生質能 簡單介紹

生質能是未來乾淨能源發展的重點之一。生質能的主要目的並不是為了發電,而是為了將人類製造廢棄物中的「碳」提煉出來,進而製造燃料出來。既然是由廢棄物提料出來,那麼原料來源就非常的廣泛了。燃料的形式有分為固體、液體和氣體這三種類型。在古時候,都將砍來的木頭曬乾後做為燃料。發現煤油後,就會利用煤油作為燭火的燃料。但是能源的危機警報,天天響起,石油、煤礦的庫存量越來越少。所以生質能的主要目的是製造出「燃料」,發電只是製造燃料之後的另一的用途而已。



生產原理

生質能的利用主要是靠有機物直接燃燒,或是加熱產油,也可以加入細菌進行分解,另外還有加入酵素進行化學反應。這些複雜的製程都是為了增加所含的碳,進行燃燒的動作。為何是「碳」的多寡呢?那是因為碳含量的多寡,關係到物體的熱值。熱值越高,所產生的能量也就越多。所以以前的火力發電,煤礦的產地是一項非常重要的參考資料。燃料的生產方式大致有五種,第一是直接燃燒,第二是物理轉換,第三是熱轉換,還有化學轉換和生物轉換。



生產方式

直接燃燒

直接燃燒是最簡單的加熱方式。燃燒是劇烈的氧化作用,燃燒後會產生氧化物以及二氧化碳,所以燃燒物必須是有含碳的物品。樹木曬乾後可以作為很好的燃料,但是那是個不環保的作法。現在最環保的燃料是草食性動物的排泄物。你沒看錯,是排泄物。雖然臭了一些,但是曬乾後的確可以燃燒。在偏遠的草原地區,或是沙漠地帶,此種燃料是非常重要的。



物理轉換

物理轉換跟直接燃燒的方式比較起來,也沒有很深澳的技術存在。所謂的物理轉換是將大分子切碎成小分子,並依照其不同成分分類,再添加一些化合物,製錠成為更好運送的燃料。此種燃料通常是為鍋爐、窯所用。如下圖所示。





熱轉換

熱轉換是將廢棄物無氧加熱後再經冷凝製作出液態燃料。熱處理技術的原料來源大多是塑膠和橡膠。膠類的物品在無氧加熱的過程中,會產生油氣,產生的油氣經冷凝的過程後,再依其性質分類。在加熱的過程中,溫度是一項很重要的參數,會影響其熱值的多寡。如下圖所示。





生物轉換

生物轉換的方式主要是靠著加入細菌的方式將廢棄物裡的有機物質分解出來,藉此得到可燃性的氣體。分解出來的氣體成分有甲烷、二氧化碳以及少量的硫化氫。此轉換關鍵在於選擇的細菌。可分解有機物的細菌可分為兩種,一是厭氧菌,一是好氧菌。顧名思義,當氧氣充足時採用好氧菌,反之則使用厭氧菌。經好氧菌分解的有機物,其產物大多是二氧化碳。若是想要產生可燃氣體,就必須採用厭氧菌。經厭氧菌分解的有機物,其產物為沼氣,其中甲烷的含量約為50%~80%,屬於中熱值產物。如下圖所示。





化學轉換

化學轉換主要是利用廢棄用油,產生出液態燃料用油。利用油脂作物或廢食用油與甲醇(或乙醇)進行轉酯化反應,可產生脂肪酸甲酯(或乙酯)及甘油等產物;經分離甘油後,以蒸餾去除未反應完全的油脂,產生與一般柴油品質相當的液態燃料,稱為生質柴油。反應後甲基酯化油產量約和加入原料相似,不同的是多了副產物甘油。由於使用生質柴油的引擎排氣不含鉛、二氧化硫、鹵化物,且能大幅降低碳煙、硫化物、未燃碳氫化合物、一氧化碳及二氧化碳,成為目前積極發展的新能源之ㄧ。



優點

一. 利用廢棄物轉換成可再利用的能源,符合環保與能源的雙重節約。

二. 利用生質能可以減緩石油的消耗,進而取代對石油的依賴。

三. 資源回收再利用可以減少對地球資源的浪費。

四. 生質能的利用可以提高能源效率。

五. 相對於石油可以減少溫室氣體的產生。

缺點

一. 生質能製造出來的燃油,效率沒有比石油來的好。

二. 現階段的熱機(引擎)並無法完全適應製造出的燃油。

三. 廢棄物必須先經過分類後才可以決定是否可使用。

四. 在使用生產出的燃料時,依舊會製造溫室氣體。