臺灣生物質(zhì)燃料技術發(fā)展概況

○文/本刊通訊員 江小雯 閻桂蘭

臺灣生物質(zhì)燃料技術發(fā)展概況

○文/本刊通訊員 江小雯 閻桂蘭

臺灣生物質(zhì)熱電燃料利用可分為廢棄物發(fā)電及生物質(zhì)能發(fā)電，其中廢棄物發(fā)電以垃圾焚化爐為主，包括以一般廢棄物為燃料的汽電共生廠設備。生物質(zhì)能源發(fā)電則指以沼氣及農(nóng)林材料，如蔗渣、稻殼、薪材、黑液等廢棄物發(fā)電。目前，島內(nèi)科研機構和相關企業(yè)正在配合臺當局“焚化爐轉型生物質(zhì)能中心”規(guī)劃，積極開展城市垃圾的生物質(zhì)利用研發(fā)，包括生活垃圾材料機械分選、造粒及焙燒等技術研發(fā)，以便將城市垃圾生物質(zhì)部分轉制成生物質(zhì)煤炭，用作發(fā)電鍋爐燃料。

生物質(zhì)燃料技術近期發(fā)展重點

在農(nóng)工廢棄物方面，則依據(jù)各項生物質(zhì)材料種類及供應情況，開展造粒、焙燒及裂解等生物質(zhì)物熱化學轉換技術研發(fā)，如柳桉、柳杉、稻草、香菇太空包、銀合歡、刺竹等生物質(zhì)料源造粒及焙燒技術試驗，目前已開發(fā)出45公斤/小時的干燥與焙燒整合先導系統(tǒng)。而在較大規(guī)模生物質(zhì)焙燒技術開發(fā)方面，臺當局環(huán)境保護部門已規(guī)劃在2017年建立處理量60噸/日的示范系統(tǒng)。

迄今，島內(nèi)科研機構和相關企業(yè)分別以柳案、柳杉、刺竹、咖啡渣等生物質(zhì)材料為料源，進行快速裂解技術開發(fā)及油品改質(zhì)工作，希望將裂解生物質(zhì)油品利用于工業(yè)燃油鍋爐中，替代部分工業(yè)燃油，目前已開發(fā)出1.44噸/日規(guī)模的流體化床裂解反應器(BFB)先導系統(tǒng)。另在實用技術方面，造紙企業(yè)所擁有的RDF-5生物質(zhì)燃料熱電利用的相關商用造粒技術與其后端生物質(zhì)熱電應用技術也日趨成熟穩(wěn)定，是島內(nèi)目前生物質(zhì)能源利用的成功案例。

臺灣沼氣來源除養(yǎng)豬廢水處理外，以家庭污水、城鎮(zhèn)垃圾及各行業(yè)廢水(或有機污泥)為大宗；其中城鎮(zhèn)垃圾以掩埋場為主，各行業(yè)廢水廢物則來自食品業(yè)、造紙業(yè)等。沼氣回收再利用包括直接燃燒作為熱能、產(chǎn)生電力或作為車用燃料等。目前島內(nèi)商業(yè)應用方面，除利用垃圾掩埋場產(chǎn)生的沼氣發(fā)電外，部分養(yǎng)豬企業(yè)及食品企業(yè)已裝置沼氣發(fā)電設備，也有企業(yè)將沼氣導入鍋爐，產(chǎn)生蒸汽供廠區(qū)制程使利用。

沼氣發(fā)電程序包括收集、純化前處理與引擎發(fā)電，其中沼氣自廢水處理產(chǎn)出，利用集氣袋收集與儲存，再經(jīng)由純化前處理去除腐蝕性氣體(如硫化氫)，之后導入沼氣引擎發(fā)電機產(chǎn)生電力，并通過控制盤輸出電力使用。沼氣中常含有硫化氫成分，屬于腐蝕性氣體，會對管線與機具造成腐蝕，導致維護成本大增，甚至損傷設備，因此常采用水洗脫硫與生物脫硫等沼氣純化技術。

目前島內(nèi)使用的沼氣引擎分為兩大類，一類為沼氣引擎，另一類為微型渦輪機；前者與一般燃油或天然氣引擎有些許不同，其化油器、火花塞間隙及點火正時必須適當修改，但保養(yǎng)方式與一般引擎無異。微型渦輪機具備連續(xù)運轉時數(shù)長、操件簡單、維護便利等優(yōu)點，但沼氣進入微型渦輪機前需要除水、加壓等程序，耗用電力較大，影響電力凈產(chǎn)出量。沼氣發(fā)電技術可分為同步并聯(lián)發(fā)電與感應發(fā)電，前者多運用于大規(guī)模沼氣量的場所，例如大城市的垃圾掩埋場，發(fā)電規(guī)模可達兆瓦以上；感應發(fā)電技術則多運用于小規(guī)模沼氣量的場所，如養(yǎng)豬場、中小型工廠。

與沼氣同屬于生物燃氣的生物質(zhì)氫，其熱電利用包括氫引擎與氫燃料電池；此技術通常應用于中小規(guī)模生物質(zhì)氫的場所，例如生活污水處理廠、中小型工廠(食品、飲料、釀造工廠)等。

表1 島內(nèi)外技術發(fā)展指標對比

運輸用生物質(zhì)燃料應用技術

運輸用生物質(zhì)燃料技術開發(fā)，主要包括生物質(zhì)柴油與生物質(zhì)醇類技術兩類，其中生物質(zhì)醇類與木質(zhì)纖維素解聚技術相同。至于生物質(zhì)柴油的研發(fā)能力，除微藻產(chǎn)油技術(參見下節(jié)富油脂藻類養(yǎng)殖/采收技術)外，島內(nèi)研發(fā)重點則已由原先的甲醇堿催化(氫氧化鈉)低溫常壓轉脂化技術轉至注重多元生物質(zhì)料源轉酯制程建立與其經(jīng)濟評估，包括固態(tài)催化床與超臨界流體轉酯化制程技術開發(fā)，預計可達到生物質(zhì)柴油產(chǎn)率＞95%，回收甘油純度＞95%及新型催化耐久性＞6,000小時等前瞻效益。

木質(zhì)纖維素解聚/生物質(zhì)醇類技術

目前島內(nèi)木質(zhì)纖維素解聚技術尚處于研發(fā)驗證階段，主要目標系以整合上游木質(zhì)纖維素料源供應，提供具競爭力的本地產(chǎn)料源，降低生產(chǎn)成本，提高能源產(chǎn)出/投入比，以及建立噸級先導平臺。近年來技術發(fā)展重點包括開發(fā)高效率、低成本的創(chuàng)新化學水解(離子溶液)及分離純化技術，與建立前處理酵素水解等兩方面，水解后并應用于下游醇類發(fā)酵以產(chǎn)制生物質(zhì)燃料。

在后續(xù)醇類發(fā)酵技術方面，目前以開發(fā)具競爭力的纖維素酒精/丁醇技術為主，研發(fā)著重于提升醣類發(fā)酵效率、增進微生物/酵母菌在發(fā)酵環(huán)境的耐受度、提高醇類分離純化效率、整合水解與發(fā)酵制程，以及整廠能資源整合及再利用技術等，并根據(jù)先導廠的研究結果，進行商業(yè)化工廠應用評估及推動企業(yè)建廠。一些研究機構通過研發(fā)離子溶液化學解聚產(chǎn)醣技術結合丁醇生產(chǎn)技術，于2014年衍生推動出新創(chuàng)企業(yè)，使纖維素丁醇技術逐步邁向產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

富油脂藻類養(yǎng)殖/采收

由于微藻的生長速率較植物快速，在各種生物質(zhì)物中，微藻具有生長快速、可吸收二氧化碳、無毒性且不與糧爭地等特性與優(yōu)點，適合作為生物質(zhì)燃料資源作物加以開發(fā)，可作為生物質(zhì)柴油、生物質(zhì)醇類或生物質(zhì)燃油等料源。國際上未達微藻生物質(zhì)柴油商業(yè)化生產(chǎn)，主要由于油脂微藻在養(yǎng)殖及下游程序成本與投入能耗偏高所致。

依據(jù)經(jīng)濟評估，投資成本以微藻養(yǎng)殖設施所占比例最高，約整體所需成本60%，而微藻破壁/萃油則為能源消耗最多的程序，約占總能耗70%至80%。因此首要課題即為如何降低微藻養(yǎng)殖成本及開發(fā)低能耗微藻破壁/萃油技術。有鑒于此，近期島內(nèi)技術發(fā)展重點包括低成本模組化袋式微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)及大規(guī)模養(yǎng)殖、低能耗微藻生物破壁/藻油萃取與藻體殘渣高值化技術等，并結合島內(nèi)廠商進行微藻生物質(zhì)燃料規(guī)?；慨a(chǎn)示范等。

表2及表3分別為臺灣島內(nèi)定置型生物質(zhì)能發(fā)電及熱利用技術與運輸用生物質(zhì)燃料技術及未來的發(fā)展時程。未來在擴大生物質(zhì)物料源方面，若掌握生物質(zhì)物應用技術，將可創(chuàng)造并扶植相關產(chǎn)業(yè)，包括機械設備業(yè)、能源工程、環(huán)保工程與廢棄物資源回收企業(yè)，另一方面，配合臺當局現(xiàn)有政策，如提高再生能源比例、開發(fā)自產(chǎn)能源、廢棄物處理、休耕農(nóng)地再利用、降低二氧化碳排放等，可引導開創(chuàng)島內(nèi)生物質(zhì)能技術的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)。

表2 島內(nèi)定置型生物質(zhì)能發(fā)電及熱利用技術發(fā)展時程

表3 島內(nèi)運輸用生物質(zhì)燃料技術發(fā)展時程

生物質(zhì)燃料料源技術發(fā)展現(xiàn)況與成果

固態(tài)廢棄物衍生燃料技術

臺灣工研院自1999年起開始研發(fā)固態(tài)廢棄物衍生燃料(簡稱RDF-5)技術，2001年建立先導型實驗工廠，其后完成多項廢棄物制成RDF-5可行性試驗及混燒性能驗證，還在花蓮縣豐濱鄉(xiāng)建造完成島內(nèi)第一座城市廢棄物固態(tài)衍生燃料制造示范廠，并于2004年6月正式啟用，完成示范運轉，處理量為1000千克/小時。

圖1 采用城市發(fā)固態(tài)廢棄物衍生燃料的新式鍋爐

自2002年迄今，該項技術已授權轉讓8家島內(nèi)廠商?，F(xiàn)階段，島內(nèi)以工業(yè)廢棄物為原料的RDF-5廠共有5家，總產(chǎn)能為14萬噸/年，產(chǎn)值新臺幣2.1億元/年。同時，臺灣工研院已完成移動式生物質(zhì)材料造粒設備研發(fā)，驗證其在農(nóng)林材料堆置場作業(yè)的可行性，對于生物質(zhì)物體密度提升有明顯助益，有利于燃料運輸與儲放，以及推動分散式生物質(zhì)料源體系運作。未來，此技術也可整合應用于臺當局環(huán)保部門規(guī)劃的“焚化廠轉型為生物質(zhì)能源中心”，推動區(qū)域性生物質(zhì)燃料制造與應用網(wǎng)絡，帶動生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)投資商機，扶植本土再生能源生物質(zhì)能應用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

生物質(zhì)燃料焙燒技術

目前，島內(nèi)生物質(zhì)燃料焙燒技術已完成實驗室規(guī)模試驗與分析，并建立焙燒系統(tǒng)先導廠。在2012年建立45千克/小時的旋轉窯干燥和焙燒整合系統(tǒng)，并完成農(nóng)林材料(柳杉木、稻稈與菇包廢料混合顆粒燃料)及城市垃圾的焙燒實驗研究。在混合料源顆粒燃料焙燒研究結果中，產(chǎn)品熱值可提升20.7%，熱值可達4800千卡/千克，能源產(chǎn)出投入比為2.44。另外，臺灣大學相關科研人員也完成30千克/小時的連續(xù)式低溫裂解產(chǎn)制固體替代燃料先導設施建設，以生活垃圾經(jīng)蒸煮機械分選后的生物質(zhì)纖維、木本類(柳杉、銨樹)與稻稈等作為原料，并進行低溫裂解測試，驗證焙燒技術在島內(nèi)發(fā)展的可行性。

富油脂藻類養(yǎng)殖/采收

臺灣地處亞熱帶，四面環(huán)海，西部沿海地區(qū)氣候適合藻類養(yǎng)殖，微藻養(yǎng)殖可增加生物質(zhì)燃料料源，并兼具二氧化碳吸收或廢水處理的效益。此外，若配合南部沿海廢棄鹽田與沿海及近海地區(qū)未開發(fā)土地進行油脂藻類養(yǎng)殖，更可解決農(nóng)地不足和生物質(zhì)燃料料源缺乏問題。臺灣水域中普遍存在的綠藻（學名Botryococcusbraunii）及硅藻（Nitzschia palea），其油脂含量在40wt%以上，極具潛力成為生產(chǎn)生物質(zhì)柴油的原料。藻類油脂除可作為生物質(zhì)柴油料源外，萃取油脂所剩余的藻體，可直接作為動物飼料添加物，或經(jīng)快速裂解產(chǎn)制出可替代鍋爐用油的生物質(zhì)燃油，進而降低生物質(zhì)柴油產(chǎn)制成本。

在開發(fā)微藻生物質(zhì)能源上下游技術方面，島內(nèi)多家公司已合作完成戶外養(yǎng)殖試驗，開發(fā)出尖峰產(chǎn)率可達41.6克/平方米/日，且經(jīng)年產(chǎn)率達20克/平方米/日以上的噸級模組化袋式微藻培養(yǎng)原型系統(tǒng)，以及含油量達70wt%的基改微藻開發(fā)。此外，也還研發(fā)出自厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫與甲烷系統(tǒng)，將生物性二氧化碳用于培養(yǎng)微藻，開創(chuàng)另一油藻來源。

在下游技術研究方面，已完成采收濃度達150克/升及能耗0.34千瓦小時/立方米多層帶濾采收系統(tǒng)與油脂萃取率＞90%的高壓二氧化碳濕藻泥連續(xù)萃取技術開發(fā)，并依據(jù)研究成果，模擬年產(chǎn)10,000噸藻油制程放大工程概念設計與經(jīng)濟評估，以提供微藻產(chǎn)油技術開發(fā)規(guī)劃。通過此項研發(fā)計劃，與臺灣水試所東港生技中心合作共同開發(fā)微藻生物質(zhì)能技術，并已于2012年11月底在屏東縣東港生技中心舉辦聯(lián)合成果發(fā)表會，展現(xiàn)成果已具世界水準，對將來微藻生物質(zhì)能源量產(chǎn)奠定基礎。

圖2 采用生物質(zhì)燃料鍋爐的焙燒原理

圖3 采用生物質(zhì)燃料焙燒系統(tǒng)的設計方案

2012年起，臺灣科技人員就排放的煙道氣進行微藻固碳與利用技術研究，建立模組化袋式光合反應系統(tǒng)作為微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，并進行戶外的微藻固碳培養(yǎng)、采收探討與能源應用評估；同時，為提升其經(jīng)濟效益與競爭力，以類似“植物工坊”方式培養(yǎng)含高單價物質(zhì)微藻，規(guī)劃其整體產(chǎn)業(yè)應用模式，吸引有興趣廠商投入相關研究與投資，作為微藻能源于短期間內(nèi)可茲應用及推動模式。

現(xiàn)階段島內(nèi)研究機構正在針對微藻能源利用關鍵技術積極研發(fā)，短期若成功研發(fā)出高效率低成本光合反應系統(tǒng)、低能耗(能耗降至微藻熱含量20%以下)與成本的下游采收萃油技術，將可應用于適合微藻生長區(qū)域，以獲得低成本藻體(小于新臺幣35元/公斤)，克服藻類能源應用障礙，具有國際競爭能力。若在沿海電廠附近設置養(yǎng)殖場，更可利用藻類光合作用，每公頃每年可減少二氧化碳氣體排放40至80噸；若建立可行微藻生物精煉模式與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更可形成一巨大微藻固碳及產(chǎn)業(yè)利用模式，且可擴展至海外應用。

生物質(zhì)燃料轉換技術發(fā)展現(xiàn)況與成果

木質(zhì)纖維素生物質(zhì)醇類燃料技術

由于目前島內(nèi)尚無生物質(zhì)醇類廠，為評估生物質(zhì)酒精于島內(nèi)實施的可行性，臺當局自2007年9月推動“綠色公務車先行計劃”，在臺北市規(guī)劃設立8座加油站，以雙軌模式提供E3酒精汽油(即市售車用汽油中摻配3%生物質(zhì)酒精)供民眾選用，且規(guī)定位于臺北市內(nèi)的公務機關適用車輛必須使用E3酒精汽油。

此外還規(guī)定，自2009年7月起推動北高都會區(qū)E3推動計劃，在高雄市新增6座加油站，臺北高雄兩市總計14座加油站以雙軌模式提供E3酒精汽油供民眾選用。為推廣其使用，還提供其他優(yōu)惠措施給車主。因現(xiàn)階段島內(nèi)缺乏自產(chǎn)料源和生物質(zhì)醇類制造廠，以及老舊車輛使用生物質(zhì)醇適用性有顧慮等問題，因而持續(xù)在北高兩市14座加油站進行E3酒精汽油示范運行工作。未來在自產(chǎn)供應系統(tǒng)建設完成后，將可推動全面供應生物質(zhì)醇類計劃，以促進相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

纖維素醇類技術為世界各國和地區(qū)所重視的生物質(zhì)燃料轉換研發(fā)項目，對木質(zhì)纖維素衍生醇類燃料技術尚處于前期研發(fā)階段，目前臺灣核能研究所已完成噸級纖維酒精測試廠的設立，研發(fā)重點為噸級測試纖維酒精量產(chǎn)技術與制程技術開發(fā)，以同步水解與發(fā)酵程序為噸級廠測試方向，驗證整廠運轉的順暢性及改善各單元系統(tǒng)的效能，以提升單位纖維原料的酒精產(chǎn)量與降低制程成本，并規(guī)劃建設日處理量30噸生物質(zhì)料源的纖維酒精示范廠，作為后續(xù)建立年產(chǎn)量1億升纖維酒精商轉廠的基礎。

該所還完成木質(zhì)纖維素離子溶液化學解聚產(chǎn)醣技術研究，用以進行生物質(zhì)丁醇生產(chǎn)技術的制程開發(fā)，因其創(chuàng)新技術、高轉化效率、低成本等優(yōu)勢，極具全球競爭力，并獲得2013年全球百大科技研發(fā)獎(2013 R&D 100 Award)肯定。該所現(xiàn)正在與企企業(yè)合作，希望通過先導噸級木質(zhì)纖維素離子溶液解聚產(chǎn)醣系統(tǒng)，結合新制程生物質(zhì)丁醇先導廠的設立，以完成生物質(zhì)丁醇技術新制程最適規(guī)模、能源效益及生產(chǎn)成本等相關評估，作為后續(xù)設立新制程生物質(zhì)丁醇商業(yè)化工廠工程設計與研發(fā)制程技術的基礎。

厭氧發(fā)酵/光合作用產(chǎn)氫

國際上研究生物產(chǎn)氫技術已有數(shù)十年歷史，臺灣投入該領域研究也超過10年，由研究趨勢來看，理論基礎已趨于完備，現(xiàn)今各國和地區(qū)正在積極研發(fā)應用性和實用化技術。目前對生物質(zhì)產(chǎn)氫研究開發(fā)已從單一人工基質(zhì)基礎研究逐漸轉向開發(fā)新一代非糧料源應用技術。例如島內(nèi)高校研究機構針對啤酒廠廢麥粕及廢酵母等固態(tài)廢棄物，進行生物產(chǎn)氫與產(chǎn)甲烷串聯(lián)的研究。其他一些企業(yè)也在開展復合生物產(chǎn)氫技術開發(fā)，針對產(chǎn)業(yè)廢水與廢棄物進行生物轉化回收制造氫氣能源，已完成多種不同產(chǎn)業(yè)排出有機廢水氫能回收評估，并開始進行產(chǎn)氫程序開發(fā)。

圖4 生物質(zhì)燃料生產(chǎn)設備

臺灣部分科研機構在本土產(chǎn)氫菌種篩選、產(chǎn)氫生物反應器設計及菌種結構分析等厭氧生物技術方面已獲得出色成果，所開發(fā)的顆粒污泥/固定化細胞系統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)氫技術，使用簡單分子(蔗糖)發(fā)酵的產(chǎn)氫速率高達360升/升/日，而大分子(淀粉)發(fā)酵的產(chǎn)氫速率高達48升/升/日，并于2005年開始厭氧生物氫能技術產(chǎn)業(yè)化應用研究，建立1座0.4噸規(guī)模生物產(chǎn)氫模場，并成功開發(fā)高速率厭氧生物產(chǎn)氫模場技術，且完成0.4噸產(chǎn)氫槽、2.5噸甲烷槽與0.2噸微藻固碳槽先導工場，并在2011年將其升級為綠色氫加氫站，提供氫燃料電池車加氫示范之用。目前已將技術推廣至企業(yè)，正在興建生物產(chǎn)氫示范驗證廠，進行飲料廢水生物產(chǎn)氫轉化收回生物質(zhì)能源技術商業(yè)化評估工作。

生物質(zhì)柴油制造技術

依臺當局“石油管理法”第38條規(guī)定，生物質(zhì)柴油系指以動植物油或廢食用油脂，經(jīng)轉化后所產(chǎn)生的酯類，直接使用或混合市售柴油使用作為燃料。目前島內(nèi)企業(yè)已掌握利用廢食用油轉換為生物質(zhì)柴油技術，臺當局規(guī)定自2010年起，島內(nèi)販售車用柴油必須摻配2%生物質(zhì)柴油(B2)，生物質(zhì)柴油年使用量約1億升?，F(xiàn)階段臺當局正在努力擴大島內(nèi)油脂原料來源，積極規(guī)劃推動休耕地、云彰黃金廊道等用于能源作物栽種，并組織開展微藻產(chǎn)油等關鍵技術開發(fā)，希望能提高生物質(zhì)柴油自主原料來源。

目前島內(nèi)商業(yè)化應用所使用的制造技術為轉酯化反應，即利用醇與三酸甘油酯化學反應，依使用催化型態(tài)可區(qū)分為均相催化與非均相催化，其商業(yè)化制程以均相催化堿制程為主，但因生產(chǎn)流程復雜、需回收醇類、難回收酯化產(chǎn)物、產(chǎn)生廢堿液、耗能較高等問題，近年來已朝非均相催化催化轉酯化技術發(fā)展。以利用微生物分泌的脂肪分解酵素(也稱脂肪酶)為生物催化及固態(tài)酸、堿催化為例，優(yōu)點為反應條件較溫和且產(chǎn)物回收容易，然而非均相催化催化活性較低，且容易受毒害而失活，故島內(nèi)尚無以非均相催化產(chǎn)制生物質(zhì)柴油商業(yè)化生產(chǎn)廠。因此，開發(fā)高催化活性及使用壽命長的非均相催化為重要研究課題。

有關生物質(zhì)柴油制造生產(chǎn)與應用方面，臺灣在2004年建立島內(nèi)第一座3000噸/年以上的生物質(zhì)柴油生產(chǎn)示范廠。目前島內(nèi)已核準生產(chǎn)生物質(zhì)柴油的廠商共有11家。在生物質(zhì)柴油推廣應用方面，臺當局能源管理部門自2006年起在島內(nèi)陸續(xù)推動“能源作物綠色公車計劃”及“綠色城鄉(xiāng)應用推廣計劃”，在2008年7月實施島內(nèi)全面供應B1 生物質(zhì)柴油計劃，使臺灣成為亞洲第一個無需補助而全面使用生物質(zhì)柴油的地區(qū)，并于2010年7月起將生物質(zhì)柴油摻配比例提高為2%(B2)，生物質(zhì)柴油年總使用量約1億升，統(tǒng)計2013年度島內(nèi)生物質(zhì)柴油供給量約9600萬升，占年總使用量的比例約92%。

厭氧發(fā)酵產(chǎn)制甲烷

沼氣生成是利用微生物在厭氧條件分解有機物成為甲烷、二氧化碳及少量硫化氫等氣體，其中甲烷氣占比約50%至80%，為提供熱能主要成分。目前臺灣沼氣能源生產(chǎn)技術已經(jīng)相當成熟，但在實際應用上，尚需考量純化與除硫等工程問題。在商業(yè)應用方面，主要為垃圾掩埋場沼氣發(fā)電、公民營養(yǎng)豬企業(yè)與食品企業(yè)沼氣發(fā)電。

臺當局經(jīng)濟管理部門于2013年1月發(fā)布《沼氣發(fā)電系統(tǒng)推廣計劃補助作業(yè)要點》，計劃申請期程為2013年至2016年，經(jīng)核定之后沼氣發(fā)電系統(tǒng)的設置期限為2年，示范運行3年。目的是藉由臺當局與地方部門共同合作推動多元料源集運機制及沼氣發(fā)電系統(tǒng)設立與運行，解決產(chǎn)源分散、不易收集等問題，同時提高沼氣發(fā)電裝機容量達到經(jīng)濟規(guī)模，提升企業(yè)設置意愿，推廣沼氣發(fā)電的應用，以加速再生能源發(fā)電目標的達成。

在沼氣發(fā)電系統(tǒng)推廣方面，臺當局2013年通過補助屏東縣及彰化縣，建設沼氣發(fā)電機組裝機容量合計390千瓦，預估每年發(fā)電可達252萬度以上，節(jié)省電費約新臺幣708萬元，二氧化碳減量每年約1350噸。未來臺當局將依“再生能源發(fā)展條例”持續(xù)鼓勵妥善利用現(xiàn)有農(nóng)牧廢棄物、廢(污)水處理廠產(chǎn)出的沼氣，預計2030年完成開發(fā)沼氣發(fā)電總裝機容量達26兆瓦。

熱裂解技術

島內(nèi)研究機構在廢棄物熱裂解產(chǎn)油技術開發(fā)方面，已開發(fā)出流體化床快速裂解技術，建立廢塑料處理量20千克/小時裂解產(chǎn)油示范系統(tǒng)，并獲多項專利，分別授權島內(nèi)企業(yè)。目前正結合公益團體以建立廢塑料袋收集體系，利用塑料裂解產(chǎn)油技術生產(chǎn)塑料再生油，可用于發(fā)電燃料或作為工業(yè)鍋爐的燃料。島內(nèi)每年塑料袋產(chǎn)量約18萬噸，粗估每年將近生產(chǎn)24億個塑料袋，目前無適當廢棄塑料袋回收機制。以處理島內(nèi)1%廢塑料袋、產(chǎn)油率60wt%估計，產(chǎn)油量可達1350萬噸油當量。塑料再生油的產(chǎn)值以柴油每公升32.4元計，相當于每年新臺幣4374萬元再生燃料油產(chǎn)值。此部分或可結合現(xiàn)有資源回收體系，擴大廢塑料袋回收管道，并結合中游廢塑料裂解技術而逐步達成。

在農(nóng)林材料利用方面，已完成處理量1.44噸/日快速裂解先導系統(tǒng)設置與測試，林業(yè)材料產(chǎn)油率大于65wt%、農(nóng)業(yè)材料產(chǎn)油率大于50wt%，可作為未來商業(yè)化設計與運轉依據(jù)。為推動生物質(zhì)裂解油于工業(yè)應用，島內(nèi)企業(yè)已建立生物質(zhì)物處理量每小時30公斤裂解產(chǎn)油設備，未來建設商業(yè)化裂解系統(tǒng)所生產(chǎn)的裂解油將取代化石燃油，以降低鋼鐵廠所產(chǎn)生的大量二氧化碳。

圖5 生物質(zhì)燃料焙燒設備

圖6 沼氣發(fā)電設備

此外，臺灣中油公司基于以生物質(zhì)油替代部分工業(yè)燃料油構想，研究在工業(yè)燃料油中添加1%至2%生物質(zhì)裂解油可行性，未來更規(guī)劃建立年產(chǎn)1萬噸生物質(zhì)裂解油示范廠，產(chǎn)制的生物質(zhì)燃料油對于減少工業(yè)燃料油所產(chǎn)生的二氧化碳排放可做出具體貢獻。

氣化技術

島內(nèi)研究機構在廢棄物氣化利用技術發(fā)展方面，已進行稻殼氣化回收熱能研究，開發(fā)出10千瓦下吸式稻殼氣化反應爐，以及900千瓦先導型循環(huán)式流體化床氣化爐，同時也開發(fā)完成300千瓦農(nóng)業(yè)氣化利用示范系統(tǒng)，有助于開發(fā)本土生物質(zhì)物氣化發(fā)電系統(tǒng)。另一方面，還建立進料每日2噸煤炭的壓力式挾帶床氣化系統(tǒng)，并進行生物質(zhì)物與煤炭混合氣化的技術開發(fā)，預期可建立本土化的氣化技術，并逐步擴大至產(chǎn)業(yè)利用，建置工業(yè)區(qū)氣化廠為目標。此外，臺灣核能研究所也已建立日處理量2噸生物質(zhì)物的先導型電漿生物質(zhì)物氣化發(fā)電研發(fā)系統(tǒng)，未來將持續(xù)進行系統(tǒng)放大研究。