組 別 第 三 組 指 導 老 師 黃 永 慈 組 員 名 單 工 作 分 配 醫 電 延 修 49527901 蘇 勁 宇 上 台 報 告 簡 報 製 作 電 資 四 甲 49628907 黃 孝 猷 資 料 ( 書 面 ) 簡 報 製 作 資 工 四 乙 496g0007 柯 琮 竣 資 料 ( 網 路 ) 報 告 撰 寫 資 工 四 乙 496g0092 林 建 志 資 料 ( 網 路 ) 報 告 撰 寫 資 工 三 甲 497g0903 蘇 育 正 資 料 ( 網 路 ) 報 告 撰 寫 自 控 一 乙 498l0049 陳 冠 均 簡 報 製 作 1
目 錄 前 言... 3 何 謂 生 質 能 源... 3 生 質 能 源 的 重 要 性... 4 生 質 能 源 種 類... 4 替 代 能 源 種 類... 5 生 質 能 技 術 的 種 類... 8 生 產 效 率... 9 溫 室 氣 體 排 放 與 一 般 燃 料 比 較... 9 生 質 能 源 所 造 成 的 影 響... 10 生 質 能 源 於 國 內 外 的 發 展... 11 結 語... 12 參 考 資 料... 12 2
前 言 地 球 上 的 石 油 是 有 限 的, 人 類 長 期 以 來 大 量 使 用 石 油 燃 料, 雖 然 提 高 了 生 活 品 質, 可 是 也 產 生 出 大 量 的 溫 室 氣 體, 不 但 汙 染 環 境, 更 是 造 成 氣 候 變 遷 全 球 暖 化 等 負 面 問 題, 若 這 些 問 題 不 能 有 效 地 解 決, 或 許 人 類 不 用 等 到 石 油 耗 盡 的 時 候, 就 已 經 被 異 常 的 氣 候 給 拖 垮, 尋 找 替 代 能 源 變 成 目 前 人 類 重 要 的 課 題 人 類 近 年 來 積 極 尋 找 可 代 替 能 源 來 取 代 石 油 燃 料, 從 無 碳 能 源 的 太 陽 能 水 力 風 力 等 運 用 和 生 質 能 源 的 發 展, 來 取 代 石 油 燃 料 的 使 用 當 有 效 的 運 用 這 些 替 代 能 源, 不 但 可 以 大 幅 降 低 人 類 對 於 石 油 的 依 賴 性, 也 可 以 對 環 境 污 染 等 問 題 有 了 有 效 的 改 善 何 謂 生 質 能 源 生 質 能 源 是 一 種 再 生 能 源, 與 太 陽 能 風 能 一 樣 有 取 之 不 盡, 用 之 不 竭 的 特 性, 經 由 生 質 物 經 轉 換 獲 得 的 可 利 用 能 源, 也 是 目 前 人 類 唯 一 可 以 製 造 的 能 源 生 質 能 源 主 要 是 由 植 物 轉 化 而 來 的, 植 物 的 生 質 物 是 目 前 所 知 能 提 供 生 質 燃 料 的 可 靠 來 源, 也 是 為 一 能 提 供 足 夠 的 液 態 燃 料 的 穩 定 源 頭 生 質 燃 料 的 生 產, 除 了 經 濟 效 益 外, 也 為 了 取 代 高 溫 室 氣 體 排 放 的 石 油 燃 料, 以 降 低 對 環 境 的 污 染 生 質 能 的 構 造 主 要 是 由 纖 維 素 半 纖 維 素 和 木 質 素 所 組 成 廣 義 的 生 質 物 的 種 類 非 常 多, 依 據 各 種 生 質 物 的 物 理 與 化 學 特 性 密 集 度 與 經 濟 性 的 不 同, 而 有 所 不 同 的 轉 換 與 應 用 生 質 能 源 的 運 用 也 相 當 多 元 化, 最 常 見 的 就 是 直 接 燃 燒 或 是 與 不 可 再 生 燃 料 如 煤 炭 燃 料 油 或 是 天 然 氣 等 混 合 燃 燒 產 生 蒸 氣 與 電 力 ; 或 是 生 質 柴 油 與 酒 精 汽 油 可 以 做 為 汽 車 燃 料 ; 更 先 進 的 如 生 質 氫 氣, 可 以 供 應 燃 料 電 池 產 生 電 力 第 一 代 生 質 燃 料, 大 多 數 來 自 油 脂 性 澱 粉 或 醣 類 等 糧 食 作 物, 這 種 生 質 燃 料 的 存 在, 引 發 的 糧 食 與 能 源 的 話 題, 依 然 備 受 爭 議, 因 此 許 多 研 究 朝 向 了 第 二 代 與 第 三 代 的 生 質 燃 料 作 為 主 要 的 發 展 方 向, 這 類 生 質 燃 料 主 要 是 纖 維 素 半 纖 維 素 和 木 質 素 為 主 的 生 質 物, 或 是 以 生 質 廢 物 為 主 的 料 源, 經 過 生 質 物 轉 換 成 生 質 燃 料 3
生 質 能 源 的 重 要 性 目 前 人 類 所 依 賴 的 石 化 燃 料, 在 工 業 革 命 後 開 始 大 量 燃 燒 使 用, 再 加 上 近 年 來 科 技 的 進 步, 大 大 增 加 了 石 化 燃 料 的 開 採, 所 以 蘊 藏 量 正 迅 速 的 減 少 未 來 伴 隨 這 開 發 中 的 國 家 迅 速 的 發 展, 石 油 消 耗 量 必 會 再 大 幅 提 升, 固 燃 油 價 格 的 飆 漲 是 可 以 預 期 的, 對 全 球 經 濟 的 影 響 與 衝 擊 也 是 在 所 難 免 伴 隨 著 內 燃 機 的 增 加, 二 氧 化 碳 與 甲 烷 等 氣 體 造 成 地 球 溫 室 效 應 的 問 題 越 來 越 嚴 重, 在 石 化 能 源 即 將 耗 盡 與 二 氧 化 碳 排 量 受 限 制 的 情 況 下, 生 化 柴 油 的 構 想 才 漸 漸 受 到 重 視 生 質 能 最 大 的 優 點 是 可 再 生 性, 以 生 化 柴 油 為 例, 只 要 可 以 不 斷 的 種 植 植 物 油 脂 的 作 物, 就 不 斷 會 有 的 新 天 然 油 脂 產 生, 再 轉 化 為 新 的 生 化 柴 油, 只 要 循 環 存 在, 就 不 怕 沒 有 能 源 生 質 能 源 種 類 牲 畜 的 糞 便 : 動 物 糞 便 畜 牧 業 排 泄 物 發 酵 轉 化 的 沼 氣 農 作 物 的 殘 渣 : 油 料 作 物 糖 質 作 物 澱 粉 作 物 薪 柴 : 木 材 製 糖 農 作 物 : 將 醣 類 作 物 轉 化 為 乙 醇 城 市 的 垃 圾 : 燃 燒 垃 圾 所 產 生 的 電 力 水 生 的 植 物 : 藻 類 能 源 的 作 物 : 大 豆 油 菜 向 日 葵 甘 蔗 等 提 煉 出 生 質 材 油 向 日 葵 甘 蔗 燃 燒 廢 棄 物 收 割 後 稻 草 4
替 代 能 源 種 類 生 質 乙 醇 生 物 質 中, 只 要 含 有 可 發 酵 性 糖 或 是 擁 有 可 轉 變 為 發 酵 性 糖 的 原 料, 都 是 可 以 用 來 製 作 生 質 乙 醇 的 原 料 生 質 乙 醇 酒 精 含 量 低 於 10% 以 下, 可 以 運 用 在 汽 車 上, 且 汽 車 汽 車 引 擎 不 需 要 任 何 的 改 造 乙 醇 含 氧 量 高 燃 燒 效 率 高, 因 此 乙 醇 酒 精 不 只 可 以 降 低 一 氧 化 碳 與 二 氧 化 碳 的 排 放 量, 同 時 也 可 以 降 低 其 他 有 害 物 質 的 排 放, 而 且 酒 精 的 安 全 性 也 比 汽 油 高 目 前 第 一 代 生 質 酒 精 主 要 從 澱 粉 類 作 物 以 及 糖 類 作 物 生 產, 而 第 二 代 生 質 酒 精 以 價 格 低 廉 來 源 豐 富 纖 維 素 含 量 高 的 纖 維 作 物 或 是 農 林 廢 棄 物 作 為 生 產 原 料 提 煉 作 物 1. 糖 類 作 物 甘 蔗 甜 高 粱 熱 帶 甜 菜 利 用 水 果 中 的 糖 分 發 酵 製 成 水 果 酒 是 最 原 始 的 酒 精 製 造 方 法 資 料 來 源 from: http://blog.roodo.com/energytech/archives/5910723.html 2. 澱 粉 類 作 物 玉 米 番 薯 樹 薯 先 透 過 蒸 煮 方 式, 破 壞 植 物 組 織, 釋 放 儲 藏 在 植 物 細 胞 內 的 澱 粉 粒 然 後 再 經 過 糖 化 過 程, 將 澱 粉 質 原 料 轉 化 為 糖, 之 後 才 進 入 糖 蜜 醱 酵 製 程, 經 由 生 物 分 解 發 酵 而 產 製 酒 精, 逐 步 生 產 出 作 為 交 通 燃 料 用 之 酒 精 汽 油 5
圖 片 來 源 from: http://blog.roodo.com/energytech/archives/2636895.html 3. 纖 維 作 物 生 牧 草 柳 枝 稷 使 用 生 物 化 學 方 法 將 含 有 木 質 纖 維 素 多 醣 體 之 原 料 分 解 成 單 醣 體, 再 予 以 醱 酵 成 乙 醇 等 圖 片 來 源 http://blog.roodo.com/foodno1/archives/3883517.html 4. 其 他 藻 類 海 藻 主 要 組 成 中 的 纖 維 素 與 海 藻 多 醣, 理 論 上 都 可 以 利 用 多 種 不 同 的 水 解 酵 素, 降 解 為 微 生 物 可 以 利 用 於 發 酵 生 產 乙 醇 的 基 礎 物 質 6
圖 片 來 源 http://ejournal.stpi.narl.org.tw/nsc_index/journal/ej0001/9904/9904-04.pdf 生 質 柴 油 又 稱 為 生 物 柴 油, 採 取 各 種 植 物 性 或 動 物 性 的 油 脂 作 為 原 料, 經 過 轉 酯 化 反 應 中 和 水 洗 及 蒸 餾 之 後 所 形 成 的 一 種 甲 酯 燃 料, 由 於 生 質 柴 油 具 有 生 物 可 分 解 性 無 毒 燃 燒 後 所 產 生 氣 體 污 染 性 低 不 增 加 大 氣 二 氧 化 碳 之 淨 值 等 特 點, 可 直 接 代 替 石 化 柴 油 或 混 合 石 化 柴 油 使 用 用 化 學 方 式 來 改 變 植 物 油 製 造 生 質 柴 油 所 消 耗 的 能 量 遠 比 將 玉 米 蒸 餾 成 乙 醇 小, 但 成 本 較 高 產 量 也 較 低 提 煉 的 作 物, 德 國 使 用 的 是 油 菜 籽 油, 美 國 以 大 豆 製 造 生 質 柴 油, 印 度 在 最 近 也 在 其 土 地 大 量 的 種 植 痲 瘋 樹 ( 又 名 亮 桐 ), 所 結 的 果 實 含 油 量 也 很 高, 美 國 內 華 達 大 學 的 三 位 學 者 研 究 發 現, 由 咖 啡 渣 提 煉 生 質 柴 油 相 對 的 簡 單, 提 煉 出 的 燃 料 用 以 引 擎 發 動 時 還 會 有 咖 啡 香, 提 煉 後 的 剩 渣 也 可 以 當 作 肥 料 其 他 像 花 生 棉 子 紅 花 子 葵 花 子, 椰 子 與 油 棕 等 也 都 是 被 用 來 提 煉 成 生 質 柴 油 的 作 物 7
圖 片 來 源 from: http://blog.roodo.com/energytech/archives/5540713.html 生 質 能 技 術 的 種 類 直 接 燃 燒 技 術 : 把 廢 棄 物 直 接 燃 燒 產 生 熱 能 來 發 電, 如 垃 圾 焚 化 廠 物 理 轉 換 技 術 : 把 廢 棄 物 經 分 選 打 碎 乾 燥 混 合 添 加 劑 和 成 型 等 過 程, 製 成 固 態 衍 生 燃 料 熱 轉 換 技 術 : 直 接 燃 燒 生 產 蒸 氣, 或 以 氣 化 裂 解 方 式 產 生 合 成 燃 氣 或 燃 油 化 學 / 生 物 轉 換 技 術 : 如 經 發 酵 酯 化 等 程 序 產 生 酒 精 汽 油 沼 氣 或 生 質 柴 油 ; 或 利 用 生 物 菌 種 等 方 法 產 生 氫 氣 甲 醇 等 燃 料 8
生 產 效 率 投 入 產 出 化 石 燃 料 玉 米 乙 醇 1 1.3 甘 蔗 乙 醇 1 8 生 質 柴 油 1 2.5 纖 維 素 乙 醇 1 2~36( 視 生 產 方 法 而 定 ) 溫 室 氣 體 排 放 與 一 般 燃 料 比 較 汽 油 玉 米 乙 醇 減 少 2.44 1.94 22% 汽 油 甘 蔗 乙 醇 2.44 1.08 56% 汽 油 生 質 柴 油 2.8 0.91 68% 汽 油 纖 維 素 乙 醇 2.44 0.23 91% 單 位 : 公 斤 / 公 升 9
生 質 能 源 所 造 成 的 影 響 大 量 種 植 玉 米 等 作 物 需 要 大 量 的 施 灑 化 學 肥 料 農 藥 等 會 也 會 對 原 本 的 土 地 造 成 負 荷, 而 將 原 本 用 於 飼 料 或 者 用 於 食 用 的 農 產 品, 用 於 加 工 生 產 生 質 燃 料, 造 成 農 作 物 的 不 足, 價 格 上 漲, 間 接 地 導 致 了 乳 製 品 肉 類 雞 蛋 奶 酪 等 產 品 的 價 格 也 上 漲 全 球 物 價 飆 漲, 所 有 的 天 然 資 源 都 在 漲 價, 分 析 師 在 曾 警 告, 來 自 食 品 飼 料 和 燃 料 三 方 面 對 農 作 物 的 需 求 混 合 在 一 起, 造 成 了 對 農 產 品 需 求 暴 增 全 球 穀 物 存 量 已 經 跌 到 1982 年 以 來 的 最 低 水 準 很 多 人 擔 心 這 將 引 發 糧 食 危 機 造 成 糧 價 暴 漲 最 主 要 的 原 因 是 因 為 政 策 大 量 補 助 生 質 燃 料 造 成 農 產 品 的 價 格 飆 漲 在 美 國,2006 年 有 14% 的 玉 米 收 成 都 被 用 在 生 質 燃 料 上 這 些 政 策 也 連 帶 影 響 了 黃 豆 的 生 產, 因 為 農 民 為 了 政 府 的 補 助, 紛 紛 改 種 玉 米 為 了 滿 足 先 進 國 家 的 減 碳 目 標, 巴 西 印 尼 阿 根 廷 等 農 業 國 家 大 面 積 濫 砍 林 地, 闢 出 農 地 種 植 大 豆 小 麥 甘 蔗 棕 櫚 和 玉 米 等 能 源 作 物, 產 出 歐 美 政 府 所 獎 勵 使 用 的 生 質 汽 油 和 生 質 柴 油, 破 壞 了 生 態 的 平 衡 將 糧 食 轉 換 成 燃 料 所 需 要 的 成 本 太 大, 因 此, 紐 約 時 報 呼 籲 Food before fuel, 要 求 美 國 政 府 嚴 格 檢 視 玉 米 乙 醇 對 糧 食 供 應 的 衝 擊, 停 止 補 助 玉 米 乙 醇, 並 要 求 各 國 跟 進 玉 米 田 10
生 質 能 源 於 國 內 外 的 發 展 國 內 在 日 據 時 代 時 期, 日 本 殖 民 政 府 要 求 台 灣 農 民 全 面 種 植 蓖 麻 子, 用 以 榨 油 供 給 日 本 皇 軍 軍 機 作 為 燃 料 使 用 2004 年 在 嘉 義 縣 建 造 我 國 首 座 生 質 柴 油 工 廠 由 經 濟 部 能 源 局 技 術 輔 導, 採 用 黃 豆 油 菜 籽 油 及 葵 花 籽 油 為 原 料 來 製 造 生 質 柴 油, 其 年 產 量 可 達 3,000 公 噸 我 國 農 委 會 於 2005 年 進 行 農 業 試 驗, 由 耐 斯 集 團 的 劍 湖 山 世 界 公 司 向 台 糖 承 租 土 地, 依 照 季 節 的 不 同 大 量 種 植 向 日 葵 以 及 油 麻 菜 籽 等 作 物 作 物 開 花 後, 將 採 收 的 種 子, 送 到 工 廠 加 工 成 生 質 柴 油 從 生 產 製 造 到 使 用, 每 個 環 節 都 有 詳 細 記 錄, 以 提 供 政 府 參 考 農 委 會 並 計 劃 在 宜 蘭 縣 雲 林 縣 及 台 南 縣 休 耕 地, 種 植 黃 豆 菜 籽 葵 花 籽, 以 供 生 產 生 質 柴 油 環 保 署 也 資 助 全 國 13 縣 市 的 公 車 以 及 垃 圾 車 使 用 生 質 柴 油 替 代 石 化 柴 油, 台 北 縣 ( 現 新 北 市 ) 於 2005 年 10 月 採 用 B20 混 合 柴 油 (20% 生 質 柴 油,80% 石 化 柴 油 ) 供 部 分 公 車 與 垃 圾 車 使 用 國 外 印 度 大 量 種 植 痲 瘋 樹, 與 英 國 石 油 公 司 合 作 中 國 開 始 研 究 痲 瘋 樹 的 種 苗 與 栽 種 美 國 著 手 研 發 纖 維 素 乙 醇 ;2017 年, 運 輸 燃 料 20% 需 來 使 用 生 質 能 源 印 尼 於 2006 年 將 500 萬 公 頃 的 林 地 轉 種 痲 瘋 樹 等 能 源 作 物 巴 西 大 量 生 產 甘 蔗 乙 醇, 且 外 銷 泰 國 將 在 2012 年 讓 所 有 汽 車 用 油,10% 由 生 質 能 源 供 應 德 國 規 定 全 國 石 化 柴 油 需 加 5% 生 質 柴 油 11
結 語 在 石 油 危 機 以 及 全 球 暖 化 的 環 境 變 遷 情 況 之 下, 開 發 生 質 能 源 是 必 經 之 路, 但 也 要 提 高 生 質 燃 料 作 物 轉 換 成 生 質 能 源 的 效 率, 以 及 降 低 其 碳 排 放 量, 生 產 生 質 能 源 才 有 其 意 義 開 發 新 的 替 代 燃 料, 例 如 : 纖 維 性 乙 醇, 這 種 燃 料 可 以 使 人 類 將 飼 料 食 品 的 生 產 與 燃 料 生 產 分 開, 避 免 缺 糧 的 危 機 在 新 能 源 所 產 生 的 糧 食 衝 擊 下, 如 何 去 取 得 一 個 良 好 的 平 衡 點, 也 是 未 來 值 得 關 注 的 話 題 在 新 能 源 的 開 發 與 應 用 的 發 展, 將 是 定 義 人 類 未 來 的 走 向, 未 來 科 技 進 步 的 定 義, 將 不 是 不 計 任 何 代 價 的 進 步, 而 是 要 在 開 發 科 技 的 同 時 降 低 能 源 消 耗 並 取 得 同 樣 的 或 是 更 好 的 效 果, 也 就 是 高 效 能 時 代 期 待 著 未 來 有 更 多 的 替 代 能 源 發 現 與 發 展, 而 不 是 繼 續 消 耗 地 球 的 生 命 力 參 考 資 料 書 面 1. 國 家 地 理 雜 誌 玉 米 變 能 源 網 路 2. 天 下 雜 誌 網 站 http://www.cw.com.tw 3. 生 質 能 源 作 物 之 開 發 與 潛 http://goo.gl/4gkki 4. 生 質 能 源 介 紹 http://goo.gl/ocm0t 5. 台 灣, 亦 趕 上 生 質 燃 料 http://goo.gl/yfj0e 6. 生 質 能 源 介 紹 http://goo.gl/zbsxj 7. 美 專 家 認 為 應 在 荒 地 種 植 專 門 植 物 生 產 纖 維 素 乙 醇 http://goo.gl/ur4ku 12