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到底甚麼是生質能源?
2008/11/27 06:30:18瀏覽731|回應0|推薦0




在談生質能源前,要先解釋一個很多人都搞不懂的問題:



同樣是燒東西,同樣是排放二氧化碳,為什麼燒生質燃料就環保,燒石化燃料就不環保?



其實原因很簡單,因為生質燃料裡的碳,是植物從大氣中吸收後固定在內部的,而燃燒過程,只是把這些碳又再排進大氣裡,所以理論上,生質能源是中性的碳。



為什麼加上個「理論上」呢?因為生質燃料在整個生產過程中,也需要大量的能量-也就是植物的種植、除草、除蟲、收割、運送、處理,做出來的燃料還要再運送到需要的地方。最後算下來,其實有不少能量浪費掉了,這也是為什麼不是每種植物都適合當生質燃料的原因。



雖然把木材丟進壁爐裡也算在燒生質能源,但一般談生質能源時,都是以汽油、柴油替代品的身份來討論,因此研究的重點,就在於如何生產成份與功能都跟汽、柴油類似,又可以用目前引擎燃燒的燃料。



生質燃料分成四「代」:



第一代,是用傳統方法把常見的食物轉變成燃料。這類方法的技術最成熟,但是會發生燃料搶糧食的問題。



第二代,試著用糧食作物中沒有被用到的部份(像王米桿、麥桿)等內含的纖維質,是相當好的廢物利用方式。但是,第二代技術效率還不是很高,要經濟化的普及,還要一段時間。



第三代,是用綠藻等藻類快速而大量地產生生質能源,能更有效地利用本來就不能種植糧食作物的土地。這種技術還有待突破,雖然理論上可行,但技術上還有困難。



第四代技術,則是靠基因改良的細菌,直接將空氣中的二氧化碳轉換成燃料。當然,第四代技術的成熟還遙遠著呢!



所以,這裡以討論第一代和第二代技術為主。



l 沙拉油



沙拉油,是從各種植物中提煉出來的油類通稱。一般來說,並不會直接拿食用油來當燃料燒,因此,大部份的研究,是圍繞在如何把已經炸過東西的廢棄油過濾後,拿來當柴替代品使用。



因為沙拉油的物理特性和柴油不完全一樣(主要是黏性不同),柴油車在燒沙拉油前必須要先改裝,讓沙拉油先預熱後再進入引擎。雖然有些種類的柴油車可以不改裝就直接燒沙拉油,但是這會使部份零件的耐用度下降。



據估計,如果美國能把炸洋芋片時產生的所有廢沙拉油都轉換成燃料的話,約可取代 1% 的燃料用石油需求。



l 生質柴油(Biodiesel



生質柴油是把沙拉油之類的油類,經過某些神奇的化學作用(酯交換作用),轉換成性質類似於柴油的烷基酯。和沙拉油最大的不同,是柴用車不用經過任何改裝,就可以直接使用生質柴油。



生質柴油也可以和普通柴油以任意比例混合用,但大部份看到的是 B2020% 生質柴油、80% 普通柴油) B9999% 生質柴油、1% 普通柴油)兩種。前者,是因為這種比例是大部份的車廠願意提供保固的上限,後者,則是因為加 1% 的普通柴油,就足以毒死在生質柴油裡可能存活的微生物。



柴油車能不能燒生質柴油,不在於引擎本身,而是在管路-生質柴油會侵蝕普通橡膠,所以,只有 1992 年之後生產,改用新種橡膠油管的車輛,才能使用生質柴油。



生質柴油沒有特定的來源,只要從植物油轉化而來都可以,因此不必跟一般食物油搶原料。目前看起來最划算的選擇,是利用藻類來生產植物油,再轉化為生質柴油。這種方式,理論上每公頃土地可生產 2700 多公升的生質柴油,而且更重要的,幾乎只要有陽光和水,藻類就能生長,所以,可以在無法種植作物的地方-像沙漠-生產生質柴油,而不會對糧食造成影響。



l 生質乙醇(Bioethanol



生產生質乙醇(就是酒精!)這種事,人類已經做了好幾千年啦!把醣份含量高的作物,無論是小麥還是玉米的澱粉,還是甘蔗、甜菜的糖類,經過酵母菌發酵後,就會產生酒精。只是現在酒精不是拿來喝,而是拿來燒而已。因為技術上並不困難,所以,生質乙醇是目前最普及的生質燃料。



乙醇對現有引擎的零件侵蝕性相當高,因此,大部份的汽油引擎如果不改裝,頂多只能用 15% 乙醇加 85% 汽油混合。



另外一個問題,是乙醇的能量密度比汽油低,所以行走相同的距離,要花費更大體積的乙醇。換句話說,要嘛,就是汽車要裝更大的油箱,要嘛,就是要更常停下來加油。最後算下來,以行走相同的距離來說,乙醇還是比汽油貴!



巴西,是使用乙醇燃料方面最先進的國家,當地的汽車也都改裝成無論用什麼比例的乙醇/汽油混合物,都能燃燒。不過,要建立起一套完善的加乙醇站網路並不容易,要地方政府大力的支持才行啊!



l 第二代生質燃料



跟以「食物」為原料的第一代生質燃料相比,第二代是把目光放在植物不能吃的部份-以及不能吃的植物。這部份並沒有特定的生產過程,或者最終產品,只是研究如何把纖維素轉換成燃料而已。



為了和現有的研究接軌,第二代生質燃料的最終產品,大概也不外乎就是生質柴油、生質乙醇或氫氣等,使用上的條件和限制,也和上面說過的幾種燃料相同。



第二代生質燃料要求的,是短時間內能大量增加纖維素的植物,所以,雜草、長得快的樹木都是不錯的選擇,當然,也可以用稻桿、麥桿、穀殼等食物生產過程中的廢棄物來轉換。



台灣,其實有發展生質能源的條件。畢竟,台灣一度擁有世界第一的蔗糖生產量,連帶著副產品乙醇,也曾經是世界首屈一指的。



如果台灣能重新用糖廠來生產生質乙醇,相信應該可以取代不少對國外原油的依賴吧!即使目前看起來,乙醇還是比汽油貴一點,但以保障能源的角度來看,這該是個值得研究、追求的目標。

( 心情隨筆心靈 )
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