生質 物 (biomass)

1. 生質物(biomass) 定義：係指由生物產生之可做為燃料或工業產品的有機物質。 廣義：包含了木材與林業廢棄物(如木屑)、農作物與農業廢棄物(如動物屍體、家畜糞尿、汙泥等)、工業有機廢棄物(如有機汙泥、廢塑橡膠等)、垃圾掩埋場與下水道汙泥處理廠所產生的沼氣。

2. 生質能(biomass energy 或bioenergy) 定義：生物所產生的生質物，經熱、化學或生物方式轉換而獲得的有用能源。 行政院「再生能源發展條例」第三條第二款 定義：生質能為「國內農林植物、沼氣、一般廢棄物與一般事業廢棄物等直接利用或經處理所產生之能源」

3. 生質能源位居全球第四大能源，僅次於石油、煤及天然氣，供應全球約10.9%的初級能源(primary energy)需求，也提供了開發中國家約35%的能源，為目前最廣泛使用的一種再生能源，約佔世界所有再生能源應用的80%左右。

4. 生質能源的特性(I) 生質能是碳循環的一個環節。光合作用將大氣中的碳轉化成有機物質，而有機物質在死亡或被氧化後會再以二氧化碳形式回歸大氣。

5. 生質能源的特性(II) 生質物具有二氧化碳淨排放為零的特性(又稱碳中和)，但在使用過程中若不當規劃及管理，例如砍伐森林及都市化，仍可能加劇全球暖化現象(又稱碳漏損)。

6. 能源轉換 生質物轉換為能源的方式可概分為物理轉換、熱轉換、化學轉換及生物轉換四種： • 物理轉換：屬於較簡單的能源轉換程序，如脫水、乾燥、分類、破碎、壓縮、並加入添加劑以製作成垃圾衍生燃料等。 • 熱轉換：為最常用的能源轉換方式，如直接燃燒以生產蒸汽或熱能，或以氣化(gasification)及裂解(pyrolysis)方式產生合成燃氣及合成燃油。 • 化學轉換：例如經轉脂化(transesterification)等化學轉換程序生產生質柴油。 • 生物轉換：例如利用生物菌種發酵(fermentation)等方法產生沼氣、生質酒精及氫氣等燃料。

7. 目前已商業化的生質能源技術有固態衍生燃料技術、裂解與氣化技術、生質柴油與生質酒精製備技術。而生物產氫法在氫氣能源的研究發展中，則是被評估為最具潛能的技術。目前已商業化的生質能源技術有固態衍生燃料技術、裂解與氣化技術、生質柴油與生質酒精製備技術。而生物產氫法在氫氣能源的研究發展中，則是被評估為最具潛能的技術。

8. 固態衍生燃料製造技術 製造方法：把生質物在熱轉換前先進行破碎、分選、乾燥、混合添加劑及成型等過程，製成錠型燃料，再供燃燒、氣化、液化等利用。

9. 固態衍生燃料技術的主要特性 1.顆粒大小一致。 2.熱值均勻(大約是煤的三分之二)。 3.在常溫下可儲存6 ~ 12 個月而不會腐化。 4.易於運輸及儲存。 5.可直接應用於機械床式的鍋爐、流體化床鍋爐及發電鍋爐等。

10. 固態衍生燃料(RDF-5)的應用技術

11. 廢棄物衍生燃料(RDF)的分類及能源效率

12. 裂解技術 1.定義：裂解程序係指由生質物經無氧熱裂解所衍生製成的液態燃料。 2.優點：產品易於儲存運輸、系統容量不需太大、具經濟性等。 3.缺點：因需維持燃油的產率，裂解溫度不能太高(約300~500˚C）、廢棄物中若含有重金屬與硫等成分，會部分殘留在產品油內，而限制了用途、廢棄物中若雜質過多或成分複雜，亦會造成產品油的性質不穩定。 4.新近發展的快速裂解技術，由於快速升溫、迅速冷卻，避免了二次裂解，因此可獲取約達75%左右的最大液體產量，另伴隨約15%的產氣及約10%的焦碳。

13. 氣化技術 優點：可處理廢棄物、可燒低熱值氣體、不需淨化氣體的設備、可減少空氣污染物的排放、可節省燃料成本、原有鍋爐改裝容易等。

14. 生質柴油 定義：生質柴油係指以動植物油或廢食用油脂，經轉酯化技術後所產生之酯類，可直接使用或混合柴油使用作為燃料者。

17. 我國生質柴油發展情形 截至2008年5月，台灣共有六家生質柴油生產業者，已由經濟部核准設立者計五家，我國並於2007年通過生質柴油之國家標準。

18. 生質酒精的使用料源 生質能源可使用各種生質作物製程，其中纖維素酒精可使用的作物來源及製程最多元化，還可使用廢棄物，減廢同時達到recycle

19. 生質酒精料源的可發展性 如上表所示，生質酒精因製程關係，可區分為來自於醣類、澱粉與纖維素三大種類。  與民爭食爭地生質作物 生質能源中來自於澱粉類的生質作物，因作物來源多為玉米、甘藷、稻米等含澱粉作物，此類作物是人類、動物主要的糧食作物，因此容易引發與民爭食的疑慮。 Non-food的生質作物(需栽種) 甘蔗，非糧食作物，長期來皆是利用台糖地種植，無需使用既有農地。牧草，非糧食作物，可在旱地、劣地、污染農地種植，具有污染地復育能力。 Non-food的生質作物(現有的) 以農業廢棄物、廢莖桿、木竹材、廢糖蜜做生質酒精，可處理掉人類食用完的剩餘廢棄作物。使用此類生質作物做能源，未來將出現人類吃玉米、甘蔗、果實，車子吃玉米桿、蔗渣、果樹枝條，食物與燃料相依共存的情形。

22. 我國酒精汽油發展情形 我國規劃2007年先行於台北市公務車使用E3，並推動在2011年全面供應E3酒精汽油。生質酒精之原料成本佔總成本之73%，我國在發展酒精汽油過程，如何降低酒精原料成本，將是不容忽視之重要課題。

23. 氫氣能源的特質 1.潔淨無污染：氫氣在燃燒使用時只會產生水蒸氣，並無污染之虞，因此被譽稱為綠色能源。 2.永續供應：氫元素廣泛存在於有機質中，可藉由生物方法分解有機質而獲取氫氣，因此氫氣可生生不息地循環使用而不會有能源危機的問題。 3.高熱能值：氫氣每單位重量產生之熱能值為34300 kcal/kg，約為甲烷的2.5倍、汽油的3倍。

24. 產氫的方法 1.熱化學法：需消耗大量的礦物資源及能源，同時會產生破壞地球的污染物，因此不利於未來的發展。 2.電化學法：產氫沒有污染的顧慮，但效率低、耗能高、電極穩定性欠佳，並不符合經濟效益。 3.生物法：可在常溫常壓下進行，也可藉由廢水與廢棄物處理來獲得氫氣，同時有乾淨、節能、不消耗資源等優點，是目前評估為最具潛能的技術。

25. 微生物製氫技術之一 光合作用產氫 1. 方式：藉由光能進行水之生物光解而產生氫氣。 2.原理：藻類和藍綠細菌在光照下進行光合作用，將水分裂產生氫氣和質子與電子，電子經兩個光合成系統(PSII及PSI)傳遞之後，再由電子攜帶者傳遞給氫化酵素並將系統中多餘的電子與質子結合而形成氫氣。

26. 微生物製氫技術之二 光醱酵產氫 1.原理：光合細菌係以有機物質(如有機酸、醣類等)為電子供應者，經由需光源的醱酵作用將有機質分解，並將伴隨產生的部份電子藉由特定之電子傳遞系統將電子傳送給質子而產生氫氣。 2.缺點：光合菌大多利用固氮酵素產氫，因此產氫反應的活化能較高，以致影響產氫速率。

27. 微生物製氫技術之三 暗發酵產氫 1.原理：不需要光能，兼性厭氧、嚴格厭氧等醱酵産氫細菌在有機物(例如葡萄糖、蛋白質、纖維素或有機廢水廢棄物等)之厭氧分解過程中，其產酸代謝過程會伴隨生成氫氣。 2.缺點：由於醋酸菌與甲烷生成菌會消耗氫氣，因此氫氣在有機物甲烷化代謝過程僅屬中間產物，故氫氣之濃度通常很低。目前，以適當的前處理(如加熱或加酸)可抑制混合菌群中甲烷菌的活性，進而提升氫氣產量。

28. 結語 發展生質能源效益： • 能源面 • 環境面 – 增加自產能源 – 減少溫室效應氣體 – 再生能源、永續經營 與空氣污染物排放 – 廢棄物回收處理多元化 • 農業面 • 產業面 – 結合能源作物種植、 – 建立本土化技術、 活用休耕農地 引領產業發展 – 增加農民就業、– 技術輸出，拓展國外市場 提升農地資源 • 其他 – 現階段唯一可穩定供應之再生能源 – 具替代石化工業原料潛能