圖1、由都市廢棄物加工製成的固態衍生燃料，易於運輸及儲存，不易腐化，用作混燒的燃料。圖片來源：www.pedcon.com

前言

生質能因為能源的本身來自太陽，所以是再生能源的一種。生質能體是包括動、植物等含碳氫化合物的有機物質。由生物鏈架構演化過程，得知其根本來自於植物的葉綠素透過光合作用，將空氣中的二氧化碳和地裡面的水轉化成包含碳、氫、氧元素的碳水化合物(醣)。當碳氫化合物燃燒，將回復二氧化碳和水，並釋放內含的太陽能量。因此，生質能體可扮演著儲存太陽能源的功能體。由古至今，取得生質能的能源最常用的方法是燃燒，以產生熱、蒸汽和電。而現代的技術已能以更有效率、更乾淨的方式取得生質能的能源。

生質能的資源種類

世界上的植物種類相當多，用於生質能源利用的資源主要分為兩類：一是專門為能源目的栽種的能源作物，另一種是其他用途利用後的廢棄物。依據氣候、土壤、地理環境、人口等因素的不同，各地區生質能的資源與利用方式均不盡相同。生質能的資源依據利用方式的不同概分下列幾大類：

1.農作物類：主要包括澱粉類的玉米、甘薯、蕃薯等，糖類的甘蔗、甜菜、果實等以及高含油作物的花生、油菜、黃豆等。

2.林作物類：包括木本植物的白楊、楓樹、柳樹等，草本植物的蘆葦、風傾草等，以及高含油植物類的油桐樹、桉樹等。

3.水生植物類：包括海洋性的馬尾藻、巨藻等，淡水生的布袋草、浮萍等，微藻類的螺旋藻、藍藻、綠藻等，以及含油植物的錦葵等。

4.光合作用微生物類：包括硫細菌、非硫細菌等。

5.廢棄物類：包括農產品廢棄物（如稻秸、稻殼等）、都市廢棄物、林業廢棄物（如小枝、皮、葉、鋸屑、低漿渣等）、畜業廢棄物（豬糞尿等）。

圖2、由木屑經氣化裂解產生的燃料油。圖片來源：www.habmigern2003.info

圖3、有機廢棄物如豬糞尿經過厭氧醱酵後產生的沼氣收集在集氣袋內，以供作氣體燃料使用。圖片來源：www.rotaguido.it

圖4、生質燃料加油站，B20為摻配20%的生質柴油；E10為摻配10%的酒精汽油。圖片來源：House Committee on Agriculture

生質能的利用技術

生質能的利用技術最基本的方式是直接透過燃燒產生熱能。這種方式使用了數千年，迄今仍相當常見。所產生的熱能一般用於取暖、烹飪。在工業上，則間接用於產生電力。然而這傳統的利用方式往往能源效率不高，而且若不加控制，容易衍生空氣污染問題。

新式改善的燃燒利用方式是利用”混燒”技術。例如將生質廢棄物經破碎、分選、乾燥、混合添加劑及成型等過程而製成錠型燃料，用於機械床式鍋爐，流體化床鍋爐及發電鍋爐等作為主要燃料或與煤炭混燒

圖5、風傾草，美國常見的一種植物，具耐澇、耐旱、耐蟲害、植根深，被美國視為重要的能源作物來源之一，積極研究開發。圖片來源：www.uark.edu

非燃燒的利用方式是將生質能原物料轉化成氣體、液體或固體燃料。生質能中的碳氫化合物包含氧、碳和氫的元素成分可以被分解成各種可供燃料使用的化學物質。這種分解轉化技術基本上可分為三種反應方式：

1.熱化反應：當生質物體在高溫、缺氧的條件下，將分解成各式氣體、液體、固體。這些產物可進一步加工、提煉成有用的燃料。例如稻殼、秸桿、木屑等經過氣化裂解產生一氧化碳及燃料油，再經燃燒推動汽渦輪機發電。廢棄之保特瓶、保麗龍、輪胎等可經過裂解反應產生氫氣和燃料油。

2.生化反應：細菌、酵母菌、霉菌等可以分解碳氫化合物。我們都知道釀酒主要以酵母菌對穀類種籽或果實產生發醱酵作用的製程。類似的生化反應製程可以將玉米、甜菜等生質能體轉換化成酒精，與汽油混合成為酒精汽油使用。細菌可以分解生質能體等產生沼氣（甲烷）及二氧化碳。在污水處理廠垃圾場就常利用此種反應技術與設備產生沼氣，並用以燃燒產生熱能與供應發電機引擎動力燃料發電。

3.化學反應：黃豆、油菜、油桐籽、海藻等含油植物可以利用化學反應產生類似祡油分子的液態燃料或油品添加劑。分子鏈較大的動植物油脂經過轉酯化學反應成為與柴油分子鏈相近似的生質柴油，以各種比例摻入柴油中，作為柴油引擎的燃料或柴油潤滑添加劑。

生質能利用對環境的影響

適當的生質能利用技術可以在能源的取用過程中降低空氣與水的污染，並增進土壤品質，避免傾蝕，以及改善野生動物的棲息地環境。例如，相對於化石燃料，生質能減少了90%的二氧化碳排放量。能源作物如柳樹種植在河川邊坡地可以促進水質的清淨。一般能源作物大多選擇屬於耐澇、耐旱、耐土壤貧瘠、耐蟲害的植物，因此，相對於高產量的食用農作物並不需要過度施肥、噴灑農藥，因此，對土壤利用的衝擊性小。此外，大多能源作物的根部深植地底下，可保育土壤，避免傾蝕。由於能源作物屬於自然野生性植物，可吸引更多的鳥類和小型哺乳動物。種植在河川地或水塘邊的能源作物可改善水質，故更適合生養魚類。由於能源作物的採收期範圍大，故可避開野生動物繁殖季節。這些特點使能源作物相較於食用農作物提供了更佳的野生動物棲息地環境。

上述生質能利用的效益都是必須奠定其適當性。換句話說，若生質能利用失當，其對環境仍有強大衝擊性的威脅。過度且不當的發展能源作物可能改變生態環境、破壞物種多樣性等，因此，能源作物的物種選擇、栽種、採收都必須考慮當地的生態環境發展特性的需求，並加以節制，以避免過渡的經濟化開發造成更大的負面效應。

結論

依據LEA統計顯示，2004年由生質能供應全球10%以上的初級能源需求，僅次於石油、煤及天然氣，為全球第四大能源，同時是最廣泛使用的一種再生能源，約佔世界所有再生能源應用的 80%。預估至2030年，全球生質能發電的利用將成長4倍以上；生質能燃料的利用將成長約10倍；生質能的熱利用成長在2倍以內的範圍。因此可以推論生質能在未來的全球能源供應仍扮演重要的角色、利用趨勢應該都朝高效率轉化技術的利用方式、生質能體的種類與來源也將更趨多元化，以及成為經濟開發中國家與已開發中國家的能源利用重點項目。在石油價格節節攀升的趨勢下，生質能的開發利用確實可有效提供各國的替代能源方案，但是生質能的開發利用仍必須因地制宜，必須考慮當地的生態環境發展特性的需求，並加以節制。例如，由能源作物的物種選擇、栽種、採收都必須節制避免過渡經濟化開發而造成更大的負面效應。

(圖片來源：http://www1.eere.energy.gov/biomass/)