防疫與廚餘之戰09》廚餘轉發電威力強,日投250公噸廚餘,預估年產六萬家戶用電

防疫與廚餘之戰09》廚餘轉發電威力強,日投250公噸廚餘,預估年產六萬家戶用電

因應防堵非洲豬瘟,廚餘去化議題成為討論焦點。除了堆肥之外,廚餘投入生質能源發電,也引發各界關注。屏東科技大學環境工程與科學系系主任郭文健表示,國外在二、三十年前就開始嘗試,主要以過期食品投入,目前已有超過一萬七千座生質能源產氣廠。

台灣生質能源起步較晚,包含已興建完成及完成BOT者共有三廠,其中台南於2017年打造廚餘沼氣發電系統,但該系統僅能投入生廚餘。台中外埔於2018年蓋好國內首座生質能源廠,預計於今(2019)年六月運轉,目前也以生廚餘為主,預計每七公升廚餘可發一度電。

桃園市生質能中心BOT案已招商簽約,預計2021年7月前正式營運,將是國內目前唯一可投入生、熟廚餘(豬隻所食廚餘)的生質能源廠,預估一天可處理250公噸廚餘量,同時投入枯枝落葉、木屑等,預計一年可產兩億度電,可供六萬家戶民生用電。

傳統堆肥為「好氧呼吸」,生質能採「厭氧消化」轉換成能源

國內對於廚餘的去化分為兩類,生廚餘(即人類無法食用的的食材,例如:果皮葉菜類、骨頭硬殼類)會拿去作堆肥;熟廚餘(即人類可以食用的食材,例如:任何吃剩的熟食、罐頭、調味料)大多則是由養豬業者拿去餵豬。而目前生廚餘做堆肥,使用的方法即是「傳統堆肥法」。

傳統堆肥法,主要是利用好氧(喜歡氧氣)的微生物,將有機質材料進行分解和代謝作用,以達到適合作物生長的狀態。各鄉鎮公所或是私人堆肥場,目前皆使用這樣的方式處理廚餘。而國內有一項新的廚餘處理方式,是透過「厭氧消化」分解有機質材料,讓微生物在缺乏氧的狀態下進行分解,並且將分解過程中產生的氣體拿來當作再生能源利用。這個轉化過程為「生質能源」,也是目前廚餘除了傳統堆肥之外,另一個討論熱烈的處理方式。

國際能源總署(International Energy Agency; IEA)對生質能(Bioenergy)定義為直接利用生質物(Biomass)當作燃料,或經處理轉換產生液態或氣態之能源。至於生質物則泛指所有從植物或動物而來的有機物,具備可再生性資源;其來源包含林木、農業作物、草本與木本能源作物、城市有機廢棄物及糞肥(IEA, 2012)。我國「再生能源發展條例」則將生質能定義為「指農林植物、沼氣及國內有機廢棄物直接利用或經處理所產生之能源」。

廚餘厭氧消化設備(台中市環保局提供)

國內目前運轉兩座生質能源廠,以生廚餘為材料

目前國內生質能源廠的研究,主要將生廚餘、枯枝落葉、木屑等「有機廢棄物」做再利用,產生能源。以台中外埔國內首座生質能源廠為例,生廚餘會被送到專門的處理廠進行前處理,將塑膠袋、刀叉等等不能做利用的東西挑撿出來;再來是進行破碎,將廚餘破碎至漿;之後是酸化,培養出厭氧菌喜歡的環境;然後厭氧菌就會開始消化分解廚餘,同時也產生沼氣;而取出的沼氣(也就是甲烷)經過脫硫設備純化之後,就能供發電使用。

學者:熟廚餘更適合厭氧發酵,但過去用於養豬少研究

屏東科技大學環境工程與科學系系主任郭文健表示,其實熟廚餘比生廚餘更好做厭氧發酵,目前國內研究生質能源普遍使用生廚餘研究,是因為熟廚餘有好的去化管道,養豬業者會付錢購買熟廚餘,而生廚餘是「銷不掉」的廢棄物,於是拿生廚餘來做研究。

郭文健解釋,微生物喜歡營養均衡,生廚餘多為果菜類,纖維多、碳水化合物少,而熟廚餘有麵有飯,碳水化合物豐富,也有蛋白質在裡面,對於能源產能來說,貢獻是遠比生廚餘有更好的條件的。他進一步說明,使用廚餘做生質能源,來源不能夠太單一。除了果菜類的生廚餘之外,營養成分更多的熟廚餘、鳥禽牲畜的糞便等等都該納入其中,「讓微生物吃多種食物,也讓多元有機質(生熟廚、糞便)一併消化。」

郭表示,厭氧發酵主要是創造適當的環境。必須在密閉的空間裡運作,不能有氧的接觸,再來是需要攪拌,不讓廚餘產生沈澱,並且計算好每天進多少料(廚餘),合理的負荷條件讓微生物維持穩定性,對分解過程越好,收到的產氣、發電的效益就會越高。

廚餘破碎、研磨等程序 (屏科大環境工程與科學系系主任郭文健提供)

台灣廚餘湯水多,需做在地調整

目前國內廚餘做生質能源的技術和討論越來越多,郭表示,除了硬體設備之外,軟體的管理也是同時得思考的。像是德國或是丹麥,在二、三十年前就開始做,目前已有超過一萬七千座生質能源產氣廠。國外的廚餘主要來自過期食品,台灣廚餘的性質湯湯水水,那麼後續做生質能源處理也會有一些地方需要調整、在地化,除了設備上的跟進之外,師法國外在調整操作、操作維護以及管理的經驗,也是值得台灣學習的一環。

台灣三生質能源廠陸續啟動,台中、台南投入生廚餘發電

而國內各地也有生質能源廠的相關計畫。台中外埔於去年蓋好國內首座生質能源廠,目前主要以生廚餘做研發,因應非洲豬瘟廚餘去化問題,正在研擬廠區設備是否能做熟廚餘處理。台中市環保局表示,目前評估狀況,若是購置撈油、去污等前期淨化設備,熟廚餘應該是可以透過生質能源廠去化。

外埔生質能源廠目前正在進行第一階段的建置,每日能夠處理80公噸的廚餘量,未來第二階段建置完畢,全廠廚餘去化的能量可達到每日160噸,計劃在今年六月開始運轉。預估每一桶七公升廚餘可產生一度電,每噸生廚餘可以產出約142度電。

台南市環保局於2017年與工業技術研究院(以下簡稱工研院)綠能所合作,打造台南首座廚餘沼氣發電示範系統,利用生廚餘產製沼氣發電。不過工研院表示,此系統因為需要水分少、成分穩定的廢棄物來源,目前利用的是生廚餘做示範研究,並沒有使用到熟廚餘去做發電或其他綠能的發展,目前也尚未有利用熟廚餘發電的相關規劃。

桃園生質能中心可消化熟廚餘,預計年供應六萬家戶民生用電

桃園市生質能中心BOT案已招商簽約,預計110年7月前正式營運。桃園市環保局簡任技正呂明錡說明,該生質能中心預估一天可處理250公噸廚餘量,對照桃園市每天廚餘量150公噸,未來可完全處理市內的廚餘量。

桃園市生質能中心也將是國內唯一可放入熟廚餘的生質能源廠,除生、熟廚餘外,另將再加入枯枝落葉、木屑等,預估每年可生產兩億度電力,供應六萬家戶用電量。

郭文健表示,堆肥因為本身的附加價值低,若是用大型且集中的堆肥場,回收廚餘進來和運送堆肥產品出去的輸送成本太高,因此若是使用堆肥,應採取分散式、在地化。而生質能源廠因為處理複雜,流程層次比堆肥技術高,建議在大都會區,例如台北市和新北市,廚餘產生量大、投入資源也較多的地方,就是設置集中生質能源中心的適合地點。

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