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

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。

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