生物炭與秸稈綜合利用

根據全球統計，目前用在發電、工業及交通工具所產生的二氧化碳，約佔總碳排放量的80%，而所謂「碳排放」，代表原本不屬於生物圈，經排放來到生物圈的碳。將地球表面粗分為四個領域－－大氣、水體、土壤及岩石，則前三者和包含其中的生物統稱為「生物圈」，碳在三者間不斷循環，達到動態平衡，稱為「生物碳」。燃燒稻草、樹枝，甚至森林大火，都不會增加生物圈中的碳，只能算是加速碳的循環；人為的開採石油、煤炭、天然氣，則將原本不屬於生物圈的碳，從岩石圈排到了生物圈中，才算是碳排放。利用農業副產物等有機物製成的生物炭，具有不易分解的特性，可以長時間的將生物碳固定成礦物碳，藏碳於地，達到真正的減碳、逆轉溫室效應所導致全球暖化的環境問題。

碳循環圖

簡介「生物炭」

生物炭（Biochar），是指有機物在不完全燃燒或缺氧環境下，經高溫熱裂解后的固體產物。森林大火后未燒盡的焦黑植體殘株，就是自然界製造的生物炭；而人工的炭更是不勝枚舉，象是木炭、竹炭、稻殼炭等都是。整個高溫熱裂解過程即所謂的「炭化」或「乾餾」，除了產生固體的炭之外，同時也會產生液體與氣體，產生的液體包含乾餾液（或稱醋液）及焦油等，氣體則有一氧化碳及其他可燃性氣體。由於生物炭的碳鏈為生物惰性，不易經生物分解，有研究指出，生物炭在自然環境下的半衰期高達500～1000年甚至更長，因此若將有機物燒成生物炭再存於土壤中，可成為長期碳匯，降低碳排量。

生物炭

一、生物炭的應用

生物炭為微鹼性，具有多孔性及高「比表面積」（即單位重量的表面積），可中和酸性土壤、增加土壤的保水力及通氣性，並吸附土壤養分使養分不易流失。生物炭中的大小孔隙也能作為土壤微生物的棲所，提高族群數量及多樣性，維持土壤生態作用；若應用於受污染的土壤中，則能暫時將污染物吸附在孔隙中，避免污染擴大。而生物炭因顏色較深，在冬季或早春時節適量添加，可加深土色吸收太陽能，以增高土溫、減緩寒害的程度。

生物炭多孔性

作為栽培介質材料，生物炭耐腐性佳，可長期使用，並可吸附各種養分，慢慢釋出供給作物養份，有助於延長肥效、減少肥料浪費。此外，經高溫熱裂解成生物炭的植物體中，鹼性金屬元素象是鉀、鈣、鎂等，經炭化后成為作物容易吸收的形態，有助於供給植物養分，尤其炭化的稻殼及稻草富含硅與鉀，可使植株健壯，不易受病蟲危害。

其他用途像是將生物炭磨成細粉，裹覆於速效型的肥料外，可延長肥效；或作為微生物農藥或肥料活菌的載體，包裹於種子外，確保有益微生物能接種於植物根部；亦可作為生物膜的載體，或作為水產養殖的水過濾、畜產之廢水處理及廢棄物除臭等用途。

二、生物炭的資材來源

生物炭的原料來源相當廣泛，目前多利用農業副產物，物盡其用以提升作物的附屬價值，諸如秸稈稻殼、玉米穗軸、果樹修枝等，或是將木屑、椰子殼、乾草等資材經壓縮造粒成為顆料燃料，皆為可供直接燃燒與炭化的資材。

秸稈處理

秸稈稻殼的含水量低，燃燒后所產生的腐蝕性氣體（如二氧化硫等）非常少，量大且集中在碾米廠，取得的管道明確，是很好的替代燃料。其灰燼富含硅與鉀，可提高水稻抗病能力、作為有機農業鉀肥及酸性土壤改良，並可提供半導體工業硅原料及橡膠的添加材料。

果樹修枝雖缺乏背景資料，但以產業面積估算，廢棄枝條的數量應相當多。各類樹材的燃燒特性可能有所不同，但炭化后可望縮小材質間的差異性，提高其作為木炭或氣化燃料的可行性。顆料燃料則是藉由壓縮造粒的技術，將木屑、椰殼、乾草等製成顆料燃料，目前多采混煤燃燒方式利用；未來可研發高熱值、低污染的材料（樹種），以及顆粒燃料專用爐，供給需熱源之產業應用，甚至可取代燃煤發電機。

三、秸稈綜合利用價值與現狀

有關資料表明，2016年我國糧食總產量為6.1億噸，秸稈產量約10億噸(其中：玉米秸稈3億噸、稻草秸稈2.5億噸、小麥秸稈2.5億噸、棉花秸稈0.5億噸、其他秸稈1.5億噸)，隨著糧食產量增加，每年秸稈產量遞增1200萬噸。

秸稈作為糧食作物和經濟作物生產的副產物，它含有豐富的蛋白質、維生素、氮、磷、鉀、微量元素等，可提煉酒精、生物汽油、木醋酸、木焦油、多寡糖等能源、農藥、食品原料和添加劑及炭產品和飼草等，一定程度上秸稈的綜合利用價值較比糧食相差不是很。以玉米秸稈為例，一畝地大約可產生1噸秸稈，通過綜合利用，可以產出約500千克複合肥、400千克紙漿和100千克酒精。可以說，做好秸稈綜合利用，從「禁燒」到綜合利用再到產業化，會對我國農業及糧食生產起到「事半功倍」的作用，而由此產生的社會效益更是深遠。

秸稈綜合利用

近幾年，秸稈燃料、秸稈建材、秸稈炭、秸稈炭基肥、秸稈餐盒、秸稈製漿、秸稈制油、秸稈飼草等系列產品和企業有所發展，但由於秸稈使用量少，很難得到政府補貼。當下，秸稈燃料呈現了良好的發展趨勢，但由於沒有規模化產業化龍頭企業，所以沒有得到國家及區域政府的重視，目前大多停留在小市場運作階段，大多資產在500萬元以下，類似1978—1996年期間的農牧產業化企業。

實現秸稈綜合利用或產業化難度的表象是秸稈的季節性、收割、儲存、運輸等問題，實際上產業效益、利益分配的問題。目前企業給農民秸稈的費用每噸在80～150元左右，這個是很難調動農民的積極性，如果每噸達到400元左右，農民就會有積極性。

四、總結

農業與節能減碳議題橫跨許多領域，如能源、材料科學、機械、環境工程、土壤、森林、生態、植物生理、微生物等，各面向看法不一，若能齊聚各領域人士，廣泛而深入的討論，相信有助於改善日趨急迫的環境問題。

生物炭具有善用資源及對環境的減碳效果，並可作為介質、土壤改良、過濾、脫色、除臭等農業及生活應用資材。製作過程中，理想上不希望使用石化燃料，才能完全符合節能減碳的世界潮流，但目前仍有煙霧、臭味及焦油等問題尚待解決。

未來推動生物炭在實務上的運作方式可行性方向是成立區域炭化中心，收購農業廢棄物，製成的生物炭和燃氣經販賣營運、自行發電賣電等；而這點中誠炭基實業一直在行動，從秸稈綜合利用開始，產出生物炭，然後以生物炭為基質，根據不同區域土地特點、不同作物生長特點以及科學施肥原理，添加有機質配製而成生態環保型肥料，即炭基肥。基肥中大量有益菌群在根際繁殖，抑制有害微生物的生長；吸附和鈍化土壤重金屬及農藥殘留，提高作物品質；增強土壤通透性，提高作物根系活力，促進光合作用；通過微生物轉化，釋放土壤養分；豐富土壤礦物質，增加土壤有機質，提高作物產量；鎖住土壤中的營養成分，增強作物抗逆性，減少作物病蟲害。利用炭基肥種植出的炭基食品則是零激素、零抗生素、零農藥殘留、零重金屬殘留、零生態傷害的五零食品，各項指標最佳，食品安全度最高、口感最優。

炭基五零食品

秸稈綜合利用技術真正做到零浪費、零污染、高效益，並由此進行深加工提煉，研發了生物質炭基肥、葉面肥等產品，開拓了炭基生態農業產業鏈，有效改良土壤和環境現狀，具有突出的經濟效益和社會效益，被譽為一場秸稈綜合利用的革命。