沼氣是有機物質分解的產物,由於其組成含有大量甲烷,因此可作為發電和瓦斯等能源用途。但是單獨依賴微生物進行分解有機物質,其效果有限且整體反應時間過長,導致沼氣生產效率不佳。本所纖維原料解聚分離技術能應用於沼氣生產,將纖維原料有效地破壞與分解,使微生物更容易將其轉化成沼氣。纖維原料如稻稈、蔗渣和木片等農林業廢棄物雖然可應用於沼氣生產,但未經解聚處理之沼氣生產效率不高,然若經解聚處理後,沼氣產量可提升2~3倍,反應時間縮短50%;解聚後的纖維也可與禽畜類糞便混摻進行厭氧共同發酵,有效提升沼氣產量,增加發電效益,降低環境污染,減少溫室氣體排放。可藉以建立生質精煉循環,促進能源永續發展。
本所開發的纖維原料解聚技術,主要透過物理和化學方式,將纖維原料進行前處理,得到原料結構內的有用物質,供後端應用,例如生質酒精或生質化學品等。國際間將纖維原料與畜殖廢水混摻生產沼氣技術已進入商轉階段,以歐盟為例,應用方式已從纖維原料直接混摻,朝先進行解聚破壞再混摻發展。利用解聚製程先行破壞纖維結構,理論上可有效提升纖維原料甲烷產量及生產速率。
纖維原料經解聚處理後之沼氣增生效益:以稻稈、蔗渣和木片為例,經解聚前處理技術之生質沼氣,潛能範圍為每噸解聚物總固體重(TS)可生產213~338立方米沼氣,未經解聚程序處理的纖維料源產氣效率明顯不佳,而經pH調整後之纖維原料解聚物,可提升約4-5倍產氣量,同時可縮短反應時間。
纖維原料解聚物混摻養豬廢水之沼氣增生效益:以每頭豬一日產生30公升廢水為基準比較,未添加解聚物之30公升廢水,約可生產116公升沼氣(發電量約0.17度),若分別添加3%稻稈解聚物、1%蔗渣解聚物、3%木片解聚物和1%狼尾草解聚物混摻,其每30公升廢水沼氣產氣量分別可達389公升、221公升、284公升及 192公升,發電量分別為0.58度、0.33度、0.43度和0.29度,相對於養豬廢水之沼氣產量,混摻解聚物後之增生效果分別為104%、64%、65%和44%,沼氣產量增倍,用於發電也可增加發電效益。
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