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『環保資訊』月刊第122期

生質燃料工業的潛勢與風險

生質燃料工業的潛勢與風險

    

王秋森

生質燃料(biofuels,亦譯為生物燃料)係指由近年內生產的植物或動物的生物質(biomass)製成的燃料。由動物的排泄物(譬如牛糞)製成的燃料亦屬之。生質燃料可以是固體、液體或氣體。其中,生物柴油(biodiesel)及由生物質製成的乙醇(即一般所稱之酒精)兩種液態燃料,與石油製成的燃料混合後可直接供運輸工具使用,因此已在許多國家上市多年。

物質所含的碳素是植物從大氣吸取的二氧化碳光合作用轉化而得的,因此生質燃料的燃燒過程僅將二氧化碳釋回大氣,並不會提高大氣中二氧化碳的濃度。石油及煤炭等化石燃料雖亦來自生物質,但其生物質係遠古的,所含碳素已長久未參與地球上的碳循環,因此其燃燒會導致大氣中二氧化碳濃度的升高,從而導致全球暖化。由此可見,以生質燃料取代化石燃料是減緩全球暖化的可行方法之一。

質燃料尚有其他不少優點。根據許多研究的結果,使用生質燃料的車輛所排放廢氣中的未燃燒碳氫化合物、一氧化碳、微粒、硫氧化物、以及硫酸鹽均遠少於使用化石燃料車輛的排放量。生質燃料的另一個好處是可生物降解,因此比較不會污染環境。此外,因生物質是光合作用的產物,其所含的能量(稱為生質能)是一種取自太陽能的可再生能源。 只要有充裕的耕地及適宜的氣候,任何國家都有發展永續生質燃料工業的潛勢,並可藉以減輕對進口能源的依賴度。

由於生質燃料有上述的優點,許多國家已設定目標,積極推動生質燃料的使用。譬如,歐盟設定的目標是運輸工具在2020年之前必須使用10%的生質燃料。美國聯邦政府的能源提案是所有運輸工具在2022年之前必須使用15%的生質燃料。

但自去年以來,全球穀物與植物油的價格幾乎漲了100%,米價則約漲了50%。其肇因包括:能源成本的高漲、發生於澳洲等主要產地的乾旱、中國與印度等國的新興中產階級對糧食需求的增加、以及歐美各國將穀物等作物大量用為生質燃料的原料。美國今年生產的玉米約有三分之一將用於乙醇的製造。

有鑑於糧食作物之用於生質燃料的製造是導致糧食危機的原因之一,許多國家已開始致力於第二代生質燃料工業的發展。不同於使用糧食作物的第一代生質燃料,第二代生質燃料的原料主要為農廢(譬如稻草)、蘆葦、芒、及麻風樹等。這類原料作物的栽植並不需要大量的化學肥料與殺蟲劑,因此第二代生質燃料含有的可用能量遠超過其於生產過程中所耗用的能量。不過,有些可用於製造第二代生質燃料的植物屬於入侵種,極易侵入鄰近的農場和原野,其大規模種植可能對農場與生態造成嚴重衝擊。推廣生質燃料的另一個風險是:為了栽種其所需的原料作物往往必須將熱帶雨林或草原開墾為耕地,致使這些土地原有吸收二氧化碳的能力幾乎全部喪失。

生質燃料工業的發展雖有風險,但若能慎選原料作物則仍有成功的機會。巴西的生物乙醇工業便是一個成功的例子。1973106日,埃及與敘利亞兩國對以色列發動十月戰爭(October War)後,美國及其盟國開始支援以色列,阿拉伯石油輸出國家乃對西方國家及日本實施石油禁運(Oil Embargo,因而引發歷時數月的石油危機,原油價格上漲400%。之後,巴西政府為追求能源自足的目標,於1975年開始實施國家酒精計畫(National Alcohol Program),透過經濟誘因扶植生質燃料工業。由於巴西擁有廣大的耕地與適於甘蔗生長的熱帶氣候,其生產的甘蔗成本甚低。加上酒精工廠採用新型設備,並將蔗渣用於乙醇製程所需的能源。因此,其製造的乙醇不但價格幾乎可與汽油競爭,而且其含有的可用能量遠超過其於生產過程中所耗用的能量(比值約在810之間)。在生質燃料工業的發展過程中雖遇到不少困難,譬如原油價格曾大幅下跌,致使生質燃料失去競爭力。但在政府的繼續扶植下,巴西的生質燃料工業終於奠下基礎。目前巴西已沒有使用純汽油的輕型車輛。依其法令規定,所有汽車必須使用汽油與乙醇的混合燃料(gasohol,乙醇汽油),其乙醇含量高達2025%。於2006年,巴西所有輕型車輛使用的燃料有40%以上是從甘蔗製成的乙醇。

巴西的經驗證明,生質燃料工業的適發展並不會影響糧食生產,亦不會破壞生態。台灣地處亞熱帶,具有適合植物生長的氣候。目前已有許多農廢可供製造生質燃料,僅稻草一項年產量即約達150萬公噸。因此在台灣發展生質燃料工業不但不會有破壞生態的風險,而且能同時解決農廢的處理問題。