廚餘豬糞回收再利用 創造循環經濟鏈 

記者 黃于臻、周宸妘、林士堯/採訪報導

根據今年氣候大會COP27政策,各國必須提出減排承諾,聯合國氣候變遷專門委員會(IPCC)強調:2030年碳排放須減半因應全球氣候變遷各國政府開始投入沼氣發電,尤以歐洲最為發達。由於歐洲地廣人稀並擁有豐富的土地資源及環境,而早在十年前其政府就宣導農民投入沼氣發電,加上畜牧業十分發達,因此被譽為循環經濟發展的領航者

全民牧場空拍照。照片提供/丁照洪

雲林最大沼氣發電牧場 歐洲技師來台指導   

以目前歐洲畜牧國家英國、德國、丹麥等為例,為了提升沼渣、沼液的品質,廚餘與豬糞尿共消化,以提升沼氣轉換率是常見的生質能發電之一。台灣缺乏自然資源,能源97%仰賴國外進口,近年政府也積極推動沼氣發電,生產過程較穩定,不受氣候影響。沼氣來源包括豬糞、廚餘、動物屍體等,在分解有機物過程中,會釋出甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體,是沼氣主要物質。 

位在雲林縣台西鄉的全民牧場,設置全縣規模最大的「厭氧發酵設備及沼氣發電設施」,一天能處理100公噸排泄物。整座發電廠運作都是經由歐洲技術人員縝密規劃過,設備主體組裝也是請原廠技師來台灣指揮及協助。全民牧場經理丁照洪說明,歐洲國家非常重視環保能源,在沼氣發電的領域有十年以上的深入研究及豐富經驗,因此才會選擇全權由歐洲技師指導。 

全民牧場一天約能產生一萬度發電量,並會將這些環保能源全部販售給台電公司。不過丁照洪透露,目前產氣量還是不夠多,導致發電量不理想。他認為是受到環境、人員技術的經驗等許多層面影響,而且多種因素彼此環環相扣。不過全民牧場目前也積極調整發電運轉過程與技術,丁照洪也表示未來還是有很大的進步空間,並也會持續供應發電。 

沼氣發電流程圖。資料來源/沼氣發電與再利用網、製圖/周宸妘

畜牧廢物再利用 在地資源創造新產物   

厭氧消化是利用微生物在缺氧環境下,將有機物分解轉化成沼氣,並於畜牧廢水處理中去除有機質與懸浮固體。  台灣生質能技術發展協會研究員張家驥說明,發電後產生的沼渣沼液,可以當作肥料回歸農田,減少農地化學物質的使用,以達到循環經濟。畜產廢棄物除了具有發電功能外,經過天然肥料沼液沼渣重複澆灌,更能讓土地肥力增加,是值得推廣的技術。 

張家驥說明,豬糞尿會當作厭氧發酵主要來源,是因為食物經過動物咀嚼後,再經由腸道吸收破壞將食物中的大分子分解成小分子,因此轉換後的大小適合厭氧消化。  

比起傳統火力、核能發電,沼氣發電能盡到對環境友善的責任,透過廢物再利用,來源相對供應穩定,更能減少溫室氣體的排放。而煤炭多仰賴進口,時常會受到國際價格波動影響;核能則會產生核廢料,並含有放射性物質,對於人類及生物都會造成健康上的影響。 

發電後產生的沼渣沼液,若未經完整厭氧發酵精密處理,是無法灌溉農作物,且會發酵產生硫化氫及硫胺銅,發出難聞臭味。歐盟更是規定,厭氧消化槽在裡面的有機分子反應至少要超過四周以上,才能拿去農田澆灌。

張家驥也提到荷蘭、比利時厭氧相關技術成熟,會使用專門的澆灌管線,為了避免噴灑過多,政府也會針對一地所需的肥料量做出管制,導致肥力過剩及土壤酸化。 

台灣農委會目前開放沼液沼渣對土地的灌溉,不過仍在試用初期。照洪說明全民牧場是使用過濾後的沼渣沼液培育出玉米、大蒜、水稻,附近農民也會幫忙澆灌農田牧場更是設置與其他農田的管線輸送設施,利用馬達將沼液沼渣運輸過去。 

荷蘭牛糞沼氣發電廠。照片提供/張家驥

豬場沼氣發電初期不具誘因 業者不願積極投入  

目前市場上糞便處理技術,包括發酵沼氣、有機肥、發酵床養殖模式及種養結合。   

根據行政院2016年發布之我國養豬場沼氣發電推動規劃,鑑於有厭氣處理單元者可以回收沼氣,農委會自1991年起亦輔導沼氣自場再利用,包括其家用熱源、仔豬保溫、焚化爐或發電。   

我國養豬場規模多為小型且分布各地。加上位處亞熱帶,農民多用水沖洗豬隻、畜舍等,造成沼氣生成量小。而農委會輔導沼氣自場再利用那時,沼氣未經脫硫,易使機械及管線腐蝕,故發電等有關設備設置成本較高,須具備專業能力或安排專人維護。此外,沼氣發電的躉購費率尚不具誘因,導致業者並未積極投入。   

沼氣發電劣勢,除了建設需投入大量的成本,對於小型養殖戶而言會有較大負擔以外,沼氣不斷產生,養豬場的能源利用較少,使得豬場的沼氣池產生成後卻用不完、又排不出去,造成許多浪費。   

自1991年起,至今過了20多年,台灣已有許多具規模的豬場製造發酵沼氣,主要是利用糞便中含量較高之有機物的特點。養豬場建立專門通道,將糞便排入沼氣池中,在一定的水分,溫度和厭氧的條件下,通過各類微生物的分解代謝,最終形成甲烷、二氧化碳和氮氣等可燃性混合氣體。在過程中,同時也殺滅了糞便中的大腸桿菌、蟲卵等,不僅無毒無害,還是一種清潔能源,可用於農業生產、養魚、作物浸種。

沼氣發電設備。照片提供/張家驥

針對全民牧場內部運作情況,丁照洪坦言,牧場的產氣量和發電量其實並不理想,尚有很大進步空間。他指出,由於起初是請託歐洲原廠幫忙規劃本場,即使原廠經驗豐富,能精準預估多少排泄物產生多少發電量,但全民牧場因受到環境、部分操作發電細節的影響,相比原廠之下較無法得出理想的結果。   

雖然全民牧場初期因Covid-19影響,許多工程、測試受到延宕。原廠技師無法親自到場,遇到問題時只能透過視訊通話詢問,除了時差限制以外,主要因為缺乏經驗,導致解決問題之效率較差。   

丁照洪表示,牧場由歐洲進口之設備發電情況良好,至今營運也算順利。唯發電的操作方式需因地制宜,無法將歐洲原廠技術百分之百複製過來,所以還正在學習和優化當中。 

德國沼氣豬糞發電廠。照片提供/張家驥

台灣生質能源的現況 沼液沼渣何去何從  

目前除了全民牧場外,政府也積極在推動廚餘生質能發電廠,以解決台灣的廚餘問題,台中市外埔綠能園區是目前台灣已啟用的廚餘生質能源工廠。環保署也表示,全台總計預估將建設六座生質能源中心,以處理全國的廚餘問題。目前準備將廚餘作為原料進行厭氧消化程序以生產沼氣,再利用沼氣進行發電。  

為了確保尚未興建廚餘生質能源中心能快速進入軌道,現有的台中市外埔綠能園區要能穩定營運與財務平衡,廚餘量勢必也是日後需要維持的一項重要課題,才能使廚餘生質能源中心穩定運作。  

廚餘生質能電與豬糞尿生質能發電相比,還有個嚴重的問題,就是原料經過厭氧消化程序,所產生有機廢棄物沼液沼渣。 

畜牧糞尿經過厭氧發酵處理後的沼液沼渣作為農地肥分使用,不再排放到地面水體,可改善河川污染,且沼渣沼液富含氮磷,較化學肥料具親土性,取代化肥可減少土壤酸化,提升作物產量與品質,具備環境及經濟共同效益。

而廚餘生質能發電所產生的沼液沼渣,因現行肥料管理法對於肥料的成份有比較嚴格的規範,如果廚餘含高油份、高鹽分,則不符合肥料管理法的規定。目前生廚餘沼渣液的肥分含量尚不穩定,對於農民施用上較不容易,農民也會擔心內容複雜的熟廚餘發電後的沼液沼渣製成堆肥,再回到農地上會帶來不小的傷害。  

生熟廚餘混雜。攝影/林士堯

環境與發展基金會陳文欽研究員表示,並不用太擔心原料不足的問題。因為生質能原料總類繁多,除了廚餘外還有豬糞尿、果菜果渣、過期食品都是可以利用的原物料。  

陳文欽也表示,今年七月環保署也通過了相關法律,廚餘經過厭氧消化出來的沼液沼渣,經過申請並長期監測,是可以直接使用在農地上。未來若是料源多元化,沼液沼渣的營養會更比只用廚餘做原料來得更加均衡,對環境的危害也會變小。  

市場每日浪費的果菜果渣。攝影/林士堯

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