壹、前言

　　1997年在日本京都由聯合國氣候變化綱要公約參加國三次會議制定「京都議定書」，目標為「將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水準，防止劇烈氣候的改變對人類造成傷害」，其中二氧化碳（CO2）排放量是最重要的。國際能源機構調查顯示，美國排放量居世界首位，平均每人每年排放量約20公噸，占全球總量23.7％。國際能源署表示2004年全球CO2的總排放量是26,583百萬公噸，台灣的總排放量是255百萬公噸，平均每人製造約11公噸，占全球總量1％。利用大氣中的CO2轉變為碳水化合物的方法中，以植物的光合作用最重要，因此可再生的綠色能源乃是目前人類最迫切的研究課題。2004年我國的電力發電結構，再生能源(水力、風力)占3.6％、化石燃油占6％、化石燃氣占20％、核礦核能占20％，而最大比例者為化石燃煤約占50％以上，顯見亟需將再生能源的農業生質產物及垃圾能源加入電力發電結構，方能大幅度降低二氧化碳排放量。

　　人類對能源的利用有四大轉換：第1次是煤炭取代木材等成為主要能源；第2次是石油取代煤炭而居主導地位；第3次是20世紀後半葉開始的再生能源結構轉換，第4次是21世紀的再生能源世紀。人類利用能源的歷史可分為六大階段：（1）火的利用（2）畜力、風力、水力等自然動力的利用（3）化石燃料的開發及利用（4）電的發現及利用（5）核能的發現及利用（6）再生能源的利用。

貳、各國農業生質能源發展現況

一、台灣：

　　設置於嘉義縣的生質柴油製造工廠，為台灣首座的生質柴油示範工廠，2004年月正式運轉。2008年7月15日起台灣車用柴油添加1％生質柴油，預估一年可少用3,850萬公升的柴油，減少排放12.6萬噸二氧化碳，相當於100萬桶石油、種樹510萬棵或130座大安森林公園的效果。台糖推動生質酒精生產，2007年起擴大甘蔗的種植面積，將可達到每年150萬公秉酒精。2007年生物能源公司規畫彰濱區設廠提煉白油桐原料，年生產10公噸生質柴油。

二、新加坡：

　　2008年新加坡將成為亞洲最大的生質柴油生產地，年產量180萬公噸。生質柴油的來源除可食用的油菜油和棕櫚油，也包括非糧食的白桐樹油。首座生質柴油廠建在裕廊島，年產20萬噸。

三、巴西：

　　生質酒精產量最大的國家，1975年開始推動蔗糖生產生質酒精。2004年1,510萬公秉生質酒精，2007年可增加50％。

四、美國：

　　以玉米做為生質酒精原料，1980年7,500公秉，2005年1,500萬公秉。生質柴油以黃豆為主要原料，1999年50萬加侖，2006年14,000萬加侖。

五、德國：

　　國內休耕農地種植油菜。生質柴油1998年產量5萬公秉，2006年300萬公秉以上，占全球一半產量。

六、英國：

　　第一座生質酒精燃料廠在2007年量產，年生產7,000萬公升生質酒精，原料是甜菜糖。所生產的酒精若以碳排放減少量換算，相當減少4萬輛汽車運轉，工廠每年消耗80萬公噸甜菜。

参、農業生質能源與化石能源介紹

　　今年以來石油價格扶搖直上，5月每桶原油價格飆升至135美元，經歷油價起伏波動下，21世紀再生能源將展現新希望。生質能源如生質柴油、生質酒精等，係透過植物直接利用太陽能、水分和二氧化碳轉化為能量。使用後所排放的二氧化碳等於植物生長時所吸收的二氧化碳。除可供生活所需的能源兼具可再生性。

一、氣質性農業生質能源與化石能源

　　（一）生質甲烷：有機物質經過厭氧腐爛時產生富含甲烷的氣體，稱之生質甲烷。它的來源包括沼澤、糞尿等等。甲烷的高濃度硫化氫常損害發電機組，篩選臺灣嗜酸性微生物，去除硫化氫微生物以Acidothiobacillus KY3最具潛力（國科會2007）。壓縮生質甲烷是燃氣長輸系統或分裝桶裝生質甲烷必要的技術。

　　（二）化石天然氣：天然氣是一種主要由甲烷與低碳氫化合物混合組成的氣態化石燃料，主要存於油田和天然氣田，少量存於煤層。

二、液質性農業生質能源與化石能源

　　（一）生質酒精：1908年美國福特汽車公司製造出可供汽油與酒精混合使用的汽車。可開發的生質酒精技術包括糖質轉化-原料來源主要有甘蔗與甜高粱、澱粉轉化-原料來源主要有甘薯等及纖維素轉化-原料。

　　（二）生質柴油：1898年迪塞爾（Rudolf Diesel）在巴黎首次推出世界第一部柴油引擎，以花生油為柴油引擎燃料。生質柴油採取各種植物性或動物性的油脂為原料，經過轉酯化、中和、水洗及蒸餾後所形成甲酯燃料。

　　（三）化石石油：從油井抽出來的石油稱之原油。石油成分是碳氫化合物中的烴。石油是幾百萬年前大量淤積在沈積岩床上的動植物遺體轉化而來。

三、固質性農業生質能源與化石能源

　　（一）生質碳化物：生質碳化物係植物行光合作用，將二氧化碳、水轉化為碳水化合物，又稱為碳化物，一般所見的植物均屬碳化物範疇。

　　（二）生質炭化物：炭化物較為耐儲存及防病蟲害。炭化物可採成熟相思樹、竹材等等，藉由窯內高溫及低氧下熱分解燒製。

　　（三）化石煤：煤成分為碳、氫、氧及其他微元素。是100萬年到44億年前植物殘骸分解逐漸形成的。世界煤礦的儲存量還可用400年。

四、固碳植物種類

　　光合作用是植物、藻類及細菌利用葉綠素，在光的照射下，將二氧化碳、水或硫化氫轉化為碳水化合物。高等植物碳同化途徑有下列：（一）C3植物：美科學家卡爾文1950年代研究綠藻，確定植物在光合作用中固定CO2。三磷酸甘油酸是糖酵解的中間體，這種CO2固定途徑稱為C3途徑，通過C3途徑固定植物稱為C3植物。85％的陸生植物進行C3循環。（二）C4植物：C4植物更適合乾旱的強烈季節性氣候。1960年代澳洲科學家哈奇和斯萊克發現玉米、甘蔗等熱帶植物之中間產物為4碳物，稱之為C4植物。C4植物有20多個科近2000種植物，包括現代熱帶植物如玉米、甘蔗。（三）CAM植物：極度乾旱熱帶地區植物多進行景天酸代謝(CAM)，C4植物是空間上錯開二氧化碳的固定和卡爾文循環，CAM循環則是時間上錯開這兩者。行使CAM途徑的植物是有著膨大肉質葉子的植物，近30個科，100多個屬，1萬多種植物如仙人掌科、鳳梨科、景天科植物。

五、植物性農業生質能源

　　（一）農藝作物

1. 生質酒精作物：（1）甘蔗（C4植物）：世界上生產生質酒精的最主要作物（2）甜高粱（C4植物）：種植優勢為需水量低及生長期短。（3）甘藷：與甘蔗相比較，甘藷生育期短。（4）甜菜：溫帶及高冷地植物。

    

2. 生質柴油作物：（1）大豆（固氮植物）：大豆、向日葵、落花生及油菜同列為世界4大油料作物。油份含量17%~24％。（2）花生（固氮植物）：含油率高達45~50％。（3）向日葵：具田間觀賞功能。含油率為58％。（4）油菜：具田間觀賞功能。世界油菜栽培面積超過2,700萬公頃，含油率35~45％。（5）其他農藝作物: 續隨子、紅花、棉花仔油。

　　（二）非農藝作物（含農業廢棄物）

1. 生質酒精植物：海藻：台灣週邊海域擁有豐富的海藻資源，龍鬚菜生物量可達47公噸濕重/公頃，馬尾藻70公噸。

    

2. 生質柴油植物：目前約有超過350種的油脂生產植物。（1）海藻：藻類產油率高綠藻為淡水種（Chlorella pyrenoidosa），海水種綠藻（Neochloris oleabundans），海水種金藻綱（Monalanthus salina）。（2）油桐(Vernicia fordii)：大戟科油桐屬，又名三年桐，與油茶、核桃、烏臼並稱中國四大木本油料植物。（3）木油桐（Aleurites montana）：大戟科石栗屬，又名千年桐，木油桐在本省栽植較廣，全台面積超過6,000公頃以上。（4）白油桐（Jatropha curcas）：大戟科，又名木花生、痲瘋樹，原產地美洲。種子含油率40％，種仁含油率達50％。如下圖1。（5）篦麻（Ricinus communis）：大戟科，1645年引進栽種。油量含有率52％以上，日本航空機的潤滑油，半數使用篦麻油。如下圖2。（6）其他：油加利樹、烏臼、棕櫚樹。

    

3. 生質碳化及可炭化植物：（1）半海水植物－紅樹林植物（Mangrove）：指生長在熱帶、亞熱帶海濱與河口泥灘地的鹽生植物。紅樹林共有24科30屬83種。台灣的紅樹林有6種，現存4種，水筆仔、紅海欖、欖李及海茄苳。紅茄苳和細蕊紅樹滅絕。（2）瘠地植物：a、銀合歡（Leucaena leucocephala）：豆科銀合歡屬，原產中美洲。b、相思樹（Acacia confusa）：豆科金合歡屬，原產於台灣南部。c、芒草（Miscanthus spp.）（C4植物）：禾本科，歐洲科學家將3倍體的巨芒供應發電廠燃燒使用。生物量可達每年每英畝14公噸乾重。芒草1噸發電量相當於3桶原油。如下圖3。（3）丘陵植物：a、台灣杉 (Taiwania cryptomerioides)：杉科，分佈區域為海拔1500~2,600公尺之間，人工栽培則低至800公尺。b、柳杉（Cryptomeria japonica）：杉科，亦稱吉野杉，原產日本及中國，廣泛栽植於本省海拔800~2,200公尺間，為速生樹種。c.台灣二葉松（Pinus taiwanensis）：松科，分布最廣的松科植物，分布1,000~3,300公尺左右的山區。d、馬尾松（Pinus massoniana）：松科，耐耐瘠薄的先鋒樹種，海拔1,000公尺以下的立地上都能栽培。e、琉球松（Pinus Iuchuensis ）：松科，亦稱八重山柏，1903年從日本琉球引進台灣。

    

4. 農業廢棄物：（1）椰殼：可可椰子在南台灣是普遍的行道樹。每年進口約5,000公噸的椰子。（2）玉米桿（C4植物）：2008年飼料玉米10,000公頃。（3）鳳梨莖（CAM植物）：單子葉耐旱的作物。（4）行道樹剪除廢枝：都市裡園林植物剪除可防範颱風造成路樹之傾倒。（5）森林疏伐廢棄物：2001年臺灣森林火災受損面積達395公頃。希臘南部2007年森林大火燒燬27萬公頃林地。2007年美國加州森林大火燒毀23萬公頃林地。1997年印尼霾害燒毀80萬公頃林地。為防範森林火災，宜疏伐及闢建防火道。（6）漂流木：今年卡玫基颱風帶來豪大雨，也帶來漂流木充斥曾文溪邊的農田與果園。漂流木不再只有就地燒毀一途，能成為重要的生質能源。

六、動物性農業生質能源

　　1998年畜牧法公布後防檢局主導違法屠宰查緝工作，2000年7月起與各縣市政府展開查緝違法屠宰，没入之屠體均送至化製廠化製。2005年7月農委會開始辦理成豬死亡保險，有效將斃死豬交集運車載運至化製廠化製，2007年投保豬隻頭數約570萬頭。國內5家合法的化製廠屯積動物性油脂2001年已達8,500公噸，可充分利用為生質柴油。

七、農業生質能源作物與汽油、柴油成本之比較分析

　　表1DOCX / pdf / odt為汽油、柴油與生質酒精、生質柴油間之成本比較，倘生質酒精、生質柴油成本降至汽油、柴油價格之下或政府予以補貼其成本間之差價，則生質酒精及生質柴油之生產將能大幅度量產。

肆、農業生質能源對減碳之探討

　　馬總統競選時提出愛台12建設，下列將可有效減碳效果：加強造林、林地保育及平地造林6萬公頃，每年可吸收CO2計220萬公噸。農委會以「健康、效率、永續經營」為農業施政主軸，發揮農業科技優勢與經濟地理條件，兼容延續、創新與改革的思維。著重農業生質能源之開發可大幅度增加減碳效果。2008年7月15日起台灣本島銷售的車用柴油全面添加1％生質柴油，原料主要來自回收廢植物性食用油，預估1年可少用3,850萬公升的化石柴油，減少排放12.6萬公噸二氧化碳。農業生質能源是一種無排碳之能源。

　　發電廠是將自然界蘊藏的各種一次能源轉換為電能的工廠。1882年愛迪生在美國紐約建立首座發電廠。台灣首座發電廠龜山水力發電廠1905年於台北新店發電。台灣發電廠使用能源分析表如表2 DOCX / pdf / odt。

伍、結語

　　當前台灣農業面臨「不足中過剩」之困境，糧食自給率32％，休耕農地22萬公頃、平地休耕、山地濫墾及農村人力不足。如何提高農業生產力、競爭力、強化農民組織、適度加入農企業及發展農業生質能源是目前發展農業最重要的課題。國際原油價格的不穩定及其可能在數十年內耗盡，促使各國積極投入研究與測試替代能源，如生質汽油、生質柴油及生質燃料。依我國之生產技術、產業結構及地理環境而言，生質能源為我國發展再生能源必選項目之ㄧ，生質能源產業在農民所得、農業結構及環境保護等方面均有所助益。農業生質能源作物不應取自人類使用之糧食作物或動物使用之飼料作物，因此，利用荒地、林地、湖泊及海洋適地適種前揭以外之能源植物，或利用農業廢棄物以生產生質能源，不僅可以活絡農工商產業，增加能源自給，並符合世界節能減碳趨勢。我國推動農業生質能源產業，似可以下列方式進行：1、減免石油稅來鼓勵消費者使用生質能源 2、對於不適合種植糧食原料作物之土地種植能源作物給予不同程度補助 3、立法規範再生能源法 4、推動再生能源產業 5、推動農業廢棄物資源化。

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圖1 能源植物，白油桐（Jatropha curcas）：大戟科，種子含油率40%

圖2 能源植物，篦麻（Ricinus communis）：大戟科，油量含有率52%以上

圖3 能源植物，芒草（Miscanthus spp.）（C4植物），禾本科