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生質能源

生質能源. 劉新裕、林俊義 行政院農委會農業試驗所 2008 年 6 月 4 日. 全球溫室效應. 6 種溫室氣體 (CO 2 、 CH 4 、 N 2 0 、 亞氟氯碳化物、氟氯碳化物、六氟化硫等 ) 1880 地球大氣 CO 2 濃度為 290ppm ， 2004 為 380ppm 過去 100 年地表溫度上升 0.3~0.6 o C ，未來全球均溫至少上升 2 至 3℃ 海水升溫，海平面上升 10~25cm ，北極圈冰山預計在 2060 年消失殆盡 生態環境急遽惡化，物種滅絕速度加快百倍. CO 2 減量計畫.

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  1. 生質能源 劉新裕、林俊義 行政院農委會農業試驗所 2008年6月4日

  2. 全球溫室效應 • 6種溫室氣體 (CO2、CH4 、 N20、亞氟氯碳化物、氟氯碳化物、六氟化硫等) • 1880地球大氣CO2濃度為290ppm ，2004為380ppm • 過去100年地表溫度上升0.3~0.6oC，未來全球均溫至少上升2至3℃ • 海水升溫，海平面上升10~25cm，北極圈冰山預計在2060年消失殆盡 • 生態環境急遽惡化，物種滅絕速度加快百倍

  3. CO2 減量計畫 • 國際能源總署(IEA)估計，到2030年全球能源需求量將成長60% • 石油、天然氣、煤炭等化石能源，目前佔全球能源消粍量的85%，這個比例到2030年時將不會有顯著變動 • 這3種可燃性能源所釋放的熱氣體，佔溫室效應氣體的80% • 京都議定書建議：將能源消粍時所排出的CO2打入地底進行分解，以降低溫室效應 • 歐盟已開始Castor計畫，預期從2006年3月於丹麥試辦安裝可在燃燒後以1噸/小時的速度回收CO2的設備

  4. CO2 減量計畫 • 氣候變化政府間專家委員會(IPCC)建議各國推動溫室氣體減量潛力評估 • 3主軸：(1)技術減量；(2)建立新經濟制度；(3)改變社會體制（改變個人消費行為、生活型態、改變社會結構和體制等） • 95/5/27行政院國家永續發展委員會議決議，推行「全民二氧化碳減量及節能運動專案」 • 88年召開之全國能源會議規劃，至2020年新及再生能源應佔所有能源1~3% • 94年全國能源會議結論：逐年推廣再生能源

  5. 可利用數量龐大的農、林、畜產廢棄物：需加強纖維質原料之前處理及轉化技術之研究可利用數量龐大的農、林、畜產廢棄物：需加強纖維質原料之前處理及轉化技術之研究 可開發廣大的海洋生物如海藻、巨型海帶等：需加強進行選種、栽培、採收及轉化技術等之研究 可發展多樣化能源作物：需慎選適當作物，生育日數不長，生質產量很大，且容易被轉化成生質燃料 生質燃料如生質柴油(Biodiesel)生質酒精(Bioethanol)、生物產氫(Biohydrogen)等 需能迅速生長，生質產量高，短時間生產大量碳氫化合物 能密植栽培，粗放管理，提高栽培密度後，植株的生質產量很高 能提高生產能源/投入能源之淨能源比例 有效成分可綜合利用，符合經濟效益 生質能源之開發

  6. 慎選適當能源作物 • 因應全球生質燃料料源之巨大需求，導致危及糧食安全、與糧食爭地及砍伐森林等錯誤行為 • 2004國際能源總署(IEA)指出，在美國及歐盟生質燃料的擴增下，超過43%的農地將被用來生產料源 • 2007國際糧食價格指數增加近40%，2008前三個月更增加約50% • 生質燃料料源成本約佔生產成本55%~70%，另須考量社會成本、環境成本、單位面積生質燃料之生產量與轉化率及排放甲烷(CH4)及氧化亞氮(N20)等之生命週期 • 選擇適當料源應考慮糧食安全、環境保護和生產成本

  7. Biodiesel Crops

  8. Biodiesel Crops They are planted in Taiwan 2005~2007 Helianthus annuus Glycine max

  9. Ricinus communis Biodiesel Crops Simmondsia chinensis Linum usitatissimum Euphorbia tirucalli

  10. 生質柴油之發展與瓶頸 • 生質柴油燃燒更完全，廢氣中不含硫、鉛 、鹵素 、芳香族成分，是優質且環保之再生能源 • 生質柴油已獲美國FDA及EPA認可為清潔環保新替代燃料或燃料添加劑 • 瓶頸生產生質柴油之作物單位面積產量偏低，生產成本偏高，原料價格偏高

  11. 麻瘋樹(Jatropha curcas L.) • 大戟科多年生落葉灌木或小喬木，樹高約2~5m • 原產南美洲，分布於北緯30度至南緯35度之非洲及亞洲地區 • 適應性強，生長快速 • 種植2~3年後大量開花結果，收穫期長達30年以上 • 種子含油30~40% • 世界公認生質柴油優良樹種之一

  12. Bioethanol Development

  13. U.S.A 2006年1月31日美國布希總統宣示，將投入更多研究增產生質酒精，原料來源將由玉米擴充至木片、莖稈和柳枝等纖維素原料 2006年美國酒精年產量可達1,800萬公秉，超過巴西之1,600萬公秉 預計在2012年要實用化，使更有競爭力；到2025年，以生質酒精及其他替代燃料可取代75 %進口石油 Brazil 巴西為全世界利用酒精能源最有名的國家，約34%汽車燃料來自酒精，每年燃料乙醇消耗量高達3.8億加侖 巴西於1973年推動酒精燃料計畫，立法確立以燃料乙醇替代汽油，大力推廣燃料乙醇 發展燃料乙醇之因：石油資源匱乏及境內盛產甘蔗 Bioethanol Development

  14. China 2005年2月中國立法《可再生能源法》 鼓勵包括燃料乙醇在內的液體生質燃料的發展 European Union 歐盟利用甜菜、馬鈴薯、玉米、小麥等提煉成乙醇 至2010於汽油中至少需添加 5.75%乙醇或生質燃料 Bioethanol Development

  15. Trends of alcohol petrol • 正發展酒精汽油國家 巴西、祕魯、哥倫比亞、美國、加拿大、中國、印度、泰國、澳大利亞、歐盟、法國、德國、西班牙、瑞典及南非等 • 除美國與巴西外，其他酒精汽油發展國家之增產率預估可達860% • (Source of the materials: International Energy Agency 2004)

  16. 發展生質酒精之重要性 • 可振興農業、繁榮地方 • 增進農業就業機會、改善農民生活、促進農村綠美化、使地區景觀與文化更加美麗與多元豐富 • 有效利用休耕農地 • 對地球CO2平衡有直接貢獻 • 可提高能源自給率及生產各種副產品

  17. Alcohol Crops in Taiwan

  18. Alcohol Crops 2005年美國利用14.3%玉米產量生產1.48x1010公升酒精，約相當於1.72%美國汽油使用量 玉米每公噸鮮重可生產酒精約370公升，每公頃可生產8公噸，表示每公頃可生產3,000公升 玉米之能源產出投入比約為0.61~2 生長期約需4個月，料源穩定，價格便宜，2006年曾推廣30公頃 適合生質能源之品種：台農31、 57、 66及新31號等，57號澱粉含量高，適於中南部種植，66號適於北部種植 鮮薯每kg生產成本約3元，產量30~40t/ha

  19. Alcohol Crops 德國利用小麥穀粒來生產固體生質燃料或乙醇 小麥可利用其不供作糧食用途之莖稈廢棄物來生產燃料乙醇 小麥之能源產出投入比約為0.97~1.23 全世界每年有1.52億公頃的種植面積 稻米品種極多，科學家估計有14萬個稻米品種 利用多餘之稻米陳化糧，或利用其莖稈廢棄物可生產燃料乙醇

  20. Alcohol Crops 在台灣馬鈴薯為冬季裡作作物，產期集中於1~3月，馬鈴薯的成分以澱粉為主，其次是蛋白質 除供食用外，還可供作家畜飼料及生產工業用酒精 酒精汽油可由木薯發酵而成 ，每1公噸之酒精產量約為180公升 據資料指出，木薯之能源產出投入比約為1.2

  21. Beet(Beta vulgaris Linn.) • 根中含糖分，可生產砂糖，但在高温和潮濕地區生長的甜菜產量及含糖量低 • 可從甜菜提煉糖，及酒精等副產品 • 在美容方面，它具有潤澤與柔軟的功效 • 據資料指出，甜菜之能源產出投入比約為1.19~1.79 .

  22. Sudan grass (Sorghum sudanense (Piper) Stapf.) • 禾本科高粱屬一年生草本，又名野高粱 • 生質產量可達75 t/ha • 生長期約4個月，僅為甘蔗之1/4 • 鮮草含可溶性糖

  23. Most Promising Alcohol Crops in Taiwan

  24. Sweet sorghum(Sorghum bicolor L. Moench) • 耐旱、耐寒、耐鹽、耐鹼，適應性廣，生長快 • 可利用機械栽培與採收，可進行宿根栽培 • 生長期約4個月，僅為甘蔗之1/4 • 可利用製糖機械榨取糖汁，進而發酵生產酒精 • 榨汁後蔗渣可作堆肥、燃料或其他利用

  25. Sugarcane (Saccharum sinensis Roxb.) • 甘蔗1公噸理論值約=70公升酒精 • 甘蔗生育期長：12個月(宿根)，18個月(一般栽培) • 據資料指出，甘蔗之能源產出投入比約為2.4~10.2

  26. 推薦甜高粱 • 生育期約4個月，一年可種2~3次 • 栽培容易，需水量與需肥量低 • 具土地利用及能源投入量少(粗放栽培)之優勢，為極具發展潛力之能源作物 • 每年每公頃甜高粱可生產酒精至少8,000公升，高於其他作物

  27. Sweet Sorghum Research at ARI

  28. 甜高粱之栽培與育種 • 甜高粱為農試所重點酒精作物 • 現有 80 germplasm • 已發展栽培技術及建立栽培體系 • 2005 篩選9優良品系 • 2008～2009預期篩選1～2優良品種

  29. Selected fine strain of sweet sorghum SI-05 • Plant height ：326 cm • Tiller ：3 • Stem diameter ：25.1 mm • Cane yield ：43 (t ha-1) • Biomass yield ：69 (t ha-1) • Brix：15 • Juice ：43 % • Days to 50% flowering ：92

  30. Selected fine strain of sweet sorghum SI-06 • Plant height ：294 cm • Tiller ：2 • Stem diameter ：22.6 mm • Cane yield ：32 (t ha-1) • Biomass yield ：46 (t ha-1) • Brix：17 • Juice ：37 % • Days to 50% flowering ：64

  31. Selected fine strain of sweet sorghum SI-07 • Plant height ：335 cm • Tiller ：3 • Stem diameter ：27.3 mm • Cane yield ：47 (t ha-1) • Biomass yield ：83 (t ha-1) • Brix：16 • Juice ：43 % • Days to 50% flowering ：92

  32. Selected fine strain of sweet sorghum SI-09 • Plant height ：307 cm • Tiller ：5 • Stem diameter ：24.3 mm • Cane yield ：61 (t ha-1) • Biomass yield ：82 (t ha-1) • Brix：17 • Juice ：39 % • Days to 50% flowering ：71

  33. Selected fine strain of sweet sorghum SC-07 • Plant height ：327 cm • Tiller ：4 • Stem diameter ：31.5 mm • Cane yield ：52 (t ha-1) • Biomass yield ：73 (t ha-1) • Brix：18 • Juice ：44 % • Days to 50% flowering ：85

  34. Selected fine strain of sweet sorghum SC-13 • Plant height ：311 cm • Tiller ：3 • Stem diameter ：25.7 mm • Cane yield ：45 (t ha-1) • Biomass yield ：72 (t ha-1) • Brix：17 • Juice ：38 % • Days to 50% flowering ：85

  35. Selected fine strain of sweet sorghum SOR002 • Plant height ：330 cm • Tiller ：3 • Stem diameter ：27.0 mm • Cane yield ：34 (t ha-1) • Biomass yield ：52 (t ha-1) • Brix：17 • Juice ：43 % • Days to 50% flowering ：78

  36. Selected fine strain of sweet sorghum SOR003 • Plant height ：337 cm • Tiller ：3 • Stem diameter ：27.4 mm • Cane yield ：45 (t ha-1) • Biomass yield ：62 (t ha-1) • Brix：13 • Juice ：46 % • Days to 50% flowering ：85

  37. Selected fine strain of sweet sorghum SOR004 • Plant height ：341 cm • Tiller ：3 • Stem diameter ：26.5 mm • Cane yield ：47 (t ha-1) • Biomass yield ：85 (t ha-1) • Brix：15 • Juice ：42 % • Days to 50% flowering ：92

  38. 植株健康旺盛

  39. 甜高粱重要生育性狀

  40. 珍愛地球全面減碳抗暖化 • 宜透過立法降低每年碳排放量 • 成為素食者或全素者 • 搭公車、少開車、減少出國旅遊 • 儘可能採購當地或當季食品 • 簡單生活，減少居家廢氣排放，資源回收 • 辦公室減少用電與耗紙量，少吹冷氣 • 發展甜高粱等再生能源

  41. 謝謝請批評指教

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