生質能源簡介
根據聯合國發展組織(UNDP)的定義,生質能源泛指利用有機物質或生物質所產生出來的能源。例如農作物與農、林作物與廢棄物、畜牧業廢棄物、都市垃圾與垃圾掩埋場與下水道污泥、工業有機廢棄物等生物質原料,經過物理化學、熱化學與生物化學等轉化程序所產生或衍生的生質燃料與生質熱能、電能,皆可稱之為生質能源。
生質能與風能、太陽能相同,都具有取之不盡、用之不竭的特性,因而生質能為再生能源的一種 。
生質能的主要來源
光合作用為生質能源的主要來源。
生質能是由CO2與 H2O經光合作用而成,使用後又變回CO2與H2O,其僅靠簡單的生化作用便可重覆再生,不需長期的地質作用。光合作用是將太陽能轉變成化學能。
據估計,當陽光入射至植被的地球表面時,所有波長光線中約25%的光能可被利用於光合作用,其中又約 60到70%的能量被植物的葉片吸收,綜合以上因素,光能轉化成化學能而儲存在生質物中的效率約為6%左右
生質能的應用方式-固態燃料
固態廢棄物衍生燃料 (RDF-5) 製造與應用技術:RDF-5 技術可採用都市垃圾、一般事業廢棄物及農業廢棄物等為進料。主要製程包括破碎、磁選、風選、乾燥、藥劑摻配及造粒等,回收廢棄物中之可燃物製成再生燃料。
生質能的應用方式-液態燃料
生質柴油由動植物油酯和甲醇 (或乙醇) 經鹼或酸催化,產生脂肪酸甲酯 (或乙酯) 及甘油等,經分離甘油後上層之油層,再以蒸餾去除未反應完全之油脂即得生質柴油。 其中觸媒一般皆以氫氧化鈉為主,在溫度約 60°C 下約 5 分鐘反應率即達 96%。
生質能的應用方式-氣態燃料
沼氣:顧名思義就是沼澤裏的氣體
- 在沼澤地、污水溝或糞池裏,有氣泡冒出來,如果點火,即可把它點燃,這就是自然界天然發生的沼氣。
- 是各種有機物質在隔絕空氣 (即無氧氣的還原條件),並且在適宜的溫度、濕度下,經過微生物的發酵作用,所產生的一種可以燃燒的氣體。
- 沼氣的主要成分是甲烷,約占所產生的各種氣體的 60%-80%。
甲烷:是一種理想的氣體燃料,它無色無味,與適量空氣混合後即可燃燒。
生質柴油
工業上生質柴油的生產,係使用各種油脂或廢食用油為原料,配合甲醇經轉脂化反應後,產物將為脂肪酸甲脂及甘油。脂肪酸甲脂經分離及處理後,即為生質柴油。
生質酒精
早在1970年代發生石油危機時,酒精汽油(汽油中含5~10% 的乙醇或酒精)用於汽車的使用量即逐漸增加並取代部分石油。
乙醇俗稱酒精,分子量為46.07,外觀是無色透明澄清液體且易揮發,乙醇與水能以任何比例互溶,並伴隨放熱及體積收縮等現象。乙醇被廣泛地應用於藥劑、乳液、香水、溶劑和有機合成等。
未來發展
未來藻類(例如海藻)來生產生質柴油會是發展方向之一,藻類生質燃料生產效率高,不需使用耕地也能減輕生質能源可能對農產品價格的影響。不過,技術上還需一些突破,藻類生質燃料成本較高,部份藻類是基因改造品種,預防這類藻類混入生態系統也是個課題。
美軍已經決定大量採用藻類生質燃料取代部份航空煤油。