波本威士忌副產物變身超級電容器　酒糟如何走向高值化能源應用？

撰文＝編輯部

波本威士忌在蒸餾過程中會產生大量蒸餾殘液（stillage），這類副產物是蒸餾後留下的高含水有機殘留物，主要由穀物殘渣與水組成。雖然蒸餾殘液可作為家畜飼料或肥料使用，但由於含水量極高，後續處理往往需要耗費大量時間、空間與成本進行脫水與運輸。

美國肯塔基州生產全球約95％的波本威士忌，當地蒸餾酒廠數量在過去15年間更成長超過250％。然而，隨著產業持續擴張，蒸餾殘液的處理壓力也同步升高。

在此背景下，美國肯塔基大學（University of Kentucky）研究團隊2026年3月公開一項新的蒸餾副產物高值化技術，嘗試不再把蒸餾殘液視為只能處理掉的廢棄物，而是進一步將其轉化為超級電容器所需的高性能電極材料。

超級電容器常應用於電動車、再生能源儲能與高功率電子設備，具備快速充放電與高循環壽命等特性。這項研究不僅展現蒸餾副產物高值化的新可能，也讓廢棄物流向能源材料應用。

把高含水廢棄物變成優勢　蒸餾殘液走向能源材料

這項技術的核心技術為水熱碳化法（hydrothermal carbonization, HTC），是一種在封閉高壓釜中，利用水作為反應介質，在高溫高壓條件下，將高含水量的有機物（如稻殼、甘蔗渣、畜牧糞便）轉化為水熱炭（hydrochar）。水熱碳化法特別適合高含水廢棄物處理，因為能直接利用原料中的水分進行反應，減少前處理脫水需求。

進一步將水熱炭放入高溫爐中處理，可獲得兩種不同功能的碳電極材料，第一種是硬碳（hard carbon），適合吸附鋰離子，可提升裝置的能量儲存能力；第二種是活性碳（activated carbon）具備高度多孔結構，因此可儲存大量電荷，屬於典型的電容型材料。

一般來說，高含水量蒸餾殘液的乾燥與運輸成本高，而水熱碳化法則恰好能直接利用其高水分特性，省去前處理中的脫水步驟轉化為材料製備上的優勢。這不僅降低了能源消耗與處理成本，也提高了此技術應用於實際產業副產物的可行性。

從酒糟副產物到超級電容器　性能接近既有設備

研究團隊利用這套方法，除了成功將蒸餾殘液轉化為可應用於超級電容器的碳電極材料，並進一步製作出不同類型的儲能裝置。其中，以活性碳電極所組成的電雙層電容器（electric double-layer capacitor, EDLC），能量密度最高可達48 Wh/kg，已接近部分現有超級電容器性能範圍。

同時，研究團隊進一步開發出混合型鋰離子超級電容器。這種裝置結合了電池型與電容型材料的優點，一側使用具備電容特性的活性碳電極，另一側則使用具備電池特性的硬碳電極，並導入鋰離子來提升儲能效能。

研究結果顯示，相較傳統電雙層超級電容器（EDLC），這類混合型超級電容器的單位重量儲能能力最高可提升約25倍。在耐久性測試中，裝置經過15,000次充放電循環後，仍保有96％容量，顯示其除了具備高能量密度，也兼具良好的循環穩定性與應用潛力。

肯塔基大學的研究人員利用波本威士忌酒廠的廢棄物開發出超級電容器電極，其單位重量的儲能能力優於市售產品。（圖片來源：IEEE Spectrum）

整體而言，這項研究不僅開發出新的碳材料製備方式，也提供肯塔基州在地蒸餾副產物轉化為高值化能源材料的可行路徑。透過水熱碳化與後續高溫處理技術，原本高含水、難以處理的廢棄物得以轉化為高性能超級電容器電極，展現兼具環境、經濟與能源價值的應用前景。

研究團隊認為，這類技術也有助推動蒸餾副產物的循環經濟應用，降低廢棄物處理壓力。未來若能進一步擴大量產規模，並確認其經濟與技術可行性，這項技術將有望成為農業副產物高值化與儲能材料創新的重要方向。

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審稿編輯：林玉婷

參考資料
▶University of Kentucky, UK innovation turns distillery waste into supercapacitors
▶R&D World, Researchers use hydrothermal carbonization to turn distillery waste into supercapacitor electrodes
▶IEEE Spectrum,Bourbon Waste Could Provide Next-Gen Supercapacitor Components