|
根据全球统计，目前用在发电、工业及交通工具所产生的二氧化碳，约占总碳排放量的80%，而所谓「碳排放」，代表原本不属于生物圈，经排放来到生物圈的碳。将地球表面粗分为四个领域－－大气、水体、土壤及岩石，则前三者和包含其中的生物统称为「生物圈」，碳在三者间不断循环，达到动态平衡，称为「生物碳」。燃烧稻草、树枝，甚至森林大火，都不会增加生物圈中的碳，只能算是加速碳的循环；人为的开采石油、煤炭、天然气，则将原本不属于生物圈的碳，从岩石圈排到了生物圈中，才算是碳排放。利用农业副产物等有机物制成的生物炭，具有不易分解的特性，可以长时间的将生物碳固定成矿物碳，藏碳于地，达到真正的减碳、逆转温室效应所导致全球暖化的环境问题。  碳循环图 简介「生物炭」 生物炭（Biochar），是指有机物在不完全燃烧或缺氧环境下，经高温热裂解后的固体产物。森林大火后未烧尽的焦黑植体残株，就是自然界制造的生物炭；而人工的炭更是不胜枚举，象是木炭、竹炭、稻壳炭等都是。整个高温热裂解过程即所谓的「炭化」或「干馏」，除了产生固体的炭之外，同时也会产生液体与气体，产生的液体包含干馏液（或称醋液）及焦油等，气体则有一氧化碳及其他可燃性气体。由于生物炭的碳链为生物惰性，不易经生物分解，有研究指出，生物炭在自然环境下的半衰期高达500～1000年甚至更长，因此若将有机物烧成生物炭再存于土壤中，可成为长期碳汇，降低碳排量。  生物炭 一、生物炭的应用 生物炭为微碱性，具有多孔性及高「比表面积」（即单位重量的表面积），可中和酸性土壤、增加土壤的保水力及通气性，并吸附土壤养分使养分不易流失。生物炭中的大小孔隙也能作为土壤微生物的栖所，提高族群数量及多样性，维持土壤生态作用；若应用于受污染的土壤中，则能暂时将污染物吸附在孔隙中，避免污染扩大。而生物炭因颜色较深，在冬季或早春时节适量添加，可加深土色吸收太阳能，以增高土温、减缓寒害的程度。  生物炭多孔性 作为栽培介质材料，生物炭耐腐性佳，可长期使用，并可吸附各种养分，慢慢释出供给作物养份，有助于延长肥效、减少肥料浪费。此外，经高温热裂解成生物炭的植物体中，碱性金属元素象是钾、钙、镁等，经炭化后成为作物容易吸收的形态，有助于供给植物养分，尤其炭化的稻壳及稻草富含硅与钾，可使植株健壮，不易受病虫危害。 其他用途像是将生物炭磨成细粉，裹覆于速效型的肥料外，可延长肥效；或作为微生物农药或肥料活菌的载体，包裹于种子外，确保有益微生物能接种于植物根部；亦可作为生物膜的载体，或作为水产养殖的水过滤、畜产之废水处理及废弃物除臭等用途。 二、生物炭的资材来源 生物炭的原料来源相当广泛，目前多利用农业副产物，物尽其用以提升作物的附属价值，诸如秸秆稻壳、玉米穗轴、果树修枝等，或是将木屑、椰子壳、干草等资材经压缩造粒成为颗料燃料，皆为可供直接燃烧与炭化的资材。  秸秆处理 秸秆稻壳的含水量低，燃烧后所产生的腐蚀性气体（如二氧化硫等）非常少，量大且集中在碾米厂，取得的管道明确，是很好的替代燃料。其灰烬富含硅与钾，可提高水稻抗病能力、作为有机农业钾肥及酸性土壤改良，并可提供半导体工业硅原料及橡胶的添加材料。 果树修枝虽缺乏背景资料，但以产业面积估算，废弃枝条的数量应相当多。各类树材的燃烧特性可能有所不同，但炭化后可望缩小材质间的差异性，提高其作为木炭或气化燃料的可行性。颗料燃料则是藉由压缩造粒的技术，将木屑、椰壳、干草等制成颗料燃料，目前多采混煤燃烧方式利用；未来可研发高热值、低污染的材料（树种），以及颗粒燃料专用炉，供给需热源之产业应用，甚至可取代燃煤发电机。 三、秸秆综合利用价值与现状 有关资料表明，2016年我国粮食总产量为6.1亿吨，秸秆产量约10亿吨(其中：玉米秸秆3亿吨、稻草秸秆2.5亿吨、小麦秸秆2.5亿吨、棉花秸秆0.5亿吨、其他秸秆1.5亿吨)，随着粮食产量增加，每年秸秆产量递增1200万吨。 秸秆作为粮食作物和经济作物生产的副产物，它含有丰富的蛋白质、维生素、氮、磷、钾、微量元素等，可提炼酒精、生物汽油、木醋酸、木焦油、多寡糖等能源、农药、食品原料和添加剂及炭产品和饲草等，一定程度上秸秆的综合利用价值较比粮食相差不是很。以玉米秸秆为例，一亩地大约可产生1吨秸秆，通过综合利用，可以产出约500千克复合肥、400千克纸浆和100千克酒精。可以说，做好秸秆综合利用，从“禁烧”到综合利用再到产业化，会对我国农业及粮食生产起到“事半功倍”的作用，而由此产生的社会效益更是深远。  秸秆综合利用 近几年，秸秆燃料、秸秆建材、秸秆炭、秸秆炭基肥、秸秆餐盒、秸秆制浆、秸秆制油、秸秆饲草等系列产品和企业有所发展，但由于秸秆使用量少，很难得到政府补贴。当下，秸秆燃料呈现了良好的发展趋势，但由于没有规模化产业化龙头企业，所以没有得到国家及区域政府的重视，目前大多停留在小市场运作阶段，大多资产在500万元以下，类似1978—1996年期间的农牧产业化企业。 实现秸秆综合利用或产业化难度的表象是秸秆的季节性、收割、储存、运输等问题，实际上产业效益、利益分配的问题。目前企业给农民秸秆的费用每吨在80～150元左右，这个是很难调动农民的积极性，如果每吨达到400元左右，农民就会有积极性。 四、总结 农业与节能减碳议题横跨许多领域，如能源、材料科学、机械、环境工程、土壤、森林、生态、植物生理、微生物等，各面向看法不一，若能齐聚各领域人士，广泛而深入的讨论，相信有助于改善日趋急迫的环境问题。 生物炭具有善用资源及对环境的减碳效果，并可作为介质、土壤改良、过滤、脱色、除臭等农业及生活应用资材。制作过程中，理想上不希望使用石化燃料，才能完全符合节能减碳的世界潮流，但目前仍有烟雾、臭味及焦油等问题尚待解决。 未来推动生物炭在实务上的运作方式可行性方向是成立区域炭化中心，收购农业废弃物，制成的生物炭和燃气经贩卖营运、自行发电卖电灯；而这点中诚炭基实业一直在行动，从秸秆综合利用开始，产出生物炭，然后以生物炭为基质，根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理，添加有机质配制而成生态环保型肥料，即炭基肥。基肥中大量有益菌群在根际繁殖，抑制有害微生物的生长；吸附和钝化土壤重金属及农药残留，提高作物品质；增强土壤通透性，提高作物根系活力，促进光合作用；通过微生物转化，释放土壤养分；丰富土壤矿物质，增加土壤有机质，提高作物产量；锁住土壤中的营养成分，增强作物抗逆性，减少作物病虫害。利用炭基肥种植出的炭基食品则是零激素、零抗生素、零农药残留、零重金属残留、零生态伤害的五零食品，各项指标最佳，食品安全度最高、口感最优。  炭基五零食品 秸秆综合利用技术真正做到零浪费、零污染、高效益，并由此进行深加工提炼，研发了生物质炭基肥、叶面肥等产品，开拓了炭基生态农业产业链，有效改良土壤和环境现状，具有突出的经济效益和社会效益，被誉为一场秸秆综合利用的革命。 |
|
|
