2013/09/05
經濟部能源局
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▓撰文：林昀輝（工研院綠能所研究員） 關鍵字：生質燃料、生質丁醇
經濟部能源局長期推動生質能源的研發，此次委託工研院研發的「近無碳損纖維素生質丁醇生產技術」，榮獲2013年美國R&D 100 Awards全球百大科技研發獎，不僅是臺灣的驕傲，也對全世界生質能源研究有深遠正面的影響。
交通運輸領域在全世界的二氧化碳排放上，足足占了23％，因此利用生質燃料代替傳統化石燃料來降低二氧化碳的排放，是一個重要的趨勢。全球暖化程度日益嚴重，如何降低二氧化碳的排放量成為眼下最急需解決的事情，而在全球碳排放量中占了將近1/4的運輸產業，也是人們最希望迅速改善的對象之一，因此生質燃料的研發便成為世界各國競相研究的重點。
工研院研發的「近無碳損纖維素丁醇生產技術」採用農林廢棄物的纖維渣作為原料，結合「纖維素水解產醣」與「近無碳損丁醇醱酵」技術，突破了技術瓶頸，是未來生質能源領域中一顆閃亮的新星！
將細菌養出特異功能 最減碳的生質能源金雞母
以地球的循環概念來看，植物進行光合作用時，會吸收空氣中的二氧化碳，人們再將植物製作成生質燃料，生質燃料經過使用後再將二氧化碳排放出來，這些二氧化碳再被植物所吸收，整個結構可以視作零碳排放的循環。而目前使用的化石燃料，則是將地底下數萬年所積成的石油在短時間內消耗掉，使用過程中產生大量的碳排放卻無法同步被吸收，將會對環境造成各種傷害。因此以生質燃料取代化石燃料，更符合「環境永續」的概念，也已經成為減碳的重要方式之一。
工研院研發的「近無碳損纖維素丁醇生產技術」採用農林廢棄物的纖維渣如：蔗渣、玉米桿等作為原料，結合「纖維素水解產醣」與「近無碳損丁醇醱酵」技術，培養出特殊的菌株，改變醱酵過程原本的代謝反應路徑，可以將糖分子裡的碳幾乎完全醱酵成產品，突破了傳統醱酵理論碳轉化率限制（67％），理論上可將原料裡的碳94％轉化成產品，能更有效提昇原料的利用率。相關技術超越目前國際研發技術水準，對臺灣未來在能源、環境及產業方面的發展，都有著極大貢獻。
生態減碳產業加值，美國科技獎肯定
以往生質燃料存在著「與民爭糧」、「與民爭地」的問題，如今生質燃料的料源不再是糧食作物，而是採用農林業的廢棄物。基於不與民爭糧的立場，能源局支持非糧料源產製生質燃料的技術開發，其中能將各式生質物解聚產糖之技術扮演著重要角色，這個技術提供了以農林廢棄物為原料產製生質燃料的契機，可將各種農林廢棄物轉化成醣，且醣的濃度可達50％(w/w)，提供生產生質丁醇所需之原料。
結合上述近無碳損丁醇醱酵技術，將是未來生質燃料的新機會。此外，使用纖維素生產生質能源，還具有穩定價格的功能，例如以玉米為料源時，容易受到玉米市場價格波動的影響，造成原料成本不穩定或成本提高的風險；但結合玉米稈並進行有效使用後，不但可以在玉米和玉米稈之間取得平衡，更能增加農民收益，是兼具能源供應、環境保護與經濟效益的三贏的技術，因此這項技術才能獲得美國2013 R&D Awards百大科技研發獎的肯定！
將碳的利用率提高至94％ 近無碳損纖維素丁醇生產技術
在發酵的製程中，以傳統發酵法生產生質丁醇時，會生成兩個二氧化碳，因此碳的理論利用率只有67％。而由工研院研發的「近無碳損纖維素丁醇生產技術」，利用特殊馴養的菌株，在發酵過程中活化特定的基因，可將二氧化碳再利用。這項技術突破傳統的限制，將碳的理論利用率提高至94％，大幅降低生產製程中的碳排放量、有效增加原料的利用率。
現在透過「近無碳損纖維素丁醇生產技術」的優勢，現有的生質酒精廠只需要調整製程，就可以使生質酒精廠升級，轉而生產生質丁醇，快速提升生質丁醇的市場占有率。
生質丁醇比生質酒精更具適合作為替代燃料
生質能源中，液態的生質燃料更具有經濟效益，而生質丁醇又比生質酒精更具有市場潛力。酒精雖然可和汽油混合成燃料，但由於酒精和水可以完全互溶，因此儲存的油槽和運輸的管線必須保持在無水的狀態，否則會造成酒精和汽油混合不佳的狀況；丁醇和水不相容，可避免油品分離的問題，性質上也比酒精更接近汽油，因此汽油中可以增加更高比例的生質丁醇。加上丁醇不具腐蝕性，能減少儲存容器的汰換率，由此可見，比起生質酒精，生質丁醇更適合作為替代燃料。
關鍵字：生質燃料,生質丁醇