作者：化工系 張振昌老師

      能源的議題在近幾年，已成為各界關心的焦點。在使用化石能源造成環境極大的影響後，人類開始思索使用再生能源做為未來能源供應的來源。

      可再生能源一詞並沒有一致公認的定義。根據國際能源總署可再生能源工作小組，可再生能源是指「從持續不斷地補充的自然過程中得到的能量來源」。可再生能源泛指多種取之不竭的能源，嚴謹來說，是人類有生之年都不會耗盡的能源。可再生能源不包含現時有限的能源，如化石燃料和核能。而大部分的可再生能源其實都是太陽能的儲存。可再生的意思並非提供十年的能源，而是百年甚至千年的永續能源。

      隨著能源危機的出現，人們開始思考可再生能源的重要性。而目前常見的再生能源，則有生物能(如獸力的牽引)、生物質能、太陽能、水力能、地熱能、海洋能和風能。這些原始的再生能源形式，經過生物方法，機械設計及化學反應等方式，可以轉換成可提供人類運用的能源或是能源載體，進而逐步替換掉現階段對於化石能源及核能的依賴。

      就嚴謹的定義來說，核能並不屬於再生能源。以核能產生能量的過程來說，主要是以有活性的放射線的物程序跟可再生能源的定義跟陳述是不符的。「再生能源」一詞，或許是在能源危機後所產生的一個新的名詞，但是就人類的歷史來說，再生能源的使用已不是新鮮事。遠在「智人」的舊石器時代末期，就已經知道使用生物質能(木頭)，經由化學轉化(燃燒)，來產生所需要的能量(熱能)以滿足其生活所需。

      在工業革命前動力主要來自水力、風力、人力與獸力，熱量則來自燃燒動植物和木炭與油脂，都是再生能源，只用很少量石化能源。在工業革命後動力主要為化石能源，亦即煤、石油和天然氣。用來發電，運轉引擎、馬達和用在家電與照明。這些都非再生能源，也是二氧化碳和其他溫室氣體的主要來源。

      目前因為使用化石能源所衍生的環境議題，而迫使人類再度思考對於再生能源的使用。而再生能源設備的使用，則有建設環境、投資成本、其經濟上及執行上的整體考量。就以現階段台灣對於再生能源的使用，則以傳統的水力發電為最大宗 (但也僅佔國內總能源產量的1%而已)。

      如何利用對環境污染較少的再生能源來解決目前全世界鎖面臨的能源危機，已經是全世界相關的科學家所努力的目標。希望在維持目前生活舒適度的原則之下，也可以對已飽受摧殘的地球環境，盡一份心力。

      而使用生質物產製能源，也是未來可行的方案之一。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。