物時，土壤肥料由於被水分帶走，無法使作物有效吸收利用，流失至河川中或滲入地下水，降低肥料的利用率，目前農業上發展具有控制釋放性肥料，將養分留在植物根系，如尿素甲醛樹脂藉以控制其釋放效率，且使用控制釋放性肥料符合植物生長時營養吸收的週期。目前肥料控制釋放技術日漸發展，目前商業用石蠟(Paraffin wax)、聚烯烴(Polyolefin)或聚乙烯(Polyethylene)包覆為主，已實際應用於農業生產。目前緩釋型肥料以可再生性的生質材料為發展目標之一，可增加其生物可分解性，以取代化石原料對於環境的影響，因此纖維素逐漸發展做為肥料緩釋載體包覆，如羥丙甲基纖維素(Hydroxypropyl methylcellulose)、xanthan或chitosan雙層材料包覆肥料做為錠劑，可使緩釋效果至34週。Carboxymethyl cellulose水膠做為肥料緩釋載體，在根系的留存率為78％。再生性生物可分解性高分子應用於肥料傳輸至植物體內，為未來新型制放型肥料發展趨勢。

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