篇 名 : 一 炭 究 竟 竹 炭 之 研 析 作 者 : 德 光 女 子 高 級 中 學 一 年 六 班 黃 佳 馨 德 光 女 子 高 級 中 學 一 年 六 班 楊 雅 筑 指 導 老 師 : 張 鑽 銘
壹 前 言 : 近 年 來 台 灣 市 面 上 的 商 品, 總 是 被 日 本 的 風 潮 影 響, 日 本 推 出 眾 多 的 竹 炭 相 關 商 品, 而 台 灣 也 跟 著 流 行, 有 竹 炭 襪 竹 炭 枕 頭 竹 炭 面 膜 竹 炭 洗 面 乳 商 品 都 宣 稱 竹 炭 有 除 濕 除 臭 還 有 濾 淨 的 功 能, 一 片 小 小 的, 不 起 眼 的 竹 炭 真 的 有 那 麼 多 功 能 嗎? 因 此 我 們 想 深 入 的 研 究, 竹 炭 和 木 炭 的 差 別, 為 什 麼 要 用 木 炭 烤 肉 卻 不 用 竹 炭 烤 肉? 首 先 我 們 找 尋 與 竹 炭 相 關 的 報 導 網 路 資 料, 了 解 其 歷 史 功 用 製 造 過 程, 進 而 對 竹 炭 有 更 深 一 層 的 了 解 並 發 現 竹 炭 和 木 炭 的 差 別 然 後 統 整 書 面 資 料, 進 而 了 解 市 面 上 最 熱 門 的 竹 炭 是 否 真 的 有 除 濕 除 臭 淨 水 功 用, 並 得 知 竹 炭 的 優 缺 點 貳 正 文 : 一 歷 史 : 雖 然 現 在 大 家 都 說 竹 炭 是 從 日 本 傳 過 來 的, 但 事 實 上 竹 炭 製 作 技 術 起 源 於 中 國 古 代, 但 竹 炭 製 品 的 應 用 文 化 則 發 源 祥 於 日 本 ( 註 一 ) 竹 炭 是 專 家 進 一 步 研 究 發 現 竹 子 構 造 中 的 組 織 在 高 溫 炭 化 後, 也 有 和 備 長 炭 相 同 的 功 能, 同 時 竹 炭 更 多 了 可 以 添 加 在 食 物 中 的 功 用, 因 此 漸 漸 地 成 為 繼 備 長 炭 之 後 另 一 項 熱 門 的 應 用 產 品 其 實 人 類 最 早 將 竹 炭 應 用 於 工 業, 是 愛 迪 生 的 歷 史 性 發 明 - 電 燈 泡, 他 使 用 竹 炭 作 為 燈 絲 的 材 料, 發 揮 其 低 含 水 率 高 導 電 度 及 適 宜 的 電 阻 等 特 性, 創 造 出 相 當 於 六 十 瓦 使 用 壽 命 可 達 八 百 個 小 時 的 電 燈 泡, 就 此 改 寫 了 人 類 照 明 的 歷 史 二 製 造 過 程 : 竹 炭 的 形 成 過 程 是 竹 子 這 種 天 然 高 分 子 化 合 物 的 受 熱 分 解 過 程 竹 炭 製 造 的 方 法 不 同, 竹 子 的 受 熱 分 解 情 況 會 有 差 異 竹 子 在 乾 餾 製 造 竹 炭 時 的 過 程 大 體 上 可 劃 分 為 4 個 階 段 1 乾 燥 : 這 個 階 段 的 溫 度 在 150 以 下, 受 熱 分 解 速 度 非 常 緩 慢, 主 要 是 竹 子 中 所 含 水 分 依 靠 外 部 供 給 的 熱 量 進 行 蒸 發, 竹 子 的 化 學 組 成 幾 乎 沒 有 變 化 2 預 炭 化 : 這 個 階 段 的 溫 度 為 150~275, 竹 子 的 熱 分 反 應 比 較 明 顯, 竹 子 的 化 學 組 成 開 始 發 生 變 化, 竹 子 中 比 較 不 穩 定 的 物 質 ( 如 半 纖 維 素 ) 分 解 生 成 二 氧 化 碳 一 氧 化 碳 1
和 少 量 醋 酸 等 物 質 以 上 兩 個 階 段 都 要 外 界 供 給 熱 量 來 保 證 受 熱 分 解 溫 度 的 上 升, 所 以 又 稱 為 吸 熱 分 解 階 段 3 炭 化 : 這 個 階 段 的 溫 度 為 275~450, 在 這 個 階 段 中, 竹 子 急 劇 地 進 行 受 熱 分 解, 生 成 大 量 的 分 解 產 物 生 成 的 液 體 產 物 中 含 有 較 大 量 的 醋 酸 甲 醇 和 竹 焦 油, 生 成 的 氣 體 產 物 中 二 氧 化 碳 量 逐 漸 減 少, 而 甲 烷 乙 烷 等 可 燃 性 氣 體 逐 漸 增 多 這 一 階 段 主 要 是 纖 維 素 和 木 質 素 分 解 放 出 大 量 的 反 應 熱, 所 以 又 稱 為 放 熱 反 應 階 段 4 鍛 燒 : 溫 度 上 升 到 450~500, 有 的 炭 種 甚 至 要 求 1000 以 上 在 這 個 階 段 依 靠 外 部 供 給 熱 量 進 行 竹 炭 的 鍛 燒, 排 出 殘 留 在 竹 炭 中 的 揮 發 物 質, 提 高 竹 炭 中 的 固 定 碳 含 量 這 時, 生 成 的 液 體 產 物 已 經 很 少 5 靜 置 : 停 止 加 溫, 等 待 溫 度 降 到 一 定 程 度 之 後 將 竹 子 倒 立, 目 的 是 為 了 讓 竹 子 受 熱 平 均 重 複 步 驟 4~6 次, 費 時 約 五 天, 當 溫 度 下 降 到 30 時 即 可 出 窯 放 置 在 窯 外 作 風 乾 的 程 序, 三 個 月 後, 竹 材 含 水 分 約 15% 再 送 進 土 窯 炭 化, 約 耗 時 15~20 天 竹 炭 就 完 成 了 三 功 用 : 1 吸 收 有 害 化 學 物 質, 利 用 微 生 物 使 其 無 毒 化 : 負 離 子 可 與 細 菌 病 毒 結 合 進 而 破 壞 其 本 身 的 結 構, 使 細 菌 和 病 毒 失 去 活 性 大 小 孔 徑 不 一 的 微 細 孔 具 有 超 強 的 吸 附 能 力, 使 竹 炭 在 空 氣 中, 能 夠 吸 收 氯 化 物 硫 化 物 甲 醛 等 有 害 的 化 學 物 質 若 放 置 竹 炭 於 自 來 水 中 則 可 以 吸 附 多 餘 的 氯 離 子 茶 垢 等 雜 質, 使 水 質 淨 化 2 供 給 天 然 礦 物 質 : 竹 炭 能 供 給 天 然 的 礦 物 質 如 鉀 鈣 鎂 鈉 鉛 鐵 銅 等 24 種 微 量 元 素 竹 子 在 天 然 的 環 境 中 成 長, 吸 收 了 多 量 的 鉀 鈉 鈣 鎂 等 可 溶 於 水 的 微 量 元 素, 在 自 來 水 中 加 入 竹 炭 時, 礦 物 質 會 溶 解 於 水 中, 使 自 來 水 變 成 含 有 天 然 礦 物 質 的 2
弱 鹼 性 礦 泉 水, 用 來 煮 飯 泡 茶 或 泡 咖 啡, 可 以 補 充 人 在 日 常 生 活 中 攝 取 不 足 的 礦 物 質 3 除 臭 : 竹 炭 有 廣 大 的 內 部 表 面 積,1 坪 (3.3m2) 使 用 3-4kg, 附 著 於 炭 表 面 的 微 生 物 可 將 臭 味 附 著 物 分 解 ( 註 二 ), 達 到 抑 菌 的 成 效 對 於 苯 酚 甲 醇 硫 化 物 氮 化 物 等 有 害 物 質 能 發 揮 吸 附 分 解 以 及 消 臭 等 功 能 4 調 濕 效 果 ( 吸 濕 放 濕 雙 重 效 果 ): 竹 炭 擁 有 相 當 好 的 調 濕 和 溫 度 調 節 的 效 果, 就 像 一 個 無 限 大 的 儲 藏 空 間 一 般 對 於 水 分 子 及 微 塵 而 言, 就 像 是 一 個 可 以 自 由 進 出 的 寶 庫, 對 濕 氣 而 言, 它 就 是 最 佳 的 藏 身 地, 環 境 的 濕 度 大 於 竹 炭 的 濕 度 時, 它 就 吸 入 濕 氣, 在 大 氣 濕 度 下 降 時, 竹 炭 就 釋 出 水 氣, 以 保 持 平 衡 5 阻 隔 有 害 電 磁 波 和 氦 氣 : 竹 炭 具 有 電 磁 波 遮 蔽 性, 質 量 輕, 耐 火 耐 熱, 化 學 穩 定 性 良 好 ( 註 三 ) 在 接 觸 身 體 較 頻 繁 的 電 器 ( 如 電 視 電 腦 微 波 爐 等 ) 周 邊, 擺 設 竹 炭, 對 電 磁 波 具 有 某 種 程 度 上 的 阻 隔 效 果, 間 接 促 進 身 體 健 康 6 遠 紅 外 線 的 溫 熱 效 果 : 經 研 究 證 實 竹 炭 能 夠 產 生 紅 外 線, 具 體 進 行 測 定, 它 產 生 的 紅 外 線 是 近 紅 外, 這 個 按 照 波 長 它 屬 於 近 紅 外 的 範 圍, 紅 外 線 被 我 們 的 人 體 吸 收 以 後, 就 會 加 快 我 們 的 血 液 循 環, 可 以 使 我 們 的 肌 肉 放 鬆 竹 炭 輻 射 遠 紅 外 線, 能 滲 透 血 管, 刺 激 身 體 各 經 絡 的 穴 道, 改 善 身 體 器 官 機 能 A 遠 紅 外 線 的 功 效 : a 在 不 造 成 心 臟 負 擔 的 情 況 下, 能 擴 張 末 稍 血 管, 促 進 血 液 循 環, 避 免 血 管 阻 塞 b 促 進 細 胞 的 新 陳 代 謝 及 組 織 的 再 生 能 力 c 促 進 機 能 活 化 性, 增 加 身 體 的 免 疫 力 與 治 癒 力 3
7 利 用 負 離 子 防 止 老 化, 以 及 淨 化 空 氣 : 竹 炭 靠 著 這 些 如 天 羅 地 網 般 的 多 孔 特 性, 能 吸 附 家 庭 中 各 種 建 材 揮 發 出 的 有 毒 氣 體, 讓 室 內 空 氣 變 得 清 新 乾 淨 竹 炭 無 論 置 於 水 中 或 空 氣 中, 會 從 多 孔 中 慢 慢 釋 出 負 離 子 ( 註 四 ) 研 究 證 實, 負 離 子 有 使 血 液 流 速 變 慢, 延 長 凝 血 時 間 的 作 用, 使 血 液 含 氧 量 增 加, 有 利 於 血 氧 的 輸 送 吸 收 和 利 用 空 氣 中 的 負 離 子 量 與 人 體 健 康 有 很 大 的 關 聯 性, 而 維 持 人 體 精 神 安 定 所 必 須 的 負 離 子 個 數 在 每 立 方 公 分 的 空 氣 中 最 少 要 有 七 百 到 一 千 個 空 氣 中 負 離 子 對 人 體 健 康 具 有 幫 助 睡 眠 鎮 靜 鎮 痛 止 咳 增 進 食 慾 刺 激 末 稍 血 液 循 環 幫 助 腸 胃 收 縮 運 動 有 利 消 化 減 少 老 化 及 淨 化 空 氣 等 作 用 近 年 來 工 業 化 的 發 展 相 當 快 速, 石 化 燃 料 與 電 氣 用 品 水 泥 建 築 物 的 大 量 使 用, 導 致 環 境 中 的 負 離 子 普 遍 不 足, 尤 其 是 被 稱 為 不 健 康 建 築 物 (Sick House) 的 水 泥 建 築 物, 會 釋 放 氡 氣 等 有 毒 氣 體, 危 害 人 體 健 康 根 據 實 驗 數 據 顯 示, 炭 類 纖 維 產 生 的 負 離 子 量 與 海 上 所 產 生 的 負 離 子 量 相 當 ( 比 森 林 地 更 多 ), 在 住 家 及 工 作 場 所 放 置 竹 炭, 可 以 增 加 空 氣 中 的 負 離 子 量, 提 供 有 益 身 心 健 康 的 生 活 空 間 A 每 立 方 公 分 空 氣 中 的 正 負 離 子 個 數 負 離 子 正 離 子 環 境 備 註 海 上 830 495 最 優 良 好 環 境 之 負 森 林 地 692 670 良 好 離 子 密 度, 每 立 市 中 心 住 101 150 差 方 公 分 空 氣 中 工 廠 53 73 最 劣 700~1000 個 臺 灣 工 業 研 究 院 ( 工 研 院 ) 資 料 8 健 康 和 美 容 上 的 應 用 用 竹 炭 製 作 枕 頭, 有 利 於 睡 眠, 竹 炭 浴 和 摻 有 竹 炭 的 美 容 霜 ( 如 竹 炭 洗 面 乳 香 皂 面 膜 ) 具 有 特 殊 的 皮 膚 護 理 功 效, 已 經 有 不 少 這 類 產 品 上 市 9 農 業 上 的 應 用 : 將 炭 加 入 土 壤, 增 加 土 壤 通 氣 性, 且 有 多 數 微 生 物 聚 集, 植 物 生 長 良 好 ( 註 五 ) 據 研 究, 使 用 竹 炭 可 以 提 高 作 物 產 量, 改 善 其 品 質 使 用 竹 炭 能 使 高 爾 夫 球 場 和 綠 地 草 坪 生 長 良 好 且 容 易 管 理 4
10 高 電 導 性 材 料 : 竹 炭 具 有 電 磁 波 屏 蔽 性 重 量 輕 耐 火 耐 熱 化 學 穩 定 性 好 等 特 點, 可 用 在 電 子 儀 器, 新 型 高 級 建 築 材 料 上, 作 為 新 型 的 材 料 竹 陶 瓷, 也 可 用 在 汽 車 航 空 上 11 煮 飯 : 與 米 同 煮 時 會 釋 出 適 量 的 天 然 礦 物 質, 經 日 本 學 者 細 川 健 次 測 出, 竹 炭 用 於 煮 飯 以 五 次 為 佳, 而 最 大 的 有 效 使 用 次 數 是 十 次, 使 自 來 水 變 成 有 如 大 自 然 泉 水 般 的 甜 美, 用 好 水 來 煮 飯, 豈 有 不 好 吃 的 道 理 ; 另 外 竹 炭 會 發 出 遠 紅 外 線 的 效 果, 讓 每 一 粒 米 均 勻 受 熱, 所 以 煮 出 來 的 飯 膨 鬆 好 吃 ; 將 竹 炭 放 進 米 缸 可 防 蟲, 並 可 保 持 米 的 新 鮮 四 與 木 炭 的 差 別 : 就 燃 燒 而 言, 竹 炭 的 含 碳 量 低, 較 不 適 合 當 作 燃 燒 的 材 料 ; 就 環 保 而 言, 竹 子 以 無 性 生 殖 方 式 生 長, 較 樹 木 快 速, 且 5 年 以 上 沒 用 的 成 熟 老 竹 就 必 須 砍 除, 促 進 竹 子 長 出 竹 筍, 加 速 竹 子 新 陳 代 謝 以 增 加 竹 子 產 量 ( 註 六 ), 更 不 必 大 量 的 砍 伐 樹 木 ; 就 所 含 物 質 而 言, 竹 炭 中 所 含 的 礦 物 質 較 木 炭 多, 對 人 類 較 有 益 處 ; 就 結 構 而 言, 竹 炭 的 多 孔 特 性 能 吸 附 較 多 的 有 害 物 質, 在 各 個 方 面 來 說, 竹 炭 優 於 木 炭 五 缺 點 : 製 造 竹 炭 的 過 程 中 需 要 大 量 的 熱, 為 了 提 供 竹 子 燃 燒 所 需 的 熱, 會 產 生 大 量 的 二 氧 化 碳 一 氧 化 碳, 加 速 溫 室 效 應, 破 壞 生 態 其 價 格 遠 比 一 般 木 炭 昂 貴 許 多, 約 是 一 般 木 炭 的 十 倍, 而 且 製 造 過 程 繁 複 需 要 大 量 的 人 力 與 時 間 参 結 論 : 竹 炭 有 很 多 優 點, 能 夠 使 我 們 的 生 活 更 健 康, 在 高 度 工 業 化 都 市 中 能 夠 有 良 好 的 生 活 品 質 在 製 作 報 告 的 過 程 中, 最 麻 煩 的 莫 過 於 整 理 繁 雜 的 資 料, 不 過 也 因 為 如 此, 使 我 們 對 竹 炭 有 更 深 層 的 了 解 竹 炭 在 製 造 過 程 中 會 是 放 大 量 的 二 氧 化 碳, 如 果 能 設 法 將 其 改 善, 我 相 信 更 環 保 且 如 果 能 夠 將 竹 炭 的 功 用 大 範 圍 的 使 用 到 國 內 的 溪 水 淨 化 或 建 築 材 料 中, 進 而 改 善 我 們 生 活 減 少 生 活 中 的 有 害 物 質, 並 設 法 降 低 其 價 格, 使 其 能 普 遍 用 於 每 戶 人 家 中, 發 揮 竹 炭 的 最 大 功 用 肆 引 註 資 料 5
( 註 一 ) LINKSTAR 鴻 橋 國 際 http://www.linkstar-hk.com/efficacy.html 2009/03/01 ( 註 二 ) 洪 崇 彬 (2004/06) 木 竹 炭 在 生 活 上 的 應 用 林 業 研 究 專 訊,11( 第 三 期 ) ( 註 三 ) 林 裕 仁 黃 國 雄 王 瀛 生 (2003/06) 淺 談 竹 炭 之 生 產 與 利 用 林 業 研 究 專 訊,10( 第 三 期 ) ( 註 四 ) 竹 炭 五 大 功 能 http://www.miti.com.tw/healthy/introduce.htm 2009/03/01 ( 註 五 ) 洪 崇 彬 (2004/06) 木 竹 炭 在 生 活 上 的 應 用 林 業 研 究 專 訊,11( 第 三 期 ) ( 註 六 ) 木 炭 和 竹 炭 http://www.etoe.com.tw/bamboo/index.htm 2009/03/02 6