第七章再生能源課件

1、第 七 章 再 生 能 源（）7-1生質(zhì)能7-2都市廢棄物7-3生質(zhì)柴油7-4生質(zhì)酒精7-5 能源造林1生質(zhì)物係指由生物產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)，而該有機(jī)物質(zhì)可做為燃料或工業(yè)產(chǎn)品。目前最常提及的生質(zhì)物，係指種植及成長之後，用以作為生質(zhì)燃料（biofuel）的植物。至於生質(zhì)能，係指生物所產(chǎn)生的生質(zhì)物，經(jīng)熱、化學(xué)或生物方式轉(zhuǎn)換而獲得的有用能源。另外，依據(jù)我國行政院再生能源發(fā)展條例(草案)第三條第二款的定義，生質(zhì)能為國內(nèi)農(nóng)林植物、沼氣、一般廢棄物與一般事業(yè)廢棄物等直接利用或經(jīng)處理所產(chǎn)生之能源。 生質(zhì)能7-1生質(zhì)能2生質(zhì)能與風(fēng)能、太陽能相同，都具有取之不盡、用之不竭的特性，因而生質(zhì)能為再生能源的一種。生質(zhì)能與化

2、石燃料不同的地方在於化石燃料在地下深處經(jīng)長期的地質(zhì)化學(xué)作用才形成的，一經(jīng)開發(fā)後，無法迅速再生。而生質(zhì)能係由CO2與H2O經(jīng)光合作用而成，使用後又變回CO2與H2O，其僅靠簡單的生化作用便可重覆再生，不需長期的地質(zhì)作用。 生質(zhì)能7-1生質(zhì)能3光合作用可以用以下簡單的反應(yīng)式表示：式中h代表著光能的吸收，植物每生成一莫耳的CH2O，約需112 kcal的光能。以葡萄糖 (glucose) 生成為例，其藉光合作用每合成一莫耳，需要674 kcal的光能，而其反應(yīng)式表示如下：光合作用7-1生質(zhì)能4據(jù)估計，當(dāng)陽光入射至植被的地球表面時，所有波長光線中約25% 的光能可被利用於光合作用，其中又約60到70%

3、 的能量被植物的葉片吸收，而葉片平均每吸收15 eV的光能後，約轉(zhuǎn)換成含5 eV之碳水化合物，其能量的效率約為35%。綜合上述各項因子，光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能而儲存在生質(zhì)物的效率約為6%(=0.250.700.35) 左右。依統(tǒng)計，目前生質(zhì)能為全球第四大能源，僅次於石油、煤及天然氣，供應(yīng)了全球15% 的初級能源需求，也提供了開發(fā)中國家35% 的能源，為目前最廣泛使用的再生能源，約佔世界所有再生能源應(yīng)用的三分之二。 生質(zhì)能7-1生質(zhì)能5世界初級能源消耗統(tǒng)計值及未來需求之預(yù)估值（Mtoe） 7-1生質(zhì)能種類1980200420102015203020042030石油3,1073,9404,3664,75

4、05,5751.3%煤1,7852,7733,3543,6664,4411.8%天然氣1,2372,3022,6863,0173,8692.0%生質(zhì)物與廢棄物7651,1761,2831,3751,6451.3%核能1867147758108610.7%水力1482422803174082.0%其他再生能源3357991362966.6%總量7,26111,20412,84214,07117,0951.6%6廣義而言，生質(zhì)物包含了：木材與林業(yè)廢棄物 ( 如木屑 )。農(nóng)作物與農(nóng)業(yè)廢棄物 ( 如黃豆、玉米、稻穀、蔗渣 )。畜牧業(yè)廢棄物 ( 如動物屍體、廢水處理所產(chǎn)生的沼氣 )。工業(yè)有機(jī)廢棄物 (

5、如有機(jī)污泥、廢塑橡膠、廢紙、黑液 )。垃圾與垃圾掩埋場與下水道污泥處理廠所產(chǎn)生的沼氣。 7-1生質(zhì)能77-1生質(zhì)能印度鄉(xiāng)間生質(zhì)能牛糞8技術(shù)成熟，具有商業(yè)化運轉(zhuǎn)能力。經(jīng)濟(jì)效益較高，使用廢棄物的生質(zhì)能，更兼具處理廢棄物與回收能源的雙重效益。生質(zhì)能可利用傳統(tǒng)能源供應(yīng)架構(gòu)，例如生質(zhì)柴油可與市售柴油混合使用，氣化系統(tǒng)可與汽電共生或複循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合。 7-1生質(zhì)能生質(zhì)能優(yōu)勢9生質(zhì)物轉(zhuǎn)換一般而言，生質(zhì)物轉(zhuǎn)換為能源的方式可概分為物理轉(zhuǎn)換、熱轉(zhuǎn)換、化學(xué)轉(zhuǎn)換以及生物轉(zhuǎn)換。1.物理轉(zhuǎn)換：是種較簡單的能源轉(zhuǎn)換程序，如脫水、乾燥、分類、壓縮、並加入添加劑以製作成垃圾衍生燃料等。2.熱轉(zhuǎn)換：為最常用的能源轉(zhuǎn)換方式，如直

6、接燃燒 以生產(chǎn)蒸汽或熱能，又如廢棄物的之焚化，或以氣化及裂解方式產(chǎn)生合成燃?xì)饣蚝铣扇加汀?.化學(xué)轉(zhuǎn)換：如經(jīng)交脂化等化學(xué)轉(zhuǎn)換程序產(chǎn)生生質(zhì)柴油。4.生物轉(zhuǎn)換：如利用生物菌種發(fā)酵等方法產(chǎn)生沼氣、生質(zhì)酒精及氫氣等燃料。 7-1生質(zhì)能10生質(zhì)物轉(zhuǎn)換為能源的方式 7-1生質(zhì)能11臺灣早期工業(yè)尚未發(fā)達(dá)之時，垃圾的處理以掩埋為主。但隨著人口的增加，由於臺灣地狹人稠，掩埋場日趨飽和，加上民眾環(huán)保意識的抬頭，其所衍生的惡臭問題造成各地民眾皆要求既有的掩埋場早日封閉，並反對設(shè)立新的掩埋場。事實上，垃圾掩埋除有惡臭問題外，也涉及到滲出水 (leachate) 的管理。所謂滲出水係指液體滲經(jīng)固體廢棄物並萃取出溶解性及懸

7、浮性物質(zhì)，而大部份掩埋場的滲出水是由外界進(jìn)入的液體 ( 如表面排水及地下水等 ) 及廢棄物分解產(chǎn)生的水份所組成。因此，以焚化方式處理都市廢棄物乃成為近年來較佳的選擇。 7-2都市廢棄物都市廢棄物(Municipal Solid Waste, MSW)12焚化係創(chuàng)造一高溫及充足氧氣的環(huán)境，利用劇烈的氧化反應(yīng)將廢棄物燃燒破壞。焚化去除廢棄物的同時，也能夠滿足減量化:一般而言，產(chǎn)生灰渣的體積僅有原來垃圾體積的5%10%。安定化:當(dāng)垃圾經(jīng)焚化後，高溫燃燒將能殺死各種微生物並分解惡臭氣體。安全化:醫(yī)療廢棄物及其他有害的事業(yè)廢棄物經(jīng)焚化後由於分子重組而轉(zhuǎn)變成氣體及灰渣，因而達(dá)到無害化。資源化:焚化廠的設(shè)立

8、常具有前處理單元，能將資源性廢棄物先行回收。垃圾燃燒所產(chǎn)生的熱能將可作為能源回收利用。 7-2都市廢棄物焚化 (Incineration)13焚化發(fā)電廠 7-2都市廢棄物由於垃圾的燃燒屬於放熱反應(yīng)，其所產(chǎn)生的熱能將可作為能源回收利用，例如製程蒸汽、空間加熱及汽電共生發(fā)電等。因此焚化發(fā)電廠一般又稱為廢棄物轉(zhuǎn)化能源廠。 147-2都市廢棄物高雄市中區(qū)資源回收廠 157-2都市廢棄物焚化廠進(jìn)場量(公噸)焚化處理量(公噸)發(fā)電量(千瓦)售電率(%)基隆市垃圾焚化廠137,482.835,614,930.0979,560.9676.17內(nèi)湖垃圾焚化廠127,805.05134,316.0730,272.

9、4547.69木柵垃圾焚化廠218,711.43205,672.4564,644.1656.79北投垃圾焚化廠260,310.09262,482.12109,649.3758.55樹林垃圾焚化廠329,659.24335,942.30150,008.5079.48新店垃圾焚化廠232,515.44230,641.90110,749.3077.15八里垃圾焚化廠412,795.17419,739.10174,023.2280.00利澤垃圾焚化廠137,318.96138,798.5872,628.8975.77桃園垃圾焚化廠441,251.96433,413.78257,397.1087.27新

10、竹市垃圾焚化廠232,297.36228,933.72149,460.9477.92臺中市垃圾焚化廠229,081.21227,600.5596,835.6977.51后里垃圾焚化廠284,096.77273,808.30157,743.7081.39烏日垃圾焚化廠312,819.37302,389.79182,116.0280.36溪州垃圾焚化廠277,629.70266,176.75144,003.8076.99鹿草垃圾焚化廠318,519.99304,035.11180,855.6083.15嘉義市垃圾焚化廠76,032.0177,032.5318,355.0462.85臺南市垃圾焚化廠

11、209,347.60204,082.1190,055.6472.47仁武垃圾焚化廠371,206.46380,822.19215,310.8580.16岡山垃圾焚化廠268,028.68273,450.13161,980.9076.48高雄市中區(qū)垃圾焚化廠263,682.38220,307.0081,571.5060.51高雄市南區(qū)垃圾焚化廠406,985.97367,154.28184,037.1974.47崁頂垃圾焚化廠273,450.11261,369.97145,421.4076.08總計5,821,027.785,683,032.832,856,682.2276.92167-2都市廢

12、棄物由於廢棄物能源利用兼具能源與環(huán)保雙重貢獻(xiàn)，且使用廢棄物能源可減少因使用煤炭、石油所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，因此世界各國皆將其納入再生能源範(fàn)疇中。雖然焚化具有上述各項的優(yōu)點，但都市廢棄物經(jīng)過焚化後，原有物質(zhì)所含的元素將重排而形成各類的氣體及固體灰渣，其對環(huán)境仍有相當(dāng)程度的衝擊。當(dāng)廢棄物與空氣中的氧氣完全反應(yīng)，碳元素將與氧形成二氧化碳，氫元素則形成水，因此廢氣中以二氧化碳及水分子為主要的產(chǎn)物。但廢棄物中除了碳及氫元素外，尚有硫、氯及氮元素等，這些原子經(jīng)反應(yīng)後則可能形成硫氧化物、氯化氫及氮氧化物等空氣污染物。177-2都市廢棄物至於都市廢棄物中所含有的重金屬成份如鉛、鎘、汞、鋅及砷等，雖然焚化過程

13、這些重金屬會揮發(fā)成氣態(tài)，但當(dāng)廢氣冷卻後，這些重金屬將凝結(jié)在飛灰上。而較不易揮發(fā)的金屬成份如銅、鋁、錫、鉻及鎳等則傾向於留在底灰中。當(dāng)然，若燃燒條件控制不良時，除了生成前述的空氣污染物及重金屬外，也有可能形成其他有害的稀有物質(zhì)如多環(huán)芳香烴化合物 (polycyclic Aromatic hydrocarbons, PAHs)、夫喃 (furan)、甚至戴奧辛 (Dioxin)。因此焚化爐之操作管理也是污染防治上極重要一環(huán)。 18美國ASTM (American Society of Testing Materials) 將垃圾衍生燃料製品分類成7種：RDF-1：以廢棄燃料型態(tài)使用之廢棄物。RDF

14、-2：前處理成一定粗粒徑之廢棄物。RDF-3：將都市垃圾除去金屬、玻璃及其他無機(jī)物後製成之燃料，95% 重量通過2英吋角篩之廢棄物。RDF-4：粉碎加工，製成95% 重量能通過10號篩之廢棄物。RDF-5：壓縮成塊狀、棒狀等成型之可燃物。RDF-6：加工成液態(tài)燃料之可燃物。RDF-7：加工成氣體燃料之可燃物。7-2都市廢棄物垃圾衍生燃料（RDF）197-2都市廢棄物20整體而言，廢棄物前處理做得越少，成本將越低，但是燃料效率也越低。反之，燃料等級隨數(shù)字越大而越高，因此RDF-7等級最高，而其能源效率也隨數(shù)字愈大而代表能源效率愈高。一般而言，RDF-1的能源效益小於15%，而RDF-7氣體燃料的

15、效率則大於35%為最高。 7-2都市廢棄物RDF-5之外觀21第一次能源危機(jī)發(fā)生後，70年代中期研究人員開始嘗試以其他物品作為石油替代品以用於內(nèi)燃機(jī)。最初研究乃以純植物油作為石油基柴油之替代品，但所得結(jié)果不盡理想。之後，研究人員以動物及植物衍生的油脂進(jìn)行轉(zhuǎn)脂化（transesterification）反應(yīng)以降低油脂的黏度，且油的特性並未有明顯的改變。由於新產(chǎn)生的燃料為生物所衍生而出，且可作為柴油引擎之燃料，因此命名為生質(zhì)柴油（biodiesel）。 7-3生質(zhì)柴油生質(zhì)柴油（biodiesel）22轉(zhuǎn)脂化反應(yīng)係將三酸甘油脂與較多的醇類在觸媒（如KOH、NaOH、NaOCH3等）作用下反應(yīng)，以產(chǎn)生

16、甘油及脂肪脂。7-3生質(zhì)柴油轉(zhuǎn)脂化反應(yīng)（transesterification）237-3生質(zhì)柴油生質(zhì)柴油生成簡圖 工業(yè)上生質(zhì)柴油的生產(chǎn)，其係使用各種油脂或廢食用油為原料，配合甲醇經(jīng)轉(zhuǎn)脂化反應(yīng)後，產(chǎn)物將為脂肪酸甲脂及甘油。脂肪酸甲脂經(jīng)分離及處理後，即為生質(zhì)柴油。 247-3生質(zhì)柴油各種常見油脂植物種子油收量表 種子油植物kg 油/公頃 科名生命期玉米 (corn)145禾本科1年生棉（cotton）273錦葵科1年生大豆（soybean）375豆科1年生亞麻仁（linseed）402亞麻科1年生薺菜（camelina）490十字花科1年生芝麻（sesame）585胡麻科1年生紅花籽（saffl

17、ower） 655菊科1年生稻米（rice）696禾本科1年生桐樹（tung tree）790大戟科多年生向日葵（sunflowers）800菊科1年生花生（peanuts）890豆科1年生油菜籽（rapeseed） 1000十字花科1年生蓖麻仁（caster beans）1188大戟科1年生麻瘋樹（jatropha）1590大戟科多年生巴西堅果（brazil nuts）2010玉蕊科多年生酪梨（avocado）2217樟科多年生烏柏（chinese tallow）3950大戟科多年生油椰子（oil palm）5000棕櫚科多年生257-3生質(zhì)柴油生質(zhì)柴油的優(yōu)點可作為一般化石柴油的替代燃料，B

18、20代表20%的生質(zhì)柴油和80%的化石柴油所組成的混合燃料。相較於傳統(tǒng)的化石柴油，二氧化碳的排放上可減少65%-90%。另外，生質(zhì)柴油本身可生物分解，因此使用後對環(huán)境並不會造成嚴(yán)重的負(fù)荷，燃燒後約可減少50%粒狀物污染物的排放。生質(zhì)柴油的十六烷值明顯高出許多，因此燃料的效能較好。生質(zhì)柴油的黏度大於化石柴油，因此潤滑性較佳，且其氧含量較高，因此可促進(jìn)燃燒效果。生質(zhì)柴油的閃火點約為159，而化石柴油的閃火點則為58，因此生質(zhì)柴油在運輸、儲存及管理上較為安全。267-3生質(zhì)柴油生質(zhì)柴油的優(yōu)點6. 生質(zhì)柴油的原料可以是動物脂肪、植物油、廢食用油，完全符合再生能源的環(huán)保概念，也可減少對進(jìn)口能源的依賴。7

19、. 休耕或受污染的土地即可用來種植生質(zhì)柴油的原料，因而增加土地的利用率，並增加農(nóng)民的收入。8. 生質(zhì)柴油燃燒後所產(chǎn)生得二氧化碳可返回生態(tài)圈，供植物吸收成長，植物又可製造生質(zhì)柴油的原料，因而形成密封型的碳循環(huán)（carbon cycle），確保生態(tài)平衡。277-3生質(zhì)柴油生質(zhì)柴油的缺點生質(zhì)柴油的雲(yún)點約介於-3至11，甚高於化石柴油的-9.41至-17.71。因此使用生質(zhì)柴油時，若氣溫過低時將造成汽車油路的阻塞，可在生質(zhì)柴油內(nèi)加入添加劑以降低雲(yún)點。生質(zhì)柴油的熱值較低，生質(zhì)柴油的熱值較化石柴油低約10-15%，因此使用生質(zhì)柴油，機(jī)動車的最大馬力輸出將會降低。使用生質(zhì)柴油，可明顯降低碳?xì)浠衔铮℉C）、

20、一氧化碳（CO）及粒狀污染物的排放，但是氮氧化物（NOx）則提升5到13%左右。28美國主要以黃豆油作為生質(zhì)柴油的原料，而歐洲則以油菜籽作為原料，至於亞洲，日本主要以廢食用油作為以原料，馬來西亞則以棕櫚油為原料，印度目前正大力推動種植痲瘋樹。在臺灣，2005年能源會議設(shè)定之生質(zhì)柴油發(fā)展目標(biāo)，為2010年10萬公秉、2020年15萬公秉，並循序漸進(jìn)於一般柴油中添加2%至5%。目前規(guī)劃中，政府將在2008年8月1日起全面供應(yīng)B1生質(zhì)柴油（即化石柴油中加入1%的生質(zhì)柴油），並不再販?zhǔn)墼械某壊裼?，能源局更?guī)劃從2010年起，全面升級供應(yīng)B2柴油。 7-3生質(zhì)柴油生質(zhì)柴油的使用現(xiàn)況 29至於巴西政府

21、，於2006年2月正式啟動了全國生質(zhì)柴油計畫，該計畫規(guī)劃從2008年開始，在巴西銷售的柴油中必須添加2% 的生質(zhì)柴油，添加比例至2013年將增加到5%。目前巴西全國已有1,500個提供生質(zhì)柴油的加油站，其原料主要以蓖麻、油棕、大豆、葵花子及一些巴西特有的油料植物為主，估算約有21萬農(nóng)戶參與這個生物柴油種植計畫。 7-3生質(zhì)柴油巴西全國生質(zhì)柴油計畫307-4生質(zhì)酒精生質(zhì)酒精由於將生質(zhì)物轉(zhuǎn)換成酒精可做為汽油的替代品，因而該技術(shù)近年來深受矚目。酒精裡最重要的二種成份是甲醇及乙醇，甲醇及乙醇二者皆為無色的液體，前者的沸點是65，而後者的沸點為78。甲醇可從任何含碳物質(zhì)中產(chǎn)生而得，而除了生質(zhì)物外，也可利

22、用煤及天然氣作為甲醇產(chǎn)生的原料。對內(nèi)燃機(jī)而言，甲醇是優(yōu)良的燃料，因而目前是賽車的燃料。從天然氣轉(zhuǎn)換成甲醇是最便宜的方式，和汽油的製造成本比較並沒有貴太多。而如果自煤或木材中轉(zhuǎn)換，成本則約兩倍。使用甲醇作燃料的好處是可以減少管末空氣污染物的排放，特別是氮氧化物，但在溫室氣體排放的減量方面則沒有太大的貢獻(xiàn) ( 和汽油比較 )。若甲醇滲入汽油中使用，汽車並不需要太大的修正。31乙醇的產(chǎn)生 乙醇的產(chǎn)生則可由甘蔗、玉米及木材轉(zhuǎn)換而得。目前國際上乙醇的產(chǎn)生以巴西及美國為最大宗，巴西生產(chǎn)乙醇的原料以甘蔗為主，美國則以玉米及澱粉為主。早在1970年代發(fā)生石油危機(jī)時，酒精汽油 (gasohol)用於汽車的使用量

23、即逐漸增加並取代部分石油。使用乙醇的好處是其能改善汽車的運轉(zhuǎn)情形並減少污染物的排放，如果自木材中轉(zhuǎn)換乙醇，由於樹木成長時會自空氣中吸收CO2，因而乙醇的使用能減少溫室氣體排放。但若自農(nóng)作物如玉米中產(chǎn)生乙醇，由於作物的耕種、施肥及收割等程序皆會使用大量的能量，因而無助於能源的節(jié)省及溫室氣體的減量。而前述以農(nóng)作物生產(chǎn)酒精汽油的成本甚至可能高於從石油中產(chǎn)生汽油的成本。7-4生質(zhì)酒精32玉米轉(zhuǎn)換成乙醇的流程圖 7-4生質(zhì)酒精33巴西乙醇計劃 在1973年第一次能源危機(jī)發(fā)生，致石油價格急遽增加後，巴西在1975年啟動乙醇計畫。該計畫要求所有賣出的汽油必須滲入22% 由甘蔗所產(chǎn)生的乙醇，此即俗稱的E22。

24、然而，由於後來石油價格的下降，使得該計畫難以維持，例如1997年所賣出的新車，不到1% 使用乙醇。但是，由於該計畫能減少二氧化碳的排放，燃燒較乾淨(jìng)、增加甘蔗工業(yè)的工作機(jī)會及減少石油的進(jìn)口，且其價格僅有汽油的一半，因而目前乙醇計畫正逐漸復(fù)甦中。現(xiàn)今較新的嘗試作法是增產(chǎn)使用E85（即85%乙醇+15%汽油）的新汽車量，並逐年增加乙醇的出口。目前巴西佔有約全球50% 乙醇出口市場。7-4生質(zhì)酒精34新興原料 藻類及纖維素是未來進(jìn)一步開發(fā)生質(zhì)酒精的新興原料。就藻類而言，其可生長在海水及廢水裡，僅需要一些陽光和二氧化碳就能生存。此外，藻類成長快速，在適當(dāng)條件下，藻類的質(zhì)量幾小時內(nèi)就能增為兩倍。但目前為止

25、，降低藻類燃料的成本，為艱鉅的挑戰(zhàn)。纖維素源料可為農(nóng)業(yè)殘餘物、林業(yè)廢棄物、地方性固態(tài)廢棄物、紙漿、速生牧草等。纖維原料中的纖維素及半纖維素，必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚磙D(zhuǎn)化為糖質(zhì)後，微生物才能行發(fā)酵作用產(chǎn)生酒精。由於糖質(zhì)有葡萄糖、木糖、半乳糖、甘露糖及阿拉伯糖等多種糖類之分，因此未來將需仰賴基因工程的應(yīng)用，透過基因序列的修改及DNA的剪接，若能培育出纖維轉(zhuǎn)化酒精所需菌株，生質(zhì)酒精的開發(fā)及生產(chǎn)將可大幅邁進(jìn)。 7-4生質(zhì)酒精35沼氣的生成是自然界物質(zhì)代謝極重要的一環(huán)，當(dāng)有機(jī)物質(zhì)於厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度及酸鹼度條件下，通過微生物的厭氣發(fā)酵作用，即會產(chǎn)生沼氣（biogas），其又稱為消化氣（digest

26、er gas）或沼澤氣（swamp or marsh gas），沼氣也會出現(xiàn)在垃圾掩埋場中，故其也稱為垃圾掩埋氣（landfill gas）。沼氣主要成分是甲烷 (methane, CH4) 和二氧化碳(CO2)，另外還含有少量一氧化碳、硫化氫 (H2S)、氫氣、氧氣和氮氣等氣體。7-5沼氣沼氣36廚餘 (garbage)、畜禽排泄物(manure)、有機(jī)廢水 (organic wastewater)、污泥 (sludge)、農(nóng)產(chǎn)廢棄物 (agricultural waste) 或都市廢棄物 (MSW) 可以做為原料，進(jìn)行沼氣生成反應(yīng)，而經(jīng)厭氣發(fā)酵法處理，以產(chǎn)生沼氣作為能源之處理方式即稱為甲烷

27、化 (methanation)。沼氣可被用作燃料，因此在開發(fā)中國家（如中國、印度、尼泊爾、越南及哥斯大黎加等）其常被作為價廉的燃料以用於炊事。在廢棄物管理系統(tǒng)中，沼氣也可結(jié)合汽渦輪機(jī)以發(fā)電，因此其是再生能源開發(fā)中重要一環(huán)。沼氣若經(jīng)濃縮及壓縮，亦可應(yīng)用於交通運輸，作為機(jī)動車的燃料。 7-5沼氣沼氣377-5沼氣自厭氧發(fā)酵槽產(chǎn)生沼氣之主要氣體成分及體積百分比例（平均值） 氣體成分體積百分（%，平均值）CH4 55-75CO2 25-45CO0-0.3N21-5H20-3H2S0.1-0.5Oxygen, O2極稀38或稱為厭氧消化（anaerobic digestion），係微生物在缺乏氧氣的狀態(tài)

28、下，將構(gòu)造複雜之有機(jī)物分解轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵沃煞郑钺岙a(chǎn)生甲烷和二氧化碳等氣體。此種厭氧發(fā)酵過程可分成二個主要階段：第一階段為酸生成階段之酸化期（acidification phase）；第二階段則為產(chǎn)生甲烷之甲烷發(fā)酵期（methane fermentation phase）。7-5沼氣厭氧發(fā)酵法39第一階段酸化期主要由兼性細(xì)菌和酸化細(xì)菌將蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等轉(zhuǎn)化成以揮發(fā)性脂肪酸為主的中間產(chǎn)物。揮發(fā)性脂肪酸乃一短鏈之有機(jī)酸，在所有生成中間產(chǎn)物中以乙酸為主，其次為丙酸 ; 在此過程中，兼性細(xì)菌只將複雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性脂肪酸，對於生化需氧量及化學(xué)需氧量之去除幾乎為零，但合成了一些新的菌群。第二

29、階段甲烷發(fā)酵期中，甲烷菌利用上述中間產(chǎn)物形成最終產(chǎn)物（甲烷及二氧化碳）。乙酸之甲烷化只需單一種類之甲烷菌，而丙酸必須有一部分先反應(yīng)成乙酸及甲烷，再由乙酸反應(yīng)產(chǎn)生甲烷。每一步驟均需由不同種類之甲烷菌促成，而幾乎有 85%之甲烷是經(jīng)由乙酸和丙酸之代謝反應(yīng)而生產(chǎn)。真正有機(jī)物之穩(wěn)定化是在第二階段進(jìn)行，而其生物污泥之含量也少。 7-5沼氣厭氧發(fā)酵法40 厭氧發(fā)酵槽或消化槽的設(shè)計有三種型式，其為1.傳統(tǒng)處理法2.厭氧接觸處理法3.厭氧過濾處理法7-5沼氣厭氧發(fā)酵槽417-5沼氣厭氧發(fā)酵槽42垃圾掩埋是都市廢棄物處理中極重要一環(huán)，而垃圾掩埋場除了會產(chǎn)生臭味、爆炸及揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放問題外，也會製造出沼氣，而沼氣的主要氣體是甲烷。以臺灣而言，甲烷最重要的排放源即為垃圾掩埋場。甲烷是溫室氣體之一，而其造成的溫室效應(yīng)約為二氧化碳的24.5倍。目前臺灣地區(qū)衛(wèi)生掩埋及堆置等垃圾處理場約有300處左右，這些地方若不加規(guī)劃，任其產(chǎn)生出的甲烷、惡臭飄散在空氣中，對於環(huán)境無疑是一大傷害。相反地，倘若能自垃圾掩埋場回收沼氣之甲烷，並將其資源化應(yīng)用於發(fā)電，此舉不但能減少溫室氣體的排放，更能為缺乏自產(chǎn)能