從豬糞發電到工業化以來被忽視的甲烷能源 | 環境資訊中心
公共論壇

從豬糞發電到工業化以來被忽視的甲烷能源

2008年03月11日
作者:黃盟勝

排泄物轉為甲烷再利用在3月2日「文茜世界週報」節目中講到豬糞(甲烷)發電,在追蹤新聞來源後,發現除了南韓和德國之外,卜蜂集團在泰國也在做這件事。這證明了如果作好糞便水肥回收,其實能夠在即有技術整合下,成為一個新興替代能源,並且勝過現在熱門的生質能源,也許還比氫能源更能快速成熟被人類利用。

人類使用石化資源發電和運輸,產生大量二氧化碳,造成了溫室效應,於是氣候變遷的災害跟著來。除此之外還有,二氧化碳經陽光照射後,在平地(對流層)產生的臭氧,不但沒有擋住紫外線的功能,卻引發氣喘疾病和千倍於二氧化碳的增溫效果。

替代能源中的水力發電,建壩除了造成水土破壞,土石林木沖刷到水底腐敗產生的甲烷,有二氧化碳20倍的增溫效果。歐盟也發現到生質能源必須燒伐森林增加耕種,更增加二氧化碳排放量,必須使用的肥料所產生的氮氧化合氣體N2O,增溫效果是二氧化碳的300倍。

適當的溫室效應可以保持地球的溫暖,但人類大量製造的溫室效應氣體量,已經對自己造成危害。

前面提到的甲烷,和石油一樣是古代遺留下來的資源,產生甲烷作用的甲烷菌是一種古代菌種,甲烷菌在產生甲烷的過程中,間接地儲存氫能源和消耗掉二氧化碳(詳見甲烷作用的化學式),和現在一直在找更好儲存及產生方法的氫能源相比,比較不會有經濟程度的爭議。

甲烷被人類錯失和忽視(尤其在台灣),主因為糞便本身經過生物消化分解過程,是產生甲烷最快的原料,縮短本來必須等待細菌分解動植物的腐敗時間。在脫離農業時期後,因為依賴石化資源,就被當成垃圾到現在,現在回頭要撿回來使用,這當中我們已經浪費工業化50年以來的時間跟資源。

甲烷能源的利用在台灣已有在做,只是範圍很小,例如在身障高中職的校外教學網站中,就有完整豬糞發電流程介紹,而垃圾掩埋場,也有利用到沼氣發電,很可惜的是缺少整體的規劃整合,不然光是台灣企業既有的技術就能夠達到,或許就是因為糞便被認為骯髒,導致不被重視。

除了豬糞可以利用,當然人類的排泄物也可以利用,不過現在的處理方式,最糟糕的是直接排放到河裡,或是透過衛生下水道到污水處理場,再來就是水肥公司抽完後,載到污水處理場當垃圾淨化排放。如果這些水肥公司有能力轉型,或是台灣有人做出整合事業,大概就會知道他們真的載到的是黃金,而不是屎。

假如台灣相關企業能做整合,就有完整的產業結構撐起甲烷能源自足,這在技術上沒有問題,而是在於國家願不願意投資。以臺灣現有企業,就可以組織成一個以甲烷能源為主的企業鍊,以下就十個步驟,來說明現有企業,該如何組合出甲烷發電流程:

1.透過水肥搜集業者、衛生下水道與污水處理廠,來集中人類生活造成的糞便水肥,搭配各縣市早已推動的廚餘回收,另一方面,集中畜產農牧業的畜牧糞尿排放和農作物收割後的廢棄物。

2.台肥和台塑環保透過其製作有機相關肥料的技術,來分開處理這些集中的堆肥,要分開處理的原因,是因為人類生活水肥受到化學成份影響較多,可能需做過量的重金屬處理與利用門多薩假單胞菌來分解戴奧辛。

3.中油、台塑石油和大台北瓦斯公司必須和前面提到的堆肥集中處理公司合作,提供將甲烷氣集中液化儲存及運送的相關技術,之後再賣給火力發電單位做燃料。

4.2007年電業法已通過可自由販售電力,除了台電,當然就是台塑有最大能力提供發電及供電市場通路 (光是自家電費就省很多),這法律是為解決汽電共生發展購回成本過高問題,沒想到在這派上用場。

5.剩下不能作為肥料的活性污泥,可以進一步製作乙醇。發電燃燒後剩下的飛灰污泥,可運送到台泥或其他水泥業者,與台灣半導體製成產生的氯化鈣汙泥,應用在水泥製程當中,取代部份原料,以減低環境破壞的速度。可參考一則德國烤狗屎新聞當中所提及的做法,利用廢熱將活性污泥乾燥碳化後,變成類似木炭的物質,在進行乾餾當中可以獲得水煤氣或甲烷。

6.因為整個產業鏈結合,甲烷儲存為液化天然氣形態後,除了用來發電,也可輸送到各大加油站,這樣就解決了改裝瓦斯車遇到最大問題:加氣站不足。

7.加氣站的問題解決後,國內汽車業者在發展純瓦斯車、油氣雙用車和瓦斯電力雙用車就有了可能。相較於巴西的純乙醇車,純瓦斯車還可以帶動小型儲存發酵槽的可能,或許可讓家庭儲存自家排放物,藉此產生甲烷來發電(這種設計比較適合歐美有戶外庭院的市場)。這類型車輛的發展,目前已有HONDA、OPEL和中國推出混合動力車,所以技術上確切可行。

8.回到整個循環的開端,如果衛生下水道接管率最高的台北市,不但生活污泥可以賣掉,又可以省下污水處理的成本,各縣市會不會願意拿沒事挖馬路鋪柏油的錢,來做衛生下水道的接管和污水處理廠的設置?甚至廠內設備不用耗費太多成本,只需做好污水集中即可。

9.市場面的部份,除了可以將能源產業建立外,最起碼還有建築業可以和公家機關簽訂相關的舊建築改造合約,出資改造縣市公廁,將其接管或增加排泄水肥集中處理設備,再藉此獲得發電回饋,或是能源產業鏈的單位,扣掉平均成本後,回饋給這些配合單位。 加上綠建築的配合推動,將淨化後的水資源再利用,能省水電費,對公家單位(如軍方)應該是樂意配合,也讓建築業除了炒地皮之外還能回饋社會。

10.最後一點,是需要前瞻性的機構配合,因為燃燒甲烷還是會產生二氧化碳,但這邊提到用太陽能(或許搭配回收廢熱能?)將二氧化碳轉為甲醇燃料。為了要搭配電子業,也可以發展出以甲烷或甲醇的小型燃料電池(但要解決帶上飛機的安全問題),因為甲醇也是可以透過甲烷來轉化產生(當然轉換效率技術需要提升),還有生技產業除了走向醫療,也有能源發展的可能,如更高效率地培育甲烷菌。

台灣產業的強項就是產業鏈結合,要形成甲烷能源經濟的基本架構前6項台灣早已具備,而這麼做也可以解決對岸使用直接焚燒法帶來的一些缺點,像是污泥成份不易直接焚燒。

只是前頭所提到的中油是國營企業體系,其效率讓人擔心,但如果政府正式推動,還是可以進行能源產業再造。甲烷能源是否成為一個新興行業,若是依靠民間自行建立,在時間上已趕不上石化資源消耗速度。

而另一個能夠實踐這樣產業鏈促成的民間企業-台塑集團,目前面臨到煉鋼廠評估問題。如果願意變更做法,進行生質能源投質,並且用電、瓦斯的提供回饋當地,相信會比只是承諾不會污染環境來得正面積極。

這樣的發展方式會獨厚某些財團,不過台灣目前石油供應情況,本來就是中油台塑寡佔。新的能源經濟體系出現,說不定讓一些旁支的公司,例如:水肥、畜牧等相關產業增加新的商業機會。如果政府和企業真的有心做到,而不是忽視珍貴的甲烷能源,也許因此找到真正實用的替代能源道路。

作者部落格請點選此處