(示意圖/圖片來源:Pixabay)

由於生質能源的來源多樣化、生產流程複雜,無法以直覺判斷對環境是否真的比化石燃料更好? 這也是生質能的永續性常常受到質疑的原因。

為了以更科學的方式探討生質能的環境效益,我們必須經過仔細評估生質能源的生產過程,在確保其具有良好的環境效益後,才具有發展的價值,不是嗎? (生質能源都是綠色能源嗎?)

以下,我們以「生命週期評估」(生命週期評估概念與應用)分析3種生質燃料的環境衝擊,並且與台灣目前使用的澳洲、印尼進口生煤進行比較,看看兩者在燃燒產能的環境危害上,哪一個較嚴重?

本研究評估的2種生質燃料分別為:

  1. 東南亞進口之木質顆粒
  2. 東南亞進口之棕櫚殼

(圖片來源:BiomassDesk & GGS)
圖1 由左至右為木顆粒、棕櫚殼

評估流程根據ISO14040之4步驟進行:

  1. 目標與範疇界定(Goal and Scope Definition)
    研究目標:評估每生產一百萬焦耳能源的環境衝擊
    範疇界定:包含運輸、加工及燃燒產生熱能等階段,過程中所有能源、資源、設備投入,及排放之空氣、廢水排放與廢棄物。

(資料來源:BiomassDesk)
圖2 系統邊界

  1. 生命週期盤查分析(Life Cycle Inventory Analysis, LCI)
    蒐集與整理研究範疇內的資料如下。

表1 盤查清單

(資料來源:BiomassDesk)

  1. 生命週期衝擊評估(Life Cycle Impact Assessment, LCIA)

本研究採用IMPACT 2002+衝擊評估方法,此方法廣泛應用在生質能產業的環境衝擊分析上,且溫室效應的計算方式符合聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)規範,將生質能源之碳排放採計為零。

環境衝擊結果歸納為「人體健康(Human Health)」、「生態品質(Ecosystem Quality)」、「氣候變遷(Climate Change)」與「資源耗用(Resources)」等4項衝擊評估結果。

  1. 結果闡釋(Life Cycle Interpretation)

以「生命週期評估」分析木顆粒、棕櫚殼及生煤的環境衝擊,將2種生質燃料與台灣目前使用的生煤進行比較。

而造成木質顆粒生態品質衝擊的主要因素,是造粒階段使用的電力造成,因為目前的電力供給是以化石燃料為主,而化石燃料發電污染排放較多。

從總體結果得知,木質顆粒與棕櫚殼在人體健康、生態品質、氣候變遷及資源耗用類別的衝擊較生煤的衝擊小,表示若使用此兩種生質燃料可以減少這4類別的環境危害。

個別比較結果:

以百分比表示各類別之衝擊結果差異,結果如下圖,從左到右依序為:

  • 「人體健康」:衡量單位為生命殘疾年限(Disability Adjusted Life Years, DALY),使用生質燃料對人體健康的危害僅為用煤的40.88%-50.31%;
  • 「生態品質」:衡量單位為物種削減潛值(Potentially Disappeared Fraction, PDF×m2×yr),使用木顆粒與棕櫚殼料對生態品質的危害較煤小,僅為燃煤的47.58%-59.11%;
  • 「氣候變遷」:衝擊是以排放溫室氣體的二氧化碳當量(kg CO2 eq)計算,使用生質燃料產生熱能,溫室氣體排放僅有燃煤的4.51%-8.52%,也就是使用生質燃料可以有效減少87.08%-91.48%的溫室氣體排放;
  • 「資源耗用」:衡量衝擊的單位為百萬焦耳能源量(Million Joule primary, MJ primary),使用生質燃料對資源耗用的危害是用煤的6.81%-13.42%。

(資料來源:BiomassDesk)
圖3 環境衝擊標準化結果

整體比較結果:

將以上各個衝擊類,包括人體健康、生態品質、氣候變遷、及資源耗用等四個面向,別經過標準化與權重化處理,加總可比較不同燃料在總體衝擊的結果(結果如下圖),使用生質燃料的環境衝擊皆小於煤,顯然在整體生命週期評估中,使用生質燃料較生煤,環境衝擊顯著較小、環境效益顯著較高

比較2種生質能源。棕櫚殼具有最少的環境衝擊,主要影響因素為熱值差異與加工程序,棕櫚殼熱值為兩者最高(4,800 kcal/kg),且不須經過燃料前處理,因此在生命週期中總體投入的原物料及能源最少;木顆粒環境衝擊較棕櫚殼多,兩者熱值相近(4,600 kcal/kg),但木顆粒需經過造粒前處理階段,工廠建造與營運需投入較多的能源與資源,因此環境衝擊較多。

從結果得知,生質燃料的熱值是整體環境衝擊的主要影響因子,其環境影響程度較燃料運輸程序更大。

 

(資料來源:BiomassDesk)
圖2 環境衝擊標準化結果

經生命週期評估方法,比較使用生質燃料與煤的環境衝擊,以嚴謹的科學精神可證實使用質燃料確實可以減少環境危害,是具環境效益、值得投資發展的綠色能源。

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