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將甘蔗副產物做為第二代生質酒精以外的另一種利用

將甘蔗副產物做為第二代生質酒精以外的另一種利用

文章來源 : 農業科技決策資訊平台    2019/11/06

  全球農業發展正邁向生物經濟及循環永續的方向前進,以往不受重視之農業廢棄物也藉拜現代科技所賜,紛紛轉變為極富利用價值的農業副產物,重新將資源再利用,第二代生質酒精(second-generation ethanol)即為相關的應用之一。第二代生質酒精多以稻桿、甘蔗葉等採收後剩餘的農業副產物做為原料,將農業副產物中的纖維素、辦纖維素等物質轉換成為人們可利用之燃料。相較於第一代生質酒精,第二代生質酒精由於是以農業副產物做為主要原料,因此在原料取得上毋須另闢農地從事原料生產,且不會發生與人爭糧的窘境。基於上述特點,將農糧副產物轉換為第二代生質酒精生產可謂指日可待。然而將農業副產物變成生質燃料的做法,恐同樣造成日後農業生產方面的問題。
  以巴西聖保羅大學(葡文:Universidade de São Paulo;英譯:University of São Paulo)為首的研究團隊為探討上述問題,便在巴西甘蔗產地進行農業廢棄物經營管理方面的研究。經探討後發現,與其將廢棄蔗葉全數轉換成第二代生質酒精的原料,不如將其適時、適地、適量的留在農地現場,做為農地土壤肥料並加以利用,反而可獲得較高的農業生產效益。研究團隊首先將甘蔗採收後的農業廢棄物按丟棄部位、棄置在農地現場的總量分成5種農業廢棄物經營管理方式,這5種農業廢棄物的經營管理方式分別是在每公頃農地中移除3.5、7.0、3.0、6.0、12.0公噸的採後農業廢棄物。之後,研究團隊再分別量化這5種經營管理情境下可獲得的氮、磷、鉀等元素總量,並換算成土壤肥力補充多寡的計量指標及後續所需額外投入的肥料成本。研究團隊發現,雖然甘蔗農業廢棄物可全數用於第二代生質酒精的生產,然而一旦自現場搬走過多的農業廢棄物,將可能造成日後施肥成本大增。以情境五為例,在農業廢棄物總移除量達12.0公噸/公頃的管理下,將會減少土壤從其中獲得氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫的機會,根據研究團隊的估算,情境五的經營管理將須額外花費90美元/公頃的肥料開銷,較情境一的27美元/公頃來得多。此外,若照情境五的農業廢棄物經營管理策略,2050年的地力將大幅衰竭,屆時恐須施以2倍的肥料,方能符合甘蔗生長的營養需求。
  研究團隊發現以低衝擊的廢棄物經營管理法(例如:情境一、情境二),適度地移除乾燥的農業廢棄物,大量保留新鮮的葉片,將可大幅減少後續施肥的費用。研究團隊認為在利用甘蔗農業副產物做為生產第二代生質酒精原料的同時,也需一併考量甘蔗田的地力現況,適時、適地、適量地調整農業廢棄物經營管理策略,方可共創農業永續生產與生質能源發展雙贏。
  該研究主要由聖保羅研究基金會(葡文:Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo,簡稱:FAPESP;英譯:São Paulo Research Foundation)資助。詳細研究成果已發在<BioEnergy Research>。

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