2019-12-31|作者:環境資訊中心/孫文臨

看好「黑金產業」 林試所打算推生物炭標章、建立分級認證機制

人類使用竹子的歷史悠久,從早期的竹簡、竹簍到當代的竹筷、竹籤,竹材,生長快速、可塑性高,然而加工後的餘料易遭棄置或焚燒造成空氣污染。台灣的林業、竹業每年大約產生120萬噸的廢料,農委會林試所配合「循環經濟」政策,將廢料變成「農業加工剩餘資材」,轉化成生物炭,可以改良土壤、延長肥力,也成為改善空污、抵抗氣候變遷的利器。

不過,國內生物炭技術剛剛起步,尚未建立完善使用機制,導致部分農友在缺乏專業知識的情況下,自行燒製、使用生物炭,反而導致土地鹼化、肥力下降。林試所研究員林裕仁就提醒,生物炭原料不同、品質各有差異,應在確認土讓狀況與作物需求後再行使用,且避免過度濫用。而林試所未來也將規劃生物炭的操作手冊,供使用者參考之外,還要建立生物炭標章與分級認證機制。

落實循環經濟的生物炭 可改良土壤、提高生長、抵抗氣候變遷的「黑暗物質」

生物炭(Biochar)泛指將有機物經不完全燃燒的情況,經熱裂解(Pyrolysis),產生乾餾液(為酸性,也稱醋液)、焦油等液體,與一氧化碳等氣體,而剩餘的炭化固體即為生物炭。人工的生物炭相當常見,例如烤肉用的木炭、淨化水質的竹炭都算是生物炭;自然界產生的生物炭則多來自森林大火。

國立中興大學森林學系副教授吳耿東表示,其實任何植物都能作成生物炭,但是草本植物本身含碳量低,作成生物炭沒有效益,此外,「製成生物炭也要符合國際使用標準。」他說,木炭與竹炭的製作來源單純,標準化製程統一,然而農業的剩餘資材就包含枯倒木、加工餘料等多種不同種類的木頭、稻殼、菱角殼等,因此情況相對複雜。

「為了降低成本也會混燒,因此剩餘資材所製成的生物炭,主要用於改良土壤,混和肥料。」吳耿東表示,生物炭的特性是其表面有許多的微小孔隙,「這些孔隙讓水分、養分、微生物、菌種得以保存在裡面,提高pH值、陽離子交換能力(CEC)、保水能力(WHC),在化學及生物上擁有較好的抵抗性,土壤肥份也不容易流失。」

吳耿東指出,孔隙的大小很重要,太大太小都不行,「竹炭之所以可用來淨化水質、淨化空氣是因為竹炭的孔隙非常細小,吸附了物質以後就不會再釋放出來,但是入土的農用生物炭必須要能適時地釋放肥份和水分。」因此,雖然竹炭價格較高,但對於土壤改質未必有幫助。根據他的研究,燒製溫度愈高,生物炭的孔洞就愈小,最適當的溫度大約在400~600度之間。

屏東科大水土保持系教授簡士濠團隊,嘗試把生物炭跟肥料混合使用,用風倒木做成的生物炭與豆粕渣堆肥,依照不同比例混合成粒狀肥,經過一年的試驗發現,生物炭可減緩肥料硝化的速度,維持鉀濃度、氨態氮、硝酸態氮更長的時間,磷也會持續上升維持土壤肥力,「可以從一年兩次肥,改為一年一次,不同的生物炭,結合不同的肥料,能創造多元的生物炭應用。」

除了作為土壤改良,吳耿東說,生物炭也有助於抵抗氣候變遷,「原先這些有機物分解後會將吸附的碳逸散回到大氣,但當他以固碳的方式儲存在土壤中就能變成負數的碳循環。」他表示,生物炭在自然環境下的半衰期為1400年,可成為長期碳匯,降低碳排量。

下個四年:建立生物炭使用指引、打通產銷通路 串聯黑金循環經濟前後端

林裕仁補充說明,其實傳統農法在收割後燒田,並翻入土壤中,就是一種生物炭,「不過這樣的做法缺法標準化,沒有辦法控制溫度,更會造成空污問題。」

林裕仁說,農委會2002年從竹炭輔導開始,2016年配合政策啟動循環經濟的生物炭計畫,除了要提高農業剩餘資材的使用,也要降低處理造成的負面因素,「中興大學設計的機械爐不僅可以縮短燒炭時間,也可以蒐集空污、控制溫度。」

根據了解,目前已經有外國公司接觸中興大學的研究團隊進行技術移轉,然而,台灣許多業者仍在觀望,市場機制也仍未建立,缺乏規範的草創期間,讓許多業者與農友都進退兩難。曾有負責餘料處理的再利用公司表示,因為缺乏標準規範與技術指引,「許多農友未蒙其利先受其害,錯誤的使用生物炭導致土壤肥力降低,也會讓其他農民對生物炭退避三舍。」他建議,林試所應盡快建立分級規範,並配合認證機制,讓市場更有規則。

(林試所於24日舉行「推動生物炭產業價值鏈科技成果展」。圖片來源:環境資訊中心

台灣大學森林系副教授邱祈榮也說,要推循環經濟就要思考經濟價值在哪裡,「建立市場機制跟作研究不一樣,要賺得到錢才能變成產業,如這個四年的計畫結束,台灣的生物炭年產量還沒有100噸,那這個計畫算是失敗。」他說,現在雖然有生物炭的製作與使用技術,「但業界沒有勇氣去投資,因為不知道後端的產品能否賣出去。」

邱祈榮說,生物碳不必成為獨立的新產業,而要在站在既有的農業上,「像是桃園大溪的綠竹筍產業用竹炭作加值,官田的菱角農業以菱炭再利用。」他表示,若各地有小型的燒製設備就能降低運送成本,「找到願意作的地方產銷班,做出可以社區可負擔的燒製設備,輔導其產品在市場的販售,若完成這三個工作,才能生物炭變成產業。」他說,需要解決的問題不只是燒製的技術,還包含前端的物料蒐集,後端的產品設計、科技應用與品牌營造。

林裕仁表示,過去三年林試所著力在盤點農業加工剩餘資材來源、研發新的生物炭燒製技術、測試生物炭使用方式,預計明年就會完成生物炭使用手冊,並逐步建立分級機制。林裕仁說,透過各地農改場與農會推廣輔導使用,並進而提高業者投入的意願,「雖然生物炭是好東西,但是不能氾濫使用,如果土壤原本就已經是鹼性,又加生物炭反而有負面影響,因此除了燒製技術,操作方法、品質規範都要一起跟上,未來市場發展才會穩健。」

林試所副所長吳孟玲就表示,農委會毒試所已經參考國際規範,建立了品質標準,「未來我們會設計一套認證機制,作一個專屬生物炭的標章,並把以抽驗的方式來作把關。」他說,第一個四年著重在物料盤點、技術改良,下一個四年要著重在產品化、產業市場化,讓過去的農業廢棄物可以變成未來的黑金。

 

資料來源:環境資訊中心
圖片來源:環境資訊中心


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