2013/02/05
經濟部能源局
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▓採訪：梁世祥（畜產試驗所新竹分所助理研究員） ▓圖片提供：畜產試驗所新竹分所畜產科技系
傳說中，黃帝的妃子嫘祖發明養蠶取絲，教人們做出更柔軟舒適的衣料，成為紡織業的創始人；時至今日，也有一群先行者試養能源昆蟲「黑水虻」，企盼成為能源界的新興料源。
提到蟲子，你會聯想到什麼呢？是美麗浪漫的「毛毛蟲變蝴蝶」？還是又髒又臭的「糞所蛆蛆」？事實上，昆蟲「黑水虻」近來也摩拳擦掌，準備加入產製生質柴油的行列，企圖為昆蟲界寫下明日能源的新一章。
「虻」古軍團，突破與糧爭地、與人爭糧的重圍
行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所的分所長張菊犁表示，臺灣一開始在推廣生質燃料時，主要是以「廢食用油」做為料源，同時推動「能源作物」的栽種，卻伴隨著與糧爭地、與人爭糧的隱患，所以現階段轉而規劃「痲瘋果油」或「微藻產油」等非糧料源的進階作法。
「只不過，臺灣地狹人稠，要以有限的土地面積來生產無限消耗的生質能料源，仍將對糧食、土地和水資源等產生某些影響。」張分所長說，尤其是目前生質柴油料源多以需要進行光合作用的植物性脂肪為主，例如向日葵、麻瘋樹、藻類等，多是藉由植物來生產，因此大量土地需用問題依然存在。此時，能夠堆疊飼養、快速成長、含油率達35％的能源昆蟲「黑水虻」，可望成為突破前述缺處的新選擇。
黑水虻（ㄇㄥˊ）
分類：昆蟲綱、雙翅目、水虻科、扁角水虻屬
學名：Hermetia illucens
英名：Black Soldier Fly
分布：熱帶、亞熱帶和溫帶部分區域，屬世界廣泛分布，臺灣則在中低海拔普遍分布。（臺灣現存的黑水虻野生族群，推測是在二次世界大戰時，經由船舶運輸而傳入）
習性與特色：成蟲幾不取食，僅喝少許水分，平時停棲於葉片，喜偏好尋找有機廢棄物產卵。幼蟲孵化後以有機廢棄物為食，終齡幼蟲會主動離開有機廢棄物尋找乾燥隱蔽的合適地點化蛹。
組成分析：乾燥蛹體含44％蛋白質、35％脂肪酸及其它纖維質和灰分等。
勤快清糞夫，發揮動物性脂肪產製特點
黑水虻是擬態似蜂的昆蟲，成蟲的外型呈亮黑色，腹部有半透明的白色狀，體長約13到20公釐，壽命僅5到7天；牠的幼蟲以有機廢棄物為食，生長期約20天左右，可以累積大量的養分供成蟲使用。
若從黑水虻的幼蟲專吃有機廢棄物這點來看，張分所長表示，國內的畜產有機廢棄物（畜禽糞）全年總產量約1,500萬公噸，占全部有機廢棄物的50％，「足以生產250萬公噸的虻蟲，並轉化為37.5萬公秉的生質柴油。」過去畜禽糞藉由微生物轉化腐熟成堆肥再施用於耕地上，由於堆肥製作費工耗時，售價低廉且利潤微薄，又常常造成空氣、土地和地下水等環境污染問題；另外，耕地若是長期施用畜禽糞堆肥，也有重金屬殘留過高的疑慮。
因此，「若能藉助黑水虻做為有機廢棄物的轉化媒介，一方面可循環利用畜禽糞的養分，還能提供含有『動物性脂肪』的虻蟲蛹做為產製生質柴油的新料源。」張分所長說道。
整體來說，黑水虻的成長分為卵期、幼蟲期、蛹期與成蟲期等4個階段，生命週期僅約40天。換句話說，也就是從幼蟲幫忙處理有機廢棄物、到收獲虻蟲蛹供做生質柴油的料源，循環生產速度快，具有極佳的應用潛力與經濟效益。目前德國、韓國、中國大陸、新加坡和美國的研究人員，都已投入黑水虻的應用研究，期望再闢能源新選項。
張菊犁：黑水虻具備養殖與煉油的正當性
談到為何會選上「黑水虻」做為試驗對象，張分所長則開心的表示，這完全是一樁「無心插柳柳成蔭」的大收穫。原來畜禽產業一直希望能更好的處理畜禽糞並利用，原本多利用微生物轉化畜禽糞為堆肥的方式來處理，後來研究團隊想到了利用虻蟲來處理畜禽糞的方法，「可是卻又發現，此方法將無可避免的會繁殖出更多蟲子，所以又重新思考，如何讓這些衍生的蟲能夠再利用，發揮昆蟲應有的價值。」張分所長表示，他們一開始只想到利用昆蟲本身含有的蛋白質，做為動物性蛋白質飼料源，但是又牽涉到國情法令的問題，考量虻蟲貯存有大量的脂肪酸，因此進一步想到可以利用虻蟲的動物性脂肪酸來煉製生質柴油，也為培殖虻蟲找到正當性。
「說來你也許不相信，當我們上網遍尋所有資料時，發現除了黑水虻適合以外，原來蒼蠅也具有相當的應用潛力呢！」果真令人難以置信，在人們眼中「百害而無一利」的蒼蠅，竟然也有機會成為生質柴油界的「未來潛力股」。「因此，我們選用黑水虻的因素除了牠吃腐食，可以幫忙處理畜禽糞以外，還包括生物安全、容易操作管理、物種取得容易，以及多數人可以接受等為原則。」
張分所長也推介，「黑水虻的成蟲只喝少少的水，並且對人不感興趣，不像蒼蠅會圍繞在食物或人的周遭而成為病原菌的傳播媒介；再加上黑水虻的成蟲壽期短，容易養殖與管理，比較不必擔心會發生生態污染事件。」
在審慎考量評估上述因素以後，研究人員開始著手進行黑水虻野外種源收集，培育實驗室的品系，以便進行分析。協助飼育的工作人員陳貴烘說，「養殖黑水虻需要細心與耐心，特別是臺灣本土的黑水虻實驗室品系剛建立，從卵的收集孵化開始，就需要細微的觀察。幼蟲期除了注意生長狀況，適當投入試驗餌料，同時要保持試驗環境的衛生維護，定期消毒，避免病菌與天敵的侵入。到了化蛹期必須關注環境乾燥等，才能完成整個生產流程，提供材料配合相關的試驗研究。」
目前實驗室的飼養主要是以麥麩、穀物粉加水拌勻餵食，另外少部分試驗是以乳牛糞餵食，充滿了「天然ㄟ尚好」的原汁原味。
能源昆蟲潛力股比評
其實黑水虻的應用開發已有數據可憑。張分所長指出，依目前國際上的研究成果顯示，黑水虻所含動物性脂肪之產製生質柴油的品質（油品性能參數），多少會因為幼蟲的取食種類而受到影響，不過大多都能符合歐盟生質柴油標準（EN14214）規範，包括：密度（860kg╱m3）、黏度（4.9mm2╱s）、閃火點（128℃）、十六烷值（58）和酯含量（96.9％）等，顯示黑水虻足以成為生質柴油的新型料源。
更進一步地，以國內目前推廣研究的料源種類：大豆、油菜、向日葵、痲瘋果油、藻類做分析比較（詳表2），推估得出黑水虻每年每公頃可產出生質柴油38萬208公斤，為藻類1萬5,750公斤的24倍，痲瘋果油2,700公斤的140倍，向日葵910公斤的422倍；再加上它的產油過程如同油菜籽一般，可用壓碎、研磨等方法，破碎細胞使油脂成分外溢，再以有機溶液萃取，經轉脂化過程即可，更顯出虻蟲的優異與獨到之處。
展望未來，研究團隊希望能落實黑水虻在「能源科技」與「畜產科技」領域的應用，但囿限於資源與人力，許多技術關鍵仍待克服，期望藉此文拋磚引玉，尋得「黑水虻之伯樂」，共同為黑水虻產業化應用，建立切實可行的辦法，符合臺灣環境永續發展的經營理念。
行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所
新竹分所在歷經搬遷場址與改隸後，於88年正式更名為「行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所」，現位於苗栗縣西湖鄉，業務單位包含「畜產科技系」及「畜產經營系」。當中「畜產科技系」的業務主要為提升生乳品質與檢驗技術之研究、乳質檢測、牧地開發、牧草培植與利用研究等。
分所長：張菊犁博士
地址：苗栗縣西湖鄉五湖村埤頭面207-5號
電話：（037）911693
網址：http://www.tlrihc.gov.tw/
關鍵字：黑水虻,能源昆蟲,生質柴油,生質能料源