52 2014 5 497 生質物 後化石世代的 重要能源與工業原料 18 生質物與生質能源 biomass R P Ratio 150 100 50 0 54.2 63.6 [1] [1] [1] [2] 1 BP Statistical Review of World Energy June 2012 2 Joint Report OECD NEA and IAEA (Uranium 2007) RP Ratios : Reserve lifetime 112 100
合 作 光 用 生質能電廠 RDF 製造廠 紙廠 源 汙水廠 能 生質燃料 製造廠 生 質 生質物的碳利用循環 可應用於工業或能源上的生質物 包 氧化碳 養分 水分等 並把空氣中的碳 括動物 植物 藻類和其他種類的生物 固定在其結構中 當生質物應用於產生能 最簡單的應用 如利用獸力農耕或研磨穀 源 燃燒後所排放的二氧化碳又可被其他 物 利 用 柴 薪 取 暖 或 提 供 煮 食 所 需 的 熱 生質物吸收 因此形成碳應用的永續循環 能 利用微生物分解禽畜糞便而產生甲烷 目前全球生質燃料的主要應用方式包 氣等 以植物來說 其組成包括糖 澱粉 括把含有油脂類的生質物 如黃豆 油菜 油脂 木質素 纖維素 半纖維素等 都 籽 向日葵籽 油棕果等 萃取出油脂再 可以提供能源或工業原料 經過轉酯化成為甲基酯 生質柴油 用 近年來 在極端氣候與溫室效應 化 以替代化石柴油 把生質物 如甘蔗 玉米 石燃料逐年用罄等情況下 科學家把未來 甜菜 木薯等內所含的糖或澱粉分離出來 能源與工業原料的希望 寄託在可永續經 再用生物發酵法生產酒精 生質酒精 營的生質物上 面對後化石世代的原料與 用以替代化石汽油 而主要由木質素 纖 能源需求 具有與化石原料類似有機組成 維素 半纖維素等組成的玉米稈 玉米穗 的生質物 無疑將成為接替化石原料 維 軸 甘蔗渣等殘渣 則透過直接燃燒提供 持人類生活需求相當重要的選項 工廠所需的熱能或電能 生質物用於能源之所以被稱為 永續 然而前述的生質物應用 有與人爭糧 能源 主要在於其 碳中和 的特性 與糧爭地 土地利用永續性等問題 於是 生質物尤其是植物成長過程中 會吸收二 科學家在考量與糧食區隔及永續使用的前 面對後化石世代的原料與能源需求 具有與化石原料類似有機組成的生質物 無疑將成為接替化石原料 維持人類生活需求相當重要的選項 科學發展 2014 年 5 月 497 期 53
54 2014 5 497 1 2 3 轉換的契機 10 定置型生質熱電 第一代生質燃料 含糖或澱粉的農業作物 運輸用生質燃料 直接燃燒 : 物理轉換 : RDF - 5 Solid Refuse Derived Fuel 非糧食農業作物 90 生質物熱化學轉換 第二代 第三代生質燃料 木質纖維素 藻類 H 2, CO, CH 4 氣化產製合成氣 :
直接燃燒物理轉換熱化學轉換生物化學轉換 固體廢棄物 生質資材 有機物 能源作物 有機廢棄物 直接燃燒 破碎 分選乾燥 造粒 焙燒 裂解 氣化 化學轉換 生物轉換 固態衍生燃料 生質煤炭 生質油品 合成燃氣 生質柴油 酒精汽油 沼氣 氫氣 焚化爐 燃燒爐 燃燒機 鍋爐 引擎 燃料電池 定置型生質燃料 ~~~ 熱能 電能 機械能 ~~~ 運輸型生質燃料 10 ~ 20 %* ~ 30 %* ~ 34 %* ~ 42 %*(IGCC) * 概估發電效率 原子比 (H / C) 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 Paraffins Olefin Diesel Heavy oil #1 #3 液態燃料, 480 #2, 350, 490 RDF-5 固態燃料, 300 0.00 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 原子比 (O / C) 2014 5 497 55
56 2014 5 497 透過燃燒程序直接把生質物中可燃成分的化學能轉換為熱能, 是生質能源主要的應用方式 生質物熱化學轉換技術 250 300 50 30 3 70 wt 19 22 MJ kg 90 400 500 3 50 wt 20 MJ kg
生質廢棄物快速裂解產油技術 農業廢棄物快速裂解產油技術 800 Fischer Tropsch F - T F - T 2 1 3 2014 5 497 57
58 2014 5 497 生質物 生質燃料及原料製造廠 2 3 CO 2 H 2 O C 2 H 5 OH 99.5 wt
1 2 0 1 3 3 BioBasedDigest 生質物的永續發展 致謝 103 103 - D0108 萬皓鵬 深度閱讀資料 2010450 34-43 2010 208 120-131 201184 25-39 2014 5 497 59