張泉湧觀點:全球暖化之轉機─聯合國全球甲烷承諾決議興起沼氣發電產業

2023-01-23 06:50

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盧安達基伏湖發電廠m(圖/kiwuwatt/Rwanda)
盧安達基伏湖發電廠m(圖/kiwuwatt/Rwanda)

参、利用工廠及畜牧業廢棄物轉換沼氣發電助緩解暖化危機

聯合國氣候變遷委員會於2021年呼籲人類必須將甲烷排放量減少30%,才能遏止全球暖化。為解決廢棄物對地球環境造成的傷害,各國已全面啟動收集工廠及畜牧業有機廢棄物行動,再加以轉換成沼氣發電,以大幅降低甲烷排放量。對企業而言,這些豬、牛糞便與工廠廢水都能轉成「綠金」;因經過厭氧發酵等程序後,這些有機廢棄物,都變為沼氣及沼液與沼渣,成為能發電或做成有機肥料。利用微生物在缺氧環境下將有機物分解轉化成沼氣,可去除88 %以上之有機質與懸浮固體,畜牧業中常使用覆皮式厭氣發酵槽或水泥密封式厭氣槽;常見的沼氣發電機屬於內燃機引擎,在汽缸內進行燃燒後,可產生爆發力並推動活塞產生機械能。活塞在汽缸內往復上下移動,帶動曲桿旋轉電磁鐵產生電能。

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常見的沼氣發電機屬於內燃機引擎,產生爆發力以推動活塞。活塞在汽缸內往復上下移動,帶動曲桿旋轉電磁鐵產生電能。(圖/沼氣發電與再利用資訊網)
常見的沼氣發電機屬於內燃機引擎,產生爆發力以推動活塞。活塞在汽缸內往復上下移動,帶動曲桿旋轉電磁鐵產生電能。(圖/沼氣發電與再利用資訊網)

過去甲烷被人類所忽視,主要因人類在脫離農業時代後,過度依賴石化資源,或因糞便被認為骯髒,甲烷就被當成垃圾不被重視。除了豬、牛糞可以利用外,人類的排泄物一樣能利用,不過現在處理方式主要是透過衛生下水道到污水場處理。沼氣中甲烷占50~65%、二氧化碳占30~45%。沼氣製法可分為微生物發酵氣化和熱化學氣化兩種。微生物發酵氣化是指將生物質與空氣隔絕,用厭氧細菌發酵而產生甲烷。厭氧細菌生長在各種缺氧的環境中,如下水污泥、沼澤、垃圾堆、動物的消化系統中。熱化學氣化是指將固體燃料如煤炭、木質廢棄物、農作物殘渣等與空氣隔絕,加熱分解以產生可燃氣體後,能進行發電與燃燒使用。畜牧廢水系統進行厭氧發酵,除產生沼氣可再利用外,更可提升排放水質,使牧場永續經營,創造環保與永續雙贏。

2021年美國加州政府針對牛糞所衍生出的天然氣,提出更高級的能源補助法,當地乃掀起一股牛糞淘金熱,潔淨能源燃料(Clean Energy Fuels)公司與英國石油及道達爾攜手合作,把牛糞所產生的甲烷製成天然氣。比爾蓋茲所屬的非營利團體突破能源組織(Breakthrough Energy)於2021年9月21日宣布,已自全球鋼鐵業龍頭集團和通用汽車等7家大企業募集10億多美元,以供應潔淨能源發展之用。據國際市場調查機構預估,沼氣相關產業產值,將從2021年的256.0億美元,成長至2028年的370.2億美元,年複合成長率(CAGR)約5.4%,近年沼氣發電產值已不斷增長。

肆、我國已有多家工廠成功或正積極研發沼氣發電

我國汙水廠沼氣發電尚未普遍,大多仍將產生之沼氣直接燃燒或排放造成溫室氣體汙染。國內沼氣發電以畜牧業為主,包含永興豫畜牧場、後壁鄉養豬場、彰化芳苑鄉漢寶牧場及海埔畜殖場等。據工研院評估,目前台灣每天可生成利用的沼氣潛能約30萬立方米,可提供約9.4萬戶家庭使用。除發電機引擎外,不少台廠本身就具備生產沼氣及發電設備的技術能力,有利沼氣發電產業鏈的建構,讓台灣工廠多一條生機,且對減緩全球暖化危機也可做出貢獻。

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