【專題探索】本土生質酒精料源生命週期之能源與環境效益分析
李雅婷 (2012/12/10) 《台經月刊第35卷第12期》
台灣自產能源不足，每年進口能源依賴度都高達99.4%以上，使得國內物價易受國際油價波動，影響國內經濟穩定性。國際能源總署(IEA)指出運輸部門會是2005~2030年第二大的能源使用者，對石油的使用量更居各部門之冠。世界銀行預估至2050年全球車輛將增加23億輛，即使改善車輛里程數和發展替代車輛，也無法消除對液體運輸燃料的需求。我國雖自給能源極低，但台灣人均碳排放量卻為亞洲第一，IEA(2011)公布2009年世界碳排放量報告顯示，台灣每年每人碳排放量為10.89公噸，人均碳排放量位居全球第17名。因此，如何提高能源自給率，降低溫室氣體排放，是需迫切解決之議題。
由於與糧爭地、生態破壞和土地生產力下降之相關爭議不斷，目前發展生質燃料，最積極的歐盟地區與美國，已將永續性指標列為發展生質燃料重要精神。2005年歐盟提出的生質能行動計畫中，將生質燃料推廣方向設定為對於環境具正面影響，提升成本效益，並加速研發第二代纖維生質燃料，改善生質燃料生產方式，促進生質燃料永續發展。國際間生質燃料永續性指標可歸納成溫室氣體排放、能源效率、經濟性和農藝性指標等四大項（蘇美惠，2011）。
在歐盟再生能源指令要求下，大多規定生質燃料溫室氣體排放，需較石化燃料降低於35~50%；能源效率的部分是約束作物種植及運輸之能源投入量，讓生質燃料在整體生命週期之能源產出具有經濟效益；經濟性指標則訂定農民或加工廠應有合理利潤；農藝性指標的部分則規範生產力、用水量、藥劑用量、機械化程度、土壤品質、水源含氧量與廢棄物產生等，以降低種植端對環境的衝擊，並將生物多樣性及對土壤和水資源保護納入非量化指標中。顯示生質能源若要稱為「永續性能源」，要具有能源投資效益，降低溫室氣體排放，維護環境生態和生產者之利益。因此，本文將利用生命週期評估觀點，說明台灣自產生質酒精料源的能源效益和環境衝擊，並探討採用本土料源發展生質燃料之潛力。
生命週期評估對生質酒精的意義
依據ISO14040(2006)規範，生命週期評估(Life cycle assessment, LCA)是「對產品系統自原物料的取得，到最終處置的生命週期中，投入和產出及潛在環境衝擊之彙整與評估」，為被廣泛使用的系統分析方法，計算各種能資源的取用，再將各項衝擊特徵化，以評估某行為或產品對整個環境生態所造成的影響。生質能是否可歸類為永續性的能源，與其所採用的料源、使用生產技術及生命週期中消耗的燃料類型關係密切。能源作物的種植會投入大量的農藥和肥料及機械操作，不僅農藥和肥料的產製需要投入大量的能源，機械的運行也需要柴油和電力的維持。因此生質酒精是否真的具有節能減碳和對環境親和之特性，都需由LCA評估才能斷定。
生質酒精的LCA分析範圍應從能源作物栽培、酒精製成到最終的車輛使用，但由於生質酒精的碳是來自大氣中的二氧化碳循環，故車輛使用端的二氧化碳排放可忽略不計；因此本研究的評估範圍包含原料端的所有農業操作，運輸端是將原物料運送到工廠，和酒精製造所有製程項目等三大部分。盤查生命週期中所有階段直接的能源投入，例如：柴油和電力，並評估使用肥料、農藥、化學藥品和機械造成的間接能資源投入情況。在產品製程端的部分，需將副產品消耗之能源或投入氣電共生可產生能源，以及溫室氣體排放量列入計算，以確實評估產製生質酒精所需能源投入和溫室效應。
為建立本土能源作物之能資源投入資料庫，2007年起台經院研究團隊藉由訪談農試所、農業改良場、專業代耕業者與台糖公司，進行第一代料源作物種植端能源投入盤查，2008年起更委託專業代耕業者實際種植與紀錄。從LCA觀點完整紀錄玉米、甘藷、甘蔗與甜高粱等能源作物料源端之種植、採收、搬運、倉儲等種植過程能資源的投入。各項作物均選取國內主要產區進行盤查，玉米為嘉義朴子地區與義竹農會，甘藷為嘉義與雲林地區，甘蔗包含台糖公司台南善化廠與雲林虎尾廠所屬料源區，甜高粱則為台糖公司於嘉義試種數據。
雖然台灣尚未有生質酒精工廠設立，但為呈現本土自產酒精完整生命週期之評估結果，在酒精產製端，利用生產試驗以模擬商業化量產規模之生產效率與參數。另外，從2010年起盤查農業廢棄物稻稈從收集、運輸、倉儲到切碎等集運過程的能資源投入，由核能研究所纖維酒精產製試驗，進行商業化量產規模之生產效率與參數模擬，以建立台灣自產生質酒精之能源投入與二氧化碳排放之評估模型（圖1）。
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