跳到主要內容區塊

全球減碳排的基盤 有機廢棄物處理 - 農業剩餘資源資訊平臺

:::
:::

全球減碳排的基盤 有機廢棄物處理

資料來源:農傳媒-豐年雜誌(另開新視窗)

文/楊秋忠中央研究院院士、中興大學土壤環境科學系講座教授

聯合國氣候變遷大會(COP)自1992年創立以來,歷經30年,雖有多年來的努力但也被批評進展緩慢,難達成應有的進度及目標,因為近年來大氣的二氧化碳濃度仍繼續上升,1995年COP1(第一屆COP)時為360.97ppm,到2022年COP27時已達417.20ppm,難見減緩跡象。造成二氧化碳濃度上升的原因很多,但讓人擔憂的是要如何加強拯救碳排問題才是重點,值得關切。本文期盼藉由提出有機廢棄物處理的角度,來協助解決全球碳排問題,以拋磚引玉的心情,尋求強化多元減碳排的方案。


▴全球農地若善用有機廢棄物製成的有機肥,讓土壤有機質含量增加,就能成為土壤碳匯的資材,抵銷全球所有人為汙染碳排。

當前為解決大氣的二氧化碳濃度上升問題,從工業革命後的「人為汙染」著手是正確的方向,包括減少人為開採的石化碳(煤礦、石油、天然氣、水泥等)及改變土地利用等問題,但也讓人擔憂如此的減碳排方向,能否盡快達成目標才是重點。因此,如何加速穩住大氣二氧化碳的濃度是空前急迫的重要議題。

現今全球實施減排的策略重點,從減排及調適的二個方向著手,幾乎以大力投入工業及商業的方案為重心,總體效果值得討論及省思。因現今工業投入的製程及方法已成固定設施,難有大幅的改變,而商業上講求利潤,難以增加成本去達成顯著的減排及調適的目標,只有在碳權利益的「能效提升」方面較為顯著,或許需要更長的時間以及更大的投入,才會有總體更顯著的效果。


▴有機廢棄物當中的一般食品廢棄物即廚餘,含水率較高及熱值低,不適用焚化處理;又因廚餘易腐壞、產生臭味及滲出水汙染問題,亦不適用於掩埋處理。製成堆肥或加熱後作為飼料,為最常見的處理方式。

有機廢棄物的減碳排潛力大

有機廢棄物處理的方式能否大力協助解決全球減碳排的問題?首先要盤點大氣的二氧化碳的三個來源,包括陸地自然碳排、海洋自然碳排及人為汙染碳排。陸地及海洋每年自然釋放的二氧化碳總量分別約1,835億公噸(183.5 Gt CO2/yr)及3,303億公噸(330.3 Gt CO2/yr ),陸地及海洋自然碳排量遠遠超過人為汙染的總量340億公噸(34 Gt CO2/yr),分別是5.4倍及9.7倍,如欲抵銷人為汙染大氣,從陸地操作減碳會較海洋容易。 

全球陸地的農地面積廣大,約為48.9億公頃,只要施入土壤的有機物質約達159億公噸,使土壤有機質含量增加0.15%,即可抵銷全球所有人為汙染碳排的340億公噸(34 Gt CO2/yr)。有機廢棄物可製成有機肥,既是土壤有機質的唯一來源,也是土壤碳匯的資材,但常見其混入垃圾進入燃燒焚化或掩埋,產生二氧化碳直接釋放回大氣,未能以正確有效的處理方法來協助解決全球減碳排問題,缺乏對有機廢棄物減排二氧化碳的積極性政策及方案,只對減排甲烷有抵換方案。

全球有機廢棄物量的數量龐大,根據聯合國報告每年約有9.31億公噸的食物浪費,全球8~10%的碳排放與未消費的農產品有關。世界銀行報導全世界每年產生20.1億公噸城市固體廢物含有約44%的廚餘及綠廢即有8.8億公噸。根據統計,全球每年生產食物中超過三分之一丟棄或浪費約25億公噸。每年大約有37億公噸的食物,消化後排出的有機廢棄物即達18.5億公噸。另還有其他農業剩餘資材、木屑、廢木、食品汙泥等難以估計。因此,全球若能選擇投入正確的有機廢棄物的處理方法,將對大氣的減碳有舉足輕重的助益。

有機廢棄物處理的方法

為協助拯救地球大氣減碳,正確選擇處理有機廢棄物方法有三個關鍵準則。準則1,處理方法不能再汙染環境;準則2,處理後產物可用於土壤碳匯,來自土壤的有機物要回到土壤;準則3,處理時間短、節能及碳匯多項環保功能。

為了解有機廢棄物的不同處理方式的優缺點,以及對環境的差異,不同處理方法的處理中、處理後產物及產物處置的比較,差異說明如下。 

(一)掩埋法

掩埋法初期的惡臭和蠅蟲孳生問題嚴重,長期產生大量二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室效應氣體。汙水導致溪流優養化及生物滅絕,甚至汙染地下水。有機物含有各種元素被掩埋到定點,斷絕許多元素的循環,長期占用土地空間,危害時間最長,有二次汙染問題,常見居民抗議及關廠事件。

(二)焚化法

焚化法利用高溫燃燒有機廢棄物成為灰燼,產生的高溫可作為發電的能源。焚化法在燃燒時,立即將有機物轉為大量二氧化碳及其他空氣汙染物質,氯化物極易生成戴奧辛,燃燒最終的固體產物是難處理及有毒性的灰渣,處理成本高。焚化法大量燃燒的空汙及灰渣能否完善處理,也是人們關心的問題。

(三)沼氣法

沼氣法利用厭氧微生物分解為沼氣,含有甲烷、二氧化碳、硫化氫、矽氧烷及水氣,產生臭氣汙染空氣,經除硫純化為甲烷供燃燒發電,甲烷(CH4)立即燒成大量二氧化碳(CO2)回到大氣。油鹽高的熟廚餘及含矽高的秸稈原料,常見甲烷轉化率低的情況。醱酵後有沼渣及沼液的廢棄物難處理,常有二次汙染問題。

(四)生物碳法

生物炭法是利用高溫在低氧氣下,將有機物燃燒成生物炭。生物炭較穩定,可供土壤碳匯存留數百年。工業生產生物炭加溫耗能,製成率25~40%。但燃燒時產生大量二氧化碳及其他空氣汙染物質,如揮發性有機碳物質(VOC)、一氧化碳和氣溶膠(即PM2.5、PM10)等,導致生物炭作為碳封存策略的爭議。

(五)堆肥法

堆肥法是利用大量堆置方式,製程耗時(需2~6個月),受氣溫影響大,製成率約40~60%,可供農業用有機肥及土壤碳匯應用。會產生大量二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室效應氣體,甚至硫化氫及氨氣的惡臭,氮養分損失約50%。容易孳生蚊蟲,有廢水與二次汙染問題,占地面積大,常見居民抗議及關廠事件。

(六)TTT酵素法

TTT酵素技術法是臺灣近年首創的新方法,利用酵素製劑,在3小時內於特定設備中製成有機肥及供土壤碳匯應用。製程保持有機質含量,不會產生二氧化碳及其他溫室效應氣體,製成率近100%。符合聯合國清潔發展機制(CDM)減碳方法學,生產可獲減碳額度。無廢水、無惡臭及氮養分損失,無二次汙染問題。製程省時、省工、占地面積小,每公噸有機肥產品成本與堆肥相同。


▴有機廢棄物處理方式對碳排量與符合聯合國永續發展目標的項目數

以碳排量及永續發展目標評估不同處理方法

全球因環保意識的提高及環境永續發展的共識,常以生命週期評估(LCA)來分析比較不同處理方式間的碳排量差異,以下僅以現今有機廢棄物處理方法中可以查尋到的掩埋法、焚燒法、堆肥法及TTT酵素法資料來比較。依據OpenLca nexus資料庫來估算,每處理1公噸有機質廢棄物相較於掩埋法、焚燒法、堆肥法的二氧化碳當量(CO2e)分別為750、478、450公斤的排放量,TTT酵素法則有100公斤的排放量。掩埋法的所排放二氧化碳當量為最高,焚燒法、堆肥法相近,而使用TTT酵素法的碳排放量較低。 以不同有機廢棄物處理方法能符合聯合國永續發展目標(SDG)的17個項目中  目中的數目來盤點,TTT酵素法符合7項為最多,沼氣法、生物碳、堆肥法符合 4項次之,焚燒法符合1項再次之,掩埋法無符合項目。


▴不同有機廢棄物處理方法的處理中、處理後產物及產物處置的比較。

結論

全球減碳排的頭痛問題,需要選擇正確的有機廢棄物處理方法來補救,才能事半功倍。綜合上述檢視不同有機廢棄物處理方法的優缺點,可見掩埋法最不合乎新時代的標準。焚燒法及沼氣法有發電的優勢,但因短時間內大部分的有機物釋放二氧化碳回到大氣中,得失相衡下,就難有得分。生物碳法、堆肥法、TTT酵素法是將有機廢棄物製成可以施入土壤中的有機質,增加土壤碳匯。

依各項評比,其中TTT酵素法最具潛力,一舉數得,從生產、應用到最終處理對環境的衝擊最小,處理製程的碳排量最小,一項技術即能解決環保問題、永續農業及節能與碳匯功能。期能以選擇正確的有機廢棄物處理方法,加速穩住大氣二氧化碳的濃度,需要政府及工商界支持及大力投入,才是人類之福。

豐年雜誌循環農業相關文章:

1.雞糞躍轉聚寶盆!發電吸金又滋養地力 農科企業艾貝科的綠金願景
2.讓蛋雞產業和地球永續轉動!隆昌牧場樹立雞糞資源化新標竿
3.雞糞化為黃金肥料,揭示畜牧永續新方向 從廢棄物到循環資源