供應
生物炭料源供應
國內生物炭林木分布,根據森林資源調查成果,分析非國有林區各縣市不同林型的面積。全國(含金門、連江縣)總森林面積為219.7萬公頃,森林覆蓋度為 60.71%,在林地管制措施之下,林地覆蓋良好,森林覆蓋率幾達9成;反之在非林地管制之下,其森林覆蓋率僅為1/4。
各林型於國有林事業區與非國有林事業區之面積如表2所示,非國有林事業區部分,人工林含竹林面積達24萬8千餘公頃,可見其生產潛力,未來將以其為中心進一步分析做為生物炭料源的生產潛力區
圖1 森林覆蓋區域
圖2 非國有林事業區森林覆蓋區域
料源種類
料源種類方面,除木竹外,亦將納入農業剩餘資材做為生物炭料源。農業生產過程中,不論是生產過程的中間產物、最終產物,甚至是製程中的剩餘資材,任何的有機生物質皆能炭化製成生物炭,但從產業的角度出發,應考量料源的供應的穩定性。
此外根據IBI 2013年的調查,將100家業者提供的訊息進行分析,結果顯示生物炭原料的主要為林產業資材,木質生物質包含木材、軟質木材及硬質木材就占了原料總量50%以上,其次20% 為農產生產剩餘資材。
整體來看,植物纖維性原料的占比超過70%。因此除木質生物質以外,農業生產剩餘資材也是理想的料源之一,生物炭料源供應與管理平台列出常見料源,包括各式果樹枝條(釋迦、番石榴、芒果、蓮霧、荔枝、文旦、蜜棗、柑橘、葡萄、梨子)、廢棄菇包以及蔗渣。
生物炭料源推估量計算方法
生物炭料源量(t) = 作物栽種面積(ha) × 轉換係數(t/ha) × 可供循環利用比例
用作燒炭的料源量計算採用林業試驗所生物炭料源推估量計算方法,以每公頃可產生多少噸剩餘資財為轉換係數。
將由行政院農業委員會農糧署農情資報告源網上蒐集到的各區主要作物之栽種面積,與轉換係數及可供循環利用的比例三者相乘。
五股綠竹筍
五股綠竹筍2020年的種植面積為548.70公頃。以林業試驗所生物炭料源推估量計算方法推估其潛在可製炭的料原量,並以成炭率20%作為預估生物炭量的結果。得到2020年新北市五股區生物炭料源供應總量12,965.78噸,預估生物炭量2,593.16噸。
大溪綠竹筍
大溪綠竹筍2020年的種植面積為556.03公頃。以林業試驗所生物炭料源推估量計算方法推估其潛在可製炭的料原量,並以成炭率20%作為預估生物炭量的結果。得到2020年新北市五股區生物炭料源供應總量13,138.99噸,預估生物炭量2,627.80噸。
新竹縣湖口鄉竹筍
2020年的種植面積為39.78公頃,文旦柚為2.12公頃,番石榴為3.58公頃,柑桔為19.83公頃,梨為5.10公頃。以林業試驗所生物炭料源推估量計算方法推估其潛在可製炭的料原量,並以成炭率20%作為預估生物炭量的結果,預估生物炭量205.01噸。
新竹尖石鄉
新竹尖石鄉2020年的桃種植面積為97.50公頃,水梨為10.50公頃,甜柿為64.90公頃。以林業試驗所生物炭料源推估量計算方法推估其潛在可製炭的料原量,並以成炭率20%作為預估生物炭量的結果,預估生物炭量35.27噸。
PLATFORMS
國際生物炭標準與認證單位
美國IBI生物炭規範
(International Biochar Intiative, IBI)
歐洲生物炭認證
(European Biochar Certificate, EBC)
英國生物炭基金會
(British Biochar Foundation, BBF)
生物炭應用安全規範
生物炭分級制度與檢驗標準
1. 國外生物炭規範主要內容
a. 美國IBI 生物炭規範
- 旨在為生物炭定義共同標準
- 建立物理化學性質的篩選測試及試驗方法準則
- 美國食品藥品監督管理局(FDA)規定若要將活性碳、炭粉作為食品中的顏色添加劑,必須先通過申請程序才得上市。
b. 歐洲生物炭認證(European Biochar Certificate, EBC)
- 由歐洲生物炭基金會檢驗,達到品質確保、原料管制、用途控管
- 生物炭需經過核可的實驗室進行試驗,並由獨立第三方公司進行審核與認證。
- 瑞典第一個核准生物炭使用歐洲國家。
- 德國規定生物炭作為土壤添加物只能連續使用三年,總量不超過2%。
c. 英國生物炭基金會(British Biochar Foundation, BBF)
- 推動「生物炭風險評估框架」(Biochar Risk Assessment Framework, BRAF)。
- 發展架構方式,來發現、預防及最小化生物炭生產相關的潛在風險。
- 公布生物炭品質要求(Biochar Quality Mandate, BQM),作為英國生物炭生產商的認證標準依據。
d. 加拿大食品檢驗局(Canadian Food Inspection Agency, CFIA)
- 核准生物碳在土壤中使用。
e. 美國食品藥品監督管理局(FDA)
- 如要將竹炭、活性碳作為食品中的顏色添加劑,需要先通過申請程序,才能獲得上市批准。
2. 國內生物炭規範主要內容
農業藥物毒物試驗所建議炭品管理可參考IBI,先分析炭品基本特性,在進行有害物檢測,如未來製程或料源無重大變動或污染,則可採3年定期檢驗。
- 農業試驗所擬定對於炭品的建議標準有1.有機碳含量 2.氫碳莫爾比 3.氧碳莫爾比 4.電導度 5.酸鹼值 6.比表面積。
- 衛福部認定「竹炭」可作為天然食用色素,而「活性碳」不屬於天然食用色素,因此不得添加於食品中。
- 行政院農委會於肥料管理法針對重金屬訂有標準,如欲將生物炭用於土地中應參考之。
技術應用
炭粉運用於材料、環境中功能性
-炭具有多孔隙,可透過過濾、吸附雜質、異味、氯氣…等等
-炭具有多孔隙,可用於調節環境中濕度,減少濕度變化幅度、穩定物質穩度性。
-炭粉穩度性高,可添加在其他材料中降低變質可能
-炭屬於環保材料,有助於減少環境碳排。
木酢粉添加於材料、環境中功能性
-木酢粉屬於弱酸性,具有抗菌的
-木酢粉去除異味效果明顯,尤其是阿摩尼亞、霉味等異味。功效力。
林材料源燒製
生植物碳化製程與生物炭性質檢測
與凱焰製炭社、工研院中分院合作進行檢測,區分國內具經濟性價值的剩餘林木,分類燒製後具備的物理性與功能性
製程進行中
檢測項目表格及結果
炭材檢測對應炭綠建材應用領域說明表
五種林材分別實際以550度與750度炭化燒製,根據物理功能性、安全性區分分類商業應用經濟價值
熱傳導檢測結果-0.088優於鐵件
目的:試驗植物炭之熱傳導係數,探討導熱(隔熱)之效果,屬於物性檢測
以平板法熱傳導係數量測(室溫)
作業標準 WI-02(3.0版)檢測
※常見材料之導熱係數:
https://kknews.cc/zh-tw/home/l8y9xa2.html
結果說明:
係數越高代表越容易導熱,檢測得知植物炭熱傳導係數為0.088,是非常難得的低係數,對於日後與建材的搭配融入具有環境溫度調節效果。
多環芳香烴(PAHs)致癌物質檢驗 零檢出
目的:試驗植物炭之多環芳香烴(PAHs)、屬於安全性的檢測
以超音波萃取法→氣相層析質譜儀分析
結果說明:
極限檢測量為0.2,植物炭全數項目N.D.(零檢出),符合業界最高規格試驗要求,安全性非常高,與異材質搭配融入具備足夠安全性。
林材符合重金屬所規範安全數值
目的:試驗植物炭是否具有特徵性危險重金屬殘留、屬於安全性的檢測
以TCLP(毒性特徵浸出法)進行
(TCLP+汞.鎘.硒.六價鉻.鉛.鉻.砷.銅.鋇.銀)
結果說明:
汞.鎘.硒.六價鉻.鉛.鉻.砷.銅.銀結果皆為N.D.,雖「鋇」檢測結果為0.13,與生產環境及運輸過程中相關,但皆符合非窯燒類資源建材環保標章在安全數值內。
林材檢測零甲醛、零有毒TVOC揮發物質
目的:試驗植物炭TVOC(總揮發性有機化合物)及甲醛、屬於安全性檢測
ASTM D5116方法
結果說明:
測試結果,植物炭TVOC和甲醛皆為N.D.(零檢出),意味植物炭與異材質搭配融入具備足夠安全性。