化學報告 組別:第九組 組員:27號 陳姿妤 34號 歐佳怡 指導老師:鄭順彰 生質能 Biomass Energy 化學報告 組別:第九組 組員:27號 陳姿妤 34號 歐佳怡 指導老師:鄭順彰

生質能是什麼? 生質能又稱生質物能，人類自用火取暖以來便開始 利用生質能。所謂生質能便是利用有生命的物質， 來當做人類所需的能源。而生物生長所需的能源來 自陽光，因此歐美有些國家便把生質能歸類於太陽 能中。隨著時代的進步及工業化的發展，能源的種 類由最原始的生質能源進步到利用水力、煤、石 油、太陽……等為我們的能源，而石油是目前利用 最多的能源。但石油危機發生後，世界各國努力尋 找替代它的其他能源。因此以前被認為效率低的生質能源再度受到重視而去研究它。

生質能源 用於發電，目前多是將都市廢棄物(例：家庭垃圾)、農林廢棄物(例：廢木材)、一般事業廢棄物(例：廢紙漿)…等製成固態廢棄物衍生燃料(RDF-5)，再送入鍋爐內燃燒以汽電共生方式發電。雖然在未來不可能取代火力或是核能作為基載電力，然而這種技術的優勢是一方面處理了本來就必須處置的廢棄物，同時又能依靠電能帶來額外的財務收入。事實上，生質能源最主要的優勢是支援引擎運作，這是其他替代能源難以與其競爭的部份。現行海陸空的運輸主要都倚賴石化能源生成的液體燃料(柴油、汽油、煤油)來驅動引擎(或內燃機)。可以說多數的運輸設備(例：飛機、汽車)以及相關後勤系統(例：加油站)都是為液體燃料而設計。而當前最能夠以現有系統進行佈署的替代能源就是生質燃料(酒精汽油、生質柴油、生質煤油)。其他替代能源如要用於運輸，基本上都要先發電，然後讓運輸設備使用電力。電力車或是電力船概念雖好，然後就現實面而言目前電池容量無法支援長程運輸，同時要佈署更換電池的「電力站」成本太高，等於是要重新建立後勤系統，並且受到天候(日照量)影響甚鉅。因此在未來生質燃料仍然會是替代能源中最重要的一項。

生質能源的使用型態 液態：液態生質能源基本上指的是生質燃料(biofuel)：生質酒精(bio- ethanol)、生質柴油(biodiesel)。生質酒精可以和一般汽油混合後供應一般小型車輛的動力，生質柴油則可以和普通柴油混合後供應使用柴油引擎的動力機械，通常見於較大型車輛，例如：公車、垃圾車、曳引機、甚至是火車。除了前兩種以外，用於航空載具的產品稱為生質煤油(biokerosene)，以供應渦輪發動機。這三種液態燃料由於主要成分的碳鏈長度不同，也就是所含的主要化學成分不同，使其具有不同的性質。為了製造不同長度的碳鏈，由原料轉換為成品的化學過程與儀器設備都會有所差異。生質燃料除了可供運輸外，也可用於燃燒發電。

固態：主要是指的是固態廢棄物衍生燃料技術（densified refuse derived fuel, RDF-5）其中的5指的是固態，依此類推，廢棄物衍生燃料事實上還有其他不同的型態。RDF-5這種技術是利用物理前處理技術，先將廢棄物破碎、選別、乾燥後，再加入添加劑，以製成外型與成分都符合特定規格的錠型燃料，有利於後續的能源應用，例如燃燒發電。原料來源可以是都市廢棄物(一般垃圾)、工業廢棄物(例如：紙廠廢料)，也可以是農林廢棄物(例如：廢木材)。由於錠型燃料規格較為一致，因此燃燒發電的效率與汙染程度都優於一般焚化爐，目前日本的技術最為領先，已有60餘座此種類型的發電廠，同時歐洲亦有許多國家跟進。

氣態：熱化學轉換技術是將生質能原料轉換成其他型式燃料的重要手段。轉換程序基本上可分為氣化(gasification)與裂解(pyrolysis)兩種，在進行這兩種熱轉換時往往可以得到氣態產品。以氣化程序獲得者，一般稱為合成氣(Syngas)，成分主要為一氧化碳、氫氣、甲烷。這樣的氣態燃料可以直接作為鍋爐的燃料用於發電，或是再進行轉化形成液態燃料與其他化學產品。此外，主要成分為甲烷的沼氣也是重要能源，可由經過設計的垃圾掩埋場產生，使廢棄物能有另一層價值。

氣化技術(gasification) 是一種在超過攝氏700度的高溫且低氧的環境中進行的化學反應，將煤炭、生質物(biomass)、廢棄物…等，轉換成數種可燃氣體的混合物，主要成分為一氧化碳與氫氣，另外也有甲烷、氮氣、二氧化碳…等，由於這種混合物不但可做為鍋爐與發電機組的燃料，也可以再被當作原料用以生產柴油、塑膠等其他產品，因此被稱為「合成氣(syngas)」。以煤炭生成的合成氣來照明、煮炊、供應暖氣已有多年歷史、世界上多處可見，目前正在發展中的 以廢棄物原料之技術，可以利用廢木材、廢 塑膠、廢電子產品…等，與其直接將廢棄物 掩埋或是焚化，氣化技術讓我們能進一步利 用其中的能量。

生質酒精 生質酒精可直接與石化汽油混合，在低濃度(<15%)混合的情況下，一般車輛無須修改引擎即可直接使用，此外，ford、chrysler、toyota等汽車公司也推出了複合燃料車（Flexible Fuel Vehicle），可自動偵測酒精與汽油混合比例，自行調整引擎內油料噴射系數與點火時間，因此可任意使用不同混合比例的酒精汽油。生質酒精的製成需仰賴酵母菌經發酵過程將原料中的醣分解為酒精，接下來透過蒸餾法將水份與酒精分離，製成高濃度的無水酒精。生質酒精根據原料的不同可再細分為醣類酒精、澱粉酒精與纖維酒精三種。

生質酒精是少數可以取代石油的液體燃料，相較於氣體燃料與固體燃料，具有易於儲藏、運送的優點 ; 二氧化碳排放量較石化汽油少20%以上; 處理農業廢棄物避免野外焚燒的污染; 種植能源作物可以活化休耕地，增加農村工作機會。缺點，例如酒精吸水性強，若酒精汽油混合比例過高，有可能造成車內管線腐蝕; 另一缺點為酒精燃燒熱值相對低於石化汽油，變相造成油耗增加。

生質柴油 所謂的生質柴油即是以取代石化柴油為目標的替代能源，利用化學轉酯化技術將植物或是動物油脂轉化為物理及化學性質都與烴類化合物相當類似的脂肪酸酯，產物可直接使用於柴油引擎。與石化柴油低濃度混合 (B5) 的情況下則可作為引擎潤滑劑。實驗證明生質柴油對減輕環境污染有顯著的幫助，生質柴油的料源種類廣泛，舉凡向日葵油、花生油、大豆油、椰子油、棕櫚油等植物油或是油炸過後的廢食用油都可作為生質柴油的原料。之前有提過美國公司結盟進行全國性廢食用油回收的例子，既可處理廢棄食用油的問題，又可製造生質柴油。台灣方面則有新日化、鴻潔能源等生質柴油煉製廠回收廢食用油以提鍊生質柴油，惟因台灣廢食用油回收通路尚未完善，仍須由東南亞一帶進口棕櫚油作為原料以供應國內需求。

台灣目前較為顯著的生質能源利用例子有下列： 台灣糖業公司利用蔗渣於糖廠中直接燃燒，產生蒸汽，供工場中蒸發器及發電機使用。 花蓮的中華紙漿公司，利用剩餘的廢材、木屑、樹皮在特製的鍋爐中燃燒，生產高壓蒸汽，以推動渦輪發電機。 彰化的台灣化學纖維公司則於製造嫘縈纖維過程中，收集剝落的原木樹皮直接燃燒於鍋爐中。 其他證實可行的有：使用紅泥塑膠袋，利用豬糞進行小型醱酵生產沼氣（內含百分之七十可燃燒甲烷氣體），以代替液化瓦斯而為家庭用燃料。

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