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台灣生質柴油怎麼了?

生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
・2014/11/12 ・1521字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

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圖片來源:http://www.howtomake-biodiesel.com

我想有很多關注台灣生質能源的朋友已經知道經濟部能源局在今年4月決定暫緩推行B2生質柴油的政策。主要原因為從去年開始,中油陸續接獲近百名車主通報使用B2生質柴油之後車子出現油路堵塞或是熄火的情形。加上國內遊覽車公會認為B2生質柴油會增加維護成本以及增加路上熄火的危險性因此揚言上街抗議。雖然工研院及車測中心認為並無任何熄火案例可以證明與生質柴油油品品質有直接相關,能源局在預防事故的考量下,決定暫停使用B2生質柴油一年以釐清原因。

記得乍聽到能源局決定暫停使用生質柴油的時候個人感覺非常錯愕。因為縱觀國際,似乎沒有聽過哪個國家制定生質柴油使用政策之後又突然停用的例子。的確,生質柴油最常聽到的問題就是會有造成油管或是濾網阻塞的可能性。然而這是因為生質柴油是個優良溶劑,能夠溶解在噴嘴以及油路管線中沈積的油渣。普通情況下,使用生質柴油能夠避免油管堵塞並維持油道清潔。但若車子使用年齡較長或是長時間沒有保養的情況下開始使用生質柴油,則有一下子沖刷出太多油渣進而堵住油管、濾芯的可能性。因此國外許多修車場建議生質柴油使用者在開始使用生質柴油之後兩至三個月左右可以進行一次濾芯更換,之後照常定期保養即可。

那麼到底是哪裏出了問題才會使得台灣在生質柴油的使用上造成許多消費者的問題呢?根據生質柴油的產銷過程,我們可以分成三個部分討論:

  1. 油品原料問題:台灣生質柴油的原料主要是回收廢食用油以及國外進口的動植物油,經過生質柴油廠轉酯化之後製成生質柴油,檢驗合格符合CNS標準(B100)之後再配送至中油以及台塑的工廠,與石化柴油進行混摻產生 B2生質柴油。之後再由供油中心分送至各加油站處販售。由於台灣的生質柴油標準與歐盟標準類似,為國際間目前最嚴格標準之一。因此若油品有按規定進行檢驗,出問題的機會不大。而且據了解僅有中油公司接獲駕駛投訴,台塑石化似乎並沒有接獲任何投訴,所以生質柴油油品原料端發生問題的可能性應該不高。
  1. 配送、儲藏問題:B2生質柴油在工廠製成之後會分送至各地加油站的儲藏槽供使用者購買。部分專家認為生質柴油與超低硫柴油的混合使用,可能對抑制微生物在柴油中生長的能力較小,因而有機會於油槽中產生淤泥。加油站需要更重視油槽的定時清洗與水分管理以避免淤泥累積。若是部分加油站疏於管理或是清洗不當,的確有可能會影響油品品質。
  1. 使用者習慣/車輛問題:目前國際間幾乎所有車廠的柴油車都能使用B5以下的生質柴油。只是如同之前所說,生質柴油是優良溶劑,若車齡較長,剛開始使用生質柴油的時候有可能將管線中沈積的油渣溶出進而堵塞濾芯、油路。若濾芯堵塞會使駕駛人覺得馬力變小甚至於熄火,因此國外的修車場大多建議使用者在開始使用生質柴油後的兩至三個月左右更換一次濾芯,之後照常定期檢修車輛即可。新購入的柴油車則不需擔心使用生質柴油的濾芯堵塞問題。

在這中止使用生質柴油的一年中,能源局請中油及台塑仍然繼續向生質柴油製造商購買定量的生質柴油並添加於低價燃料油中5。這樣的做法雖然使中油及台塑吸收花費,但確保了生質柴油廠商在這一年中能夠有緩衝的機會。因為未來的生質柴油政策尚未明朗,目前已有幾家廠商考慮轉型。只能希望政府機關能夠儘速釐清問題所在並提供解決方案,以免解決問題之後卻發現已經沒有廠商願意投入生質柴油的領域了。

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文章難易度
生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
20 篇文章 ・ 3 位粉絲
三個大學同學在畢業後各自步上不同的旅程,卻對於生質能源有著相同的興趣與期待,因此希望藉由寫作整理所知所學,並與全世界分享與討論。

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魚與熊掌可以兼得!不只能發電,還二氧化碳負排放的科技——《在大滅絕來臨前》
臉譜出版_96
・2022/02/06 ・3122字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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「氣候工作」公司(那間我付錢請他們把碳排放埋到冰島的公司)是由克里斯多福.格巴德(Christoph Gebald)與簡.沃茲巴赫(Jan Wurzbacher)這兩位大學時代的朋友共同創辦的。「我們是上大學第一天認識的,」沃茲巴赫回憶道,「我想我們第一週就問了彼此:『嘿,你想要做什麼?』然後我說:『嗯,我想要創立自己的公司。』」他們後來將研究所的獎學金分為兩份;兩人都花一半時間做博士班的研究,並且用另一半時間讓公司成長。

就跟拉克納一樣,他們兩個人面對了許多質疑。有人說,他們做的事情只是在轉移焦點。如果大家認為有方法能從大氣中抽走二氧化碳,那他們就會排放更多。「大家會反對我們說:『嗯,老兄,你們不該這麼做,』」沃茲巴赫跟我說,「但我們一直很頑固。」現年 35、6 歲的沃茲巴赫身材纖瘦,頂著一頭孩子般的蓬亂黑髮。我和他在「氣候工作」公司的蘇黎世總部碰面。那棟建物裡不僅有辦公室,也有金屬加工廠,現場不僅帶著科技新創的氛圍,也有點腳踏車店的感覺。

「把二氧化碳從流動的空氣中抽出來並不是什麼尖端科技,」沃茲巴赫跟我說,「這也不是什麼新鮮事。過去五十年來,人類都會從氣流中過濾二氧化碳,只是用途不同。」

「氣候工作」公司的二氧化碳移除系統有兩道程序。※出處:MGMT. design

從空氣中抽碳所面臨的挑戰

譬如在潛水艇中,船員呼出的二氧化碳必須排出去,否則會累積出對人體而言很危險的濃度。

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但是能從空氣中抽出碳是一回事,要能大規模執行則又是另一回事。燃燒化石燃料會產生能源,從科技中捕捉二氧化碳也「需要」能源。只要能源是透過燃燒化石燃料所產生的,那就一定會增加必須捕捉的碳量。

第二個重大挑戰是處置方式。捕捉下來的二氧化碳需要送到安全的地方儲存。「玄武岩的好處是我們很好對外解釋,」沃茲巴赫說,「如果有人問:『嘿,但這真的安全嗎?』答案很單純:兩年內,它就會變成位在地下一公里處的石頭。就這麼簡單。」合適的地下儲存地點並不少見,但也不普遍;這表示,若要打造大型的碳捕捉工廠,要不是必須有個合適的地理位置,否則就得把二氧化碳運到遠處。

由暗色玄武岩組成的北愛爾蘭巨人堤道。圖/維基百科

最後是成本的問題。把二氧化碳從空氣中取出來需要經費,現在這需要花很多的錢。把一噸重的碳排放變成石頭,需要付給「氣候工作」公司 1000 美元。我將 544 公斤的配額,都用在飛往雷克雅維克的單程飛機上,於是包含回程飛機以及去瑞士的航程在內的碳排放,就只能留在空中飄蕩。沃茲巴赫跟我保證,隨著愈來愈多的捕捉裝置裝設完成,價格也會下降;在 10 年左右的時間內,可望降到每噸 100 美元。

如果碳排放以類似比例課稅的話,那麼就更容易計算:基本上,只要抽出一噸二氧化碳,就能少付一噸的碳稅。但如果碳仍舊能免費排入大氣中,那又有誰願意付這筆錢呢?即使一噸只要付 100 美元,把十億噸二氧化碳(只是世界年度排放量的一小部分)埋起來,就需要花上 1000 億美元。

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我也問沃茲巴赫,這個世界是否已準備好為直接從空氣中捕捉碳的技術付費。「也許我們太早投入了,」沃茲巴赫若有所思地說,「也許時機正好;又或許我們遲了一步——天曉得。」

生質能與碳捕集和封存 BECCS

一如有許多方式能把二氧化碳釋放進空氣中,其實也有很多(潛在的)方式能移除二氧化碳。一種名為「加速風化(enhanced weathering)」的技術可說是我在赫利舍迪電廠參觀到的工程的反向版。這個概念並非將二氧化碳注入石頭中,而是將石頭帶到地表與二氧化碳接觸。

首先,要先將人為開採並碾碎的玄武岩散布到世界上炎熱、潮溼地帶的農田裡,而二氧化碳與這些碎掉的石頭起化學反應後,就能將其從空氣中抽取出來。或者有人也提出,可以碾碎火山岩中常見的綠色礦物質:橄欖石,再撒入海洋中溶解。這麼做能使海洋吸收更多的二氧化碳,而且還有另一個好處:對抗海洋酸化。

另一類負排放科技(negative-emissions technologies,簡稱為 NETs)的靈感則源自於生物。植物生長時會吸收二氧化碳,而當它們腐朽時,二氧化碳就會回到大氣中。種植新的森林能在植物體成熟之前吸收碳;有一篇瑞士研究人員最新的研究評估,種植一兆棵樹就能在接下來數十年中,從大氣中移除 2000 億噸的碳。其他研究人員認為,這項數據將事實誇大了十倍甚至更多。儘管如此,他們也評道,新植林吸收碳的能力「還是很重要」。

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植林吸碳的能力很重要。圖/Pexels

為了解決朽木的問題,許多人提出各種技術方案。其一是將成樹砍倒並埋在溝渠裡;因為缺乏氧氣,就能防止樹木腐朽,以及隨之而來的二氧化碳排放。另一個計畫則只需要蒐集玉米梗等作物殘留物,並倒入深海;在黑暗、冰冷的深海裡,這些農餘腐爛的速度會很慢,甚至完全不腐爛。這些聽起來可能很怪的想法,也都是從自然中汲取靈感。在石炭紀(Carboniferous),有大量的植物遭到淹沒並埋於地底。這些植物後來就變成煤礦——如果這些東西可以保留在地底,理論上就能把碳永遠留在那裡。

林地復育(Reforestation)與注入地下的技術相互結合後,即為「生質能與碳捕集和封存(Bioenergy with carbon capture and storage)」——BECCS(發音為「becks」)。

IPCC 所使用的預測模型極度傾向 BECCS,因為它可以同時達到負排放與發電兩種目的。這種「魚與熊掌兼得」的辦法,以氣候數學的角度來看,幾乎所向無敵。

BECCS 的構想是種植能從空氣中吸取碳的樹木(以及部分穀物),接著便透過燃燒樹木來發電,所產生的二氧化碳再從煙囪直接捕捉下來、送入地底。(2019 年,世界首個 BECCS 的前導實驗已在英格蘭北部一座木顆粒燃料發電廠展開。)

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替代方案的土地面積要廣、數量要大

這些替代方案所面臨的挑戰就跟直接從空氣中捕捉碳一樣,問題在於規模。馬里蘭大學的教授(University of Maryland)曾寧(Ning Zeng)是首創「樹木砍伐與儲存」概念的人。根據他的計算,若要每年消去 50 億噸的碳,總共需要 1000 萬條埋樹溝渠,而且每一條都要跟奧運標準游泳池一樣大。「假設有一組一共 10 人的人馬每週可以用機械施工,挖出一條溝渠,」他寫道,「那也需要 20 萬組(200 萬名工人)人馬與機器。」

根據德國科學家一篇最新的研究,若要藉由「加速風化」移除十億噸的二氧化碳,那就得要開採、碾碎並運送約 30 億噸的玄武岩。作者群指出,需要開採、磨碎與輸送的石頭「雖然數量非常大」,但其實還比每年約 80 億噸的煤礦開採量要來得少。

若要種植十億棵樹木,大約需要造出 906.5 萬平方公里大的新林地。這片森林面積之廣,會跟包含阿拉斯加在內的美國國土差不多大。這麼大片的耕地不再用於生產農作的話,可能造成上百萬人面臨飢餓。喬治城大學的教授歐盧費米.泰伊洛(Olúfẹ́miO. Táíwò)近期表示,有一種危機是「我們每邁出一大步的同時,卻在公平正義上倒退兩步。」然而,大家也不清楚,用未開發的土地是否就會比較安全。

樹木是深色的,所以若把凍土變成森林,反而會增加地球要吸納的能量,並造成全球暖化,最後也無法達成目標。解決這個問題的方法之一,可能是用 CRISPR 技術基因改造出淺色的樹木。就我所知,目前還沒有人提出這個構想,但似乎只是遲早的事。

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——本文摘自《 在大滅絕來臨前:人類能否逆轉自然浩劫?》,2022 年 1 月,臉譜出版
臉譜出版_96
84 篇文章 ・ 254 位粉絲
臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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高粱可能擊敗玉米成為新一代能源作物新星
陳妤寧
・2014/11/21 ・1871字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

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文 / 陳妤寧

大家都知道玉米可以用來提煉乙醇燃料,不過現在加州的一家新創公司 NexSteppe 正在開發以高粱作為原料來開發生質能的另一片天,甚至可能比玉米來得更加有效率和環保。

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身負眾望-充滿能量的高粱種子

想到高粱可不能只想到金門。高粱源於非洲,非常耐熱和耐旱,不但可被再製為麵粉、糖漿和啤酒,被使用於在無麩質的產品,也被用來餵養駱駝。被稱之為北非小米的「蒸粗麥粉」或是在非洲被廣泛食用的粥,都是高粱屬作物的化身。已經在歷史上餵養人類和其他動物們超過千年。

全世界上的科學家都在研究能夠肩負起製造能源使命的植物們-樹木、灌木和草皆然。環境學家們表示,若要降低交通運輸部門所排放的碳污染,就必須提昇生質能源的地位和比重,汽車、卡車、公車、飛機在接下來幾十年都需要汽油和柴油以外的新液態燃料。做為世界最大私營石油公司之一的英國石油(BP),一共投注了 5 億美元給美國政府和大學研究機構來研究生質能和燃料作物。而從 2006 年開始,美國相關的能源和農業部門同樣也開始資助以生物能源和植物燃料為導向的的基因學基礎研究。

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去年(2013年),NexSteppe 引進了兩個品種的高粱種子-帕羅奧圖(Palo Alto)和馬里布(Malibu),這兩種品種特別被用來作為能源作物栽培。他們可以在不肥沃的土地上成長、適應多元的氣候、而且還可以在四個月內長到 20 英呎(約 6 公尺)這麼高。「馬里布(Malibu)」容易發酵糖分,有利於製作燃料;另一個品種帕羅奧圖(Palo Alto)則志在為纖維速燃料和生質能鍋爐提供低水份的原料,藉此製造熱能和電能。

時勢造英雄-市場上對乙醇燃料的龐大需求

NexSteppe 認為乙醇燃料的重要性會持續攀升,但原料的供應量和質都遠遠不足。「我們發覺市場上的需求沒有被滿足,目前除了棉花和煙草之外,經濟作物的發展遠不如糧食作物,但其實能源燃料的需求還在持續增長!」NexSteppe 的創辦人兼 CEO 安娜拉特(Anna Rath)表示。安娜拉特今年 38 歲,過去在麥肯錫顧問公司上班,擁有生物學和遺傳學的學位,也是耶魯大學法學院的博士。她在 2010 年以一百萬美元和朋友展開了 NexSteppe 的新創事業,並從眾多創投以及杜邦化工公司爭取到了四千萬美元的資金。杜邦化工公司是投資能源燃料中的領頭羊,目前在愛荷華州正在興建一座纖維素乙醇(Cellulosic ethanol)工廠。

「巴西是我們第一個、也是最大和最重要的市場。」安娜拉特表示,巴西有幾十家的乙醇工廠和生質能鍋爐,由於運輸部門和電力需求都在增長,當地的甘蔗可說是供不應求。除了巴西之外,拉特也認為中國和美國的市場充滿機會,因為今年預計將會有半打的纖維素乙醇工廠投入商業運轉。

安娜拉特表示。雖然 NexSteppe 在主要市場巴西以外的地方幾乎沒做宣傳,它的原料卻正由世界上 15 個不同國家的農夫們所耕種,包括加拿大、美國、德國、中國、印度、和其他南亞國家。現在 NexSteppe 的辦公室位於舊金山,聘有 35 位員工,其中逾半為科學家。

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閃開,讓專業的來-高粱眼中的失職玉米

NexSteppe 認為乙醇燃料的重要性會持續攀升,然而現正佔據乙醇燃料霸主位置的玉米原料卻表現不佳。目前世界上燃料作物的主要來源只有兩種:美國的玉米和巴西的甘蔗,但這兩種燃料作物的使用效能都還未臻理想。

「對於現在用於提煉乙醇的玉米栽種方式我們有許多擔憂,整個過程中充滿過多的化肥、農藥和各種高濃度的化學成分。」美國自然資源保護委員會(Natural Resources Defense Council,NRDC)的資深政策研究員布萊恩邵(Brian Siu)表示,理想的生質能源應該從有機廢棄物或作物中提煉出來,而不是需要另外東加西加一堆化學品或是過多的水源。

由於成本比化石燃料來得更高,以玉米提煉的乙醇燃料需要政府補貼的事實也遭受許多爭議。相較於現在的主流能源作物玉米和甘蔗,NexSteppe 相信高粱屬的作物能夠更加優化生質能源的生產過程。NexSteppe 本身也採用傳統的育種方法,而不使用基因改造。安娜拉特表示高粱的碳排放量遠低於玉米或甘蔗,每畝能夠提供的生質能原料卻更多。

不只拿來吃更要拿來燒-能源作物和生質燃料的多元想像

「我們不認為直接把糧食作物拿來當做燃料會是個好主意。」能源作物科學研究所(Energy Biosciences Institute,EBI)的資深研究員希瑟楊斯如此表示。EBI 是由英國石油(BP)在柏克萊加州大學贊助的研究計畫,從事不同種能源作物的永續發展潛力研究。

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當然,NexSteppe 也不是唯一投身於能源燃料作物的公司。一家之前 Rath 工作過小型的上市公司「Ceres」,除了高粱之外,也經營芒草和草梗粗壯的柳枝稷(switchgrass)等提煉燃料乙醇的項目。

隨著時間的推移,生質能原料的多元可能性一一浮現,生質能永續性的關鍵十分取決於原料本身、以及人類決定「在哪裡(where)」、「用什麼方式(how)」來種植這些原料。

資料來源:New energy-rich sorghum offers ethanol without the corn (theguardian, , 2014/8/12)

陳妤寧
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熱愛將知識拆解為簡單易懂的文字,喜歡把一件事的正反觀點都挖出來思考,希望用社會科學的視角創造更宏觀的視野。

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生質能發電能不能取代核能?
生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
・2014/05/21 ・1657字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

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自己的電力自己發-巴西推行發電減刑

核四續建與否是台灣近日爭議不斷的重要議題之一(公民好忙…)。在過程中,最常被討論的其中一個問題便是如果不蓋核四,是否有其他發電方式可以取代核四(或是核能)。聽到這個問題,生質能源趨勢自然是義不容辭,立刻便來試算台灣的生質能源能夠提供多少電量。

首先,我們必須了解所謂的生質能發電,並不是像玉米酒精或是痲瘋樹生質柴油一樣,栽種特定的能源作物再拿去發電。畢竟植物光合作用的效率比不過太陽能發電,能源作物的特點在於能夠生產能量密度較高的液態能源(酒精、柴油等等)。而生質能發電的原料通常是使用生活中的有機廢棄物例如廚餘、都市廢水污泥、農業廢棄物、養殖廢水等等,經由燃燒或是發酵的方式產生電力。因此生質能發電除了產生電力之外,還附帶了處理廢棄物的好處。瑞典的城市克里斯提安思塔便是充分利用了生質能,使得整座城市使用的化石燃料減半,住家和公司冬天開暖氣再也不須要使用天然氣或是煤炭,多餘的沼氣還可以作為汽車燃料使用。

台灣目前生質能發電主要來源為遍佈全台的24座焚化發電廠。政府於2008年開始評估規劃 ”垃圾焚化爐轉型生質能源中心” 政策,計畫將現有的垃圾焚化爐升級,結合新科技成為能處理更多種生物質的地區性生質能源中心。另外,生質能源趨勢之前介紹過的沼氣發電也在生質能發電量裡佔了一些比例。

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現在讓我們來看看目前生質能源在台灣的發電比例:percentage

上圖為2012年能源局的台灣發電量統計資料,如圖中所示,目前火力與核能合計共佔了94.5%的發電量,而生質能發電在2012年僅提供了0.12 %發電量。這樣看來,台灣目前生質能的發電量還不能夠頂替停用核能的電力缺口。那麼下一個問題便是若我們全力發展生質能發電,能夠產生多少電力?

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上表修改自行政院環保署垃圾焚化爐轉型生質能源中心可行性評估工作計劃。表中顯示台灣2008年生質能源的潛勢為118.94億度。考量到目前台灣焚化爐的發電效率大約為20%,我們可以估計全台生物質發電一年約可產生24億度電,這在全台發電量中僅能提供約1%的發電量。因此綜合上述圖表,我們可以得到的結論為目前依靠生質能發電沒有辦法取代核能發電。若真的要達到非核家園這個目標,需要同時發展各種再生能源,促進節能科技並且規劃產業轉型,而這些行動除了政府必須帶頭規劃之外,也需要全體民眾的配合。

儘管1%的發電量聽起來不多,依台灣平均每戶每年用電4000度來計算,生質能發電已可提供六十萬戶一整年的用電量,對電網較不穩定或是偏遠的地區來說,這類分散式的發電系統是相當值得投資的科技。而且1%的發電量僅是依照舊式焚化爐的效率來估算。若採用新型焚化爐,發電效率提升至30-50%的結果並不罕見。當然,生質能發電並不是沒有受到批評,例如雲林虎尾再生能發電廠使用週遭稻稈作為燃料卻遭到居民抗議,便是發電廠附近民眾對廢氣及二氧化碳的排放量有所疑慮。除了加強廢氣的處理之外,生質能源趨勢以前介紹過的郎澤科技能將二氧化碳透過微生物轉化為燃料也是一項增加能源減少汙染的生質能源技術。

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總而言之,追求安全、穩定、便宜的能源是人類終極的目標。然而魚與熊掌不可兼得,我們必須捫心自問,評估能接受的風險與願意付出的價格。再透過交流對談的方式,討論出絕大多數人能接受的方案,這才是民主社會該有的處事態度。

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生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
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三個大學同學在畢業後各自步上不同的旅程,卻對於生質能源有著相同的興趣與期待,因此希望藉由寫作整理所知所學,並與全世界分享與討論。