作者:能源與資源研究中心 張振昌 主任

        自十八世紀工業革命起,利用化石燃料提供能源,成為人類習以為常的生活模式。但是化石燃料的大量使用,將遠古時代因光合作用而封存於地球的碳,經使用後以二氧化碳的形式釋放到大氣,而增強溫室效應,並造成全球溫度的暖化。故尋求低污染的能源,成為重要課題之一。

       生質能泛指利用生質物(biomass)為原料所獲得的能源。廣義的生質能,乃是利用動、植物本體或其代謝物,經由傳統的物理化學能轉換機制或者是生化代謝,產生可直接使用的初級能源(如光、熱、機械能或是電能)或間接使用的能源載體(energy carrier)。木頭燃燒生熱,便是利用生質物轉化成初級熱源的一種;能源載體(如汽油)貯存的能量則需經合宜的機制(如汽車引擎)再釋出使用。大眾所熟知的生質能載體,包括液態的生質燃油、生質酒精、生質柴油及氣態的沼氣(甲烷)及生質氫氣還有固態的燃料(如木炭或是固態衍生燃料棒)。

       傳統的生質酒精,是使用富含糖或是澱粉的生質物醱酵後,再經蒸餾純化而得。近年來則利用多醣聚合物(纖維素)經熱化學法水解或是生物降解酶,將纖維素或木質素直接降解成糖化物,再經醱酵及蒸餾純化產製生質酒精。目前市售的生質柴油,則是以植物油脂藉鹼觸媒的作用,將三酸甘油脂轉化而得,可直接加入柴油引擎中使用。傳統性的液態生質能的產製,多以含糖分,澱粉或是油脂的物質來做為原料,但此類的物質多半為我們日常所用的糧食,所以會造成糧食價格的上昇。所以未來的技術的開發,將以使用富含纖維素之非糧食料源作為原料,以降低對糧食供應衝擊性。而富含纖維素生質物,可以使用物理化學法、生物法來或是合併的方式來產生能源載體。

      氣態生質能源的生質氫氣,由於可直接應用於燃料電池,其前景無可限量。生質氫氣可藉微生物在有光(光醱酵)或無光無氧(厭氧暗醱酵)的環境,分解有機酸或含糖生質物而得。暗醱酵產氫程序可建構於室內,是目前被評估為最具商業化潛力的生質氫氣生產方法。

本校「能源與資源研究中心」的研發團隊,在林秋裕院長的領導之下,自1998年起積極投入生物產氫的研究,技術卓越,在經濟部能源局及本校資助之下,建構了全世界第一座高速率暗醱酵產氫之模場系統,期能提供未來生質能源產業化之技術基礎。並在此技術支援之下,與亞洲各主要研發團隊共同成立了「亞洲生質產氫聯盟」,並將其秘書處設立於本校,期能將此技術推廣至國際,為未來的能源開發盡一份心力。

 本校能源與資源研究中心「生物產氫示範模場」外觀圖