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點屎成金,穢物開啟綠色運輸新頁

只要提到「屎」,我們總是免不了會將之與噁心、威脅人類健康,不然就是與惡臭畫上連結,吃飯的時候更是絕不能提的大忌諱。然而這些被我們委婉稱之為穢物的玩意兒,在節能跟保護環境上的貢獻,或許將能稍稍扭轉大眾的負面觀感。2014年11月,一台完全由生物甲烷油(biomethane)驅動的「便便公車」在英國上路,帶來許多如何運用人類排泄物的想像。未來公車的油料來源將不再是現在會產生各式汙染物的汽油或是柴油,而很有可能是來自我們每個人每天例行公事如廁後的產物。

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在英國巴斯(Bath),首部以生物甲烷油作為燃料的環保公車11月上路,將人體的排泄物與廚餘轉化成可供大眾運輸使用的能源,未來有很大的發展潛力。

屎力全開

利用人類排泄物產生的沼氣並非創新的概念,早在西元前十世紀,中東的亞述人就已經會用沼氣來加熱洗澡水。近數十年來,沼氣的研究重心則聚焦於如何在妥善管理排泄物的同時,能產生可被運用的能源。現代的廢料處理(waste treatment)技術所產生的汙水汙泥(sewage sludge),是都市汙水淨化過程產生的一種固體濃度超過 2500ppm 的半液體廢棄物,無法任意棄置。然而這些汙水汙泥透過厭氧消化(anaerobic digestion)的過程,讓微生物在缺乏氧氣的環境中進行生物降解,能夠產出極具價值的沼氣(biogas)與富含養分的沼渣(digestate)。

沼氣中的一個主要氣體為甲烷,淨化後能製造成生物甲烷油料,或是用作生質能源發電的原料。沼渣則能用做肥料或是土壤改良劑(soil conditioner),能協助減少農地的甲烷排放量,同時促進植物生長與光合作用進行。在中國的鄉村地區,衛生系統透過低技術產生的沼氣,兼具殺菌、提供乾淨炊煮用燃料,以及肥料等多重用途。瑞典與德國是目前世界上首要的厭氧沼渣使用國。在德國,為了提高再生能源的普及率,政府設計了一套吸引廠商的購買制度,讓汙水處理廠能將產出的多餘能源販售給國家的能源網絡,提供廠商增加再生能源產量的誘因。

英國雖然落後於德國跟瑞典等國,但有些汙水處理廠已經開始將自身所生產的沼氣加入國家的能源網絡中。一個成年人平均一年會產生乾重30公斤的穢物,顯示利用排泄物作為生質燃料來源未來還有很大的發展潛力。如果英國所有的汙水處理廠皆採用生產沼氣的技術,預計全英國將有35萬戶的能源將能完全由人類的排泄物所提供。

廁所變引擎,屎力驅動大眾運輸

使用屎力驅動大眾運輸的環境效益十分明顯:與柴油相比,生物甲烷油驅動的車輛能減少95%二氧化碳、80%一氧化二氮的排放,也不會有懸浮微粒的問題。

四年前,英國的工程師開發了一台由生物甲烷油驅動的小客車,所使用的生物甲烷由布里斯托附近的艾佛蒙斯(Avonmouth)汙水處理廠提供,同一間處理廠也提供最近上路的便便公車使用的油料。然而,艾佛蒙斯汙水處理廠的產能絕不僅如此,其每年能生產17立方公尺的生物甲烷,這個量足以滿足8300戶的暖氣需求。

然而論及利用生物燃料驅動交通工具,歐美國家仍然是此領域的先驅,瑞典又是其中的翹楚。瑞典推動發展生物甲烷驅動卡車與公車的政策,除了能提升空氣品質外,也能提高國家在再生能源使用所設定的目標。目前台灣雖無相關運用沼氣於大眾運輸的計畫,但是也已經在中南部養豬場推動沼氣發電。「點屎成金」的技術,未來可望解決許多今日人類所面對的環境問題。

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所
審校:陳妤寧

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

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關於作者

李柏昱

成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。