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。
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，「建立市場機制跟做研究不一樣，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。
參考資料
- 蔡佳儒、吳耿東，〈臺灣農業廢棄物製備生物炭之未來與展望〉
