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雙北廚餘變沼氣發電計畫中止

生質能源趨勢 BioEnergy Today_96
・2015/01/26 ・2176字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 611 ・十年級

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9月19日的時候,環保署表示中止目前八里汙水處理廠的廚餘變沼氣發電計畫,輿論譁然;然而緊接著在隔一天9月20日,現任環保署長魏國彥隨即表示生質能源發展政策並未停止,環保署將召集專家學者研究適合國內的技術,再重新展開試辦計畫。到底廚餘處理為什麼重要,而又為什麼蓋個處理廠會這麼困難,本篇文章就帶各位讀者一探究竟。

廚餘問題

時光倒退十年,在2003年年底的時候,台北市宣布全面實施家戶廚餘分離回收政策,居民必須將廚餘分離、不可直接傾倒進垃圾車內;就如同其他資源回收一樣,廚餘回收免費、如不確實分離則有罰則。此項政策對一般民眾的驅使力除了數千元的罰金外,另一項是當時家戶垃圾已經隨袋徵收,垃圾必須置於需花錢購買的專用垃圾袋內,而廚餘佔家戶垃圾30%~40%,免費分離回收可以省下不少購買垃圾袋的費用。對公共利益而言,廚餘是一般垃圾中的主要水份來源,將廚餘移除可以增加焚化爐的工作效率;此外,廚餘還可以製成豬食、堆肥,或者是用於沼氣發電,實際上是仍有經濟價值的資源而非垃圾,因此後續越來越多縣市跟進辦理。

根據聯合報的報導,每晚台北市垃圾清潔隊回收到的堆肥廚餘(果皮、菜葉等),都會送到內湖、北投、木柵等三座焚化廠,三座焚化廠每天平均各收40、70、70噸廚餘。其中除木柵廠可就地處理外,其餘兩廠必需先經瀝乾水分、發酵成堆肥半成品,再經由堆肥廠商運送到其他縣市處理,因此內湖、北投兩廠計有110噸須委託外包廠商處理。

然而問題就出在,這十多年來承包的處理廠商總是被附近居民抗議。由最初的台塑企業東勢回收場臭味問題屢遭抗議,到後來委託其他民間廠商辦理,不是經常流標就是業者無法履約,最近一次的得標廠商「康軒生物科技公司」其堆肥廠是營運還沒多久,就接獲當地居民大量的陳情,苗栗環保局檢核後在五月勒令停工。因此台北市至今四個多月的廚餘都存放在焚化廠內,即將到達容量上限

八里汙水處理廠

本次爭議的八里汙水處理廠,收集與處理廢水的能力號稱世界第三、亞洲第一,完工於1994年(民國83年)。它其實只是一項龐大計畫的其中一環,這項計畫最初是由前臺灣省住宅及都市發展局(住都局)推動辦理,目標是興建一個大型汙水處理系統,鋪設涵蓋基隆市、台北市和台北縣在內的地下輸水管道,並在淡水河出海口南岸的八里鄉,建汙水處理廠。然而這項工程體系過於龐大、而時程規劃過於樂觀,興建六座巨型消化槽的德國廠商雖然準時完工,但家戶接管工程由於涉及大量違建拆除因此未能如期接軌,導致消化槽閒置多年。此外這項工程還爆發浮編預算圖利特定廠商的貪瀆醜聞,曾任住都局局長的伍澤元後來被判刑15年,最終逃亡中國病死他鄉。更多資訊可參考這篇文章

後來大台北地區另外興建了許多小型的處理廠,八里汙水廠的重要性與光芒不若昔日。目前該廠處理大台北地區14個鄉鎮市以及基隆市的七堵、暖暖兩區之汙水,經初級處理後的汙水會以長達6,660公尺的海洋放流管擴散排放至臺灣海峽。六座消化槽中僅使用兩座進行初次及二次汙泥消化,仍有四座閒置。目前的八里汙水廠能產生沼氣進行發電,可參考以下影片:

被腰斬的雙北廚餘變沼氣發電計畫

前任環保署長沈世宏任內認為希望廢棄物要能產生能源,而不是再耗費能源去處理,因此計畫引進厭氧消化法來活化閒置的四個蛋形消化槽,並請美國專家實地評估多次,並備好招標合約與生質能政策的環評;然而新任署長魏國彥上任後,認為此項計畫有欠周詳因此喊停。

魏國彥的理由是台灣的廚餘油脂較多,且分類做得還不夠好,導致消化槽無法消化,甚至發生嚴重堵塞致使沼氣發電成效不佳。雙北的試辦計畫最近即將到期,他認為計畫不符合原先規畫效益,因此喊停。環保署將召集專家學者研究適合國內的技術後,再重新展開試辦計畫。

至於前面提到的廚餘容量不足問題,環保局長吳盛忠表示北市已啟動回收堆肥廚餘轉化成生質酒精計畫,內湖焚化廠過去和原子能委員會核能研究所化學組專家合作,運用內湖垃圾焚化廠收運的堆肥廚餘轉化成生質酒精,已有初步成效。現正研擬對外招標,最快一年內即可啟用。因此北市的廚餘問題未來會有三個方案齊頭並進,一是原本的委外處理廚餘半成品,二是堆肥廚餘轉化為生質酒精,三是環保署的沼氣發電計畫。

展望

〈生質能源趨勢〉此次分享這個訊息,是希望讀者們可以一起來思考兩件事情。一是廚餘處理,二是生質能應用。目前廚餘處理最大的問題是臭味,只要此問題不解決,處理廠建在什麼鄰里都會有居民抗議。因此臭味問題是否可透過更好的處理程序,或是良好的貯存空間除臭設施獲得改善呢?歡迎大家提出自己的意見一同討論。

另外一點是重新思考生質能發展的價值所在。許多人批評生質能源無法完全取代石化能源,這話或許成立;但在這個例子中大家可以看到,生質能源的環境保護價值是其他能源所難以取代的。

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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。


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地球在20年間「亮度」變低了!——地球暖化讓陽光反照率直直落

Mia_96
・2021/10/23 ・2757字 ・閱讀時間約 5 分鐘

地球暖化會造成溫度升高?不稀奇!地球暖化會造成人類生活環境越來越嚴峻?也不稀奇!但你有聽過,因為地球暖化,讓我們的亮度竟然逐年遞減,地球變得越來越暗嗎?

地球亮度的改變並不是近期才出現的新興議題,關於地球亮度的變化,科學家早在 1990 年代前後便提出一種現象「全球黯化」(global dimming)去解釋為何地表獲得的太陽光能量越來越低。

當時透過資料指出,進到地球的太陽能量大幅降低,從 1950 到 1990 年入射至地表的太陽光能量,竟然平均減少 4%! 也就是身處在地球上的人類會覺得地表的亮度似乎逐漸地降低。

但入射地表能量降低的原因並非是太陽發出能量的變化,而是因為近幾年我們最常耳聞的,空污現象! (圖/pixabay

當人類使用石油、煤炭等非再生能源發電時,會在環境中產生許多氣膠微粒,而這些氣膠微粒進入大氣,微粒可以吸收、反射入射到地球的太陽光,使太陽之能量無法進到地球表面,進而造成地球亮度降低。

而全球黯化同時也影響著人們過去對於全球暖化的理解,當全球黯化造成入射到地表的太陽光減少時,代表著地球所獲得的能量並不如過往我們所想像的這麼多。換句話說,全球黯化所造成的冷卻效應竟比不上人們所造成的暖化速度!

知曉地球改變亮度的方法——地照!

近期最新研究更是顯示,1998 年到 2017 年近十年內,地球的反照率逐年下降!除全球黯化造成地表獲得太陽能量減少外,當從外太空看著地球時,地球竟然也越來越暗了!

反照率是一種常用於亮度表示的方式之一,其指的是太陽電磁波段入射至地表的總量質,除以被地表反射的量值所得出的數字。不同的地表特性即有不一樣的反射量質。因此,透過反照率的升降,科學家也可以推估氣候變遷對環境所產生的變化與影響。

計算反照率的方式十分特別,在科學中我們將其稱為「地照」!

地照現象指的為當太陽光照射到地表,地表會反射部分太陽光,而當地表反射太陽光至月球未被太陽照到的地方時,月球又會將地表所反射至月面的光線反射回地球。

看似應該沒有被太陽光照射到的月球表面,其實也會因為地球反射之陽光而產生微弱的光。而最適合觀測地照的時間通常為弦月時分。 (圖/Wikipedia

地照的變化與地表的改變息息相關。例如冰雪的反射率較高,當地表溫度較低,累積較多冰雪時,地照數據便可能會上升;而洋面的反照率較低,當地表溫度較高,造成冰雪融化成海洋,則地照數據便可能會下降。

透過地照反射的光線強弱,可以推測地球反照率的變化,進而推測地表本身變化。 (圖/Wikipedia

除了利用地照觀測地球反照率外,為使觀測更加精確,科學家利用於 2000 年發射的 CERES 儀器(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)觀測大氣至地表的太陽光輻射與地表放出之輻射,並進一步分析對影響地球溫度的重要因子──雲,和太陽輻射的交互關係。

CERES 主要希望可以解答雲在氣候變遷中所扮演的角色與造成的影響,是美國國家航空暨太空總署地球觀測系統(EOS)計畫中的一部分。 圖/Wikipedia

研究結果分析發現,從 2000 年到 2015 年,地球反照率曲線一直維持接近平坦的狀態,但近年,地球反照率的衰退卻日益明顯,如下圖表示:

(圖/參考資料 1

橫軸座標為年度,縱軸座標為地照反照率之異常改變(單位為每瓦/平方公尺),黑色為地照異常之數據,藍色為 CERES 觀測到異常之數據,而灰色陰影區域則為誤差範圍。從圖中可以看出,地照反照率在這幾年下降約 0.5 W/m2,而 CERES 之數據則是下降約 1.5 W/m2

十年一變──太平洋年季震盪

科學家推測,改變反照率的原因,是週期性發生在太平洋的氣候變化──太平洋年季震盪。

太平洋年季震盪指的為太平洋的海水溫度會以十年為週期尺度產生變化:當北太平洋和熱帶太平洋間的海水溫度較高時,稱作暖相位;而當北太平洋和熱帶太平洋間海水溫度較低時,稱作冷相位。

而地球亮度改變的原因,正是因為太平洋年季震盪到了暖相位,造成海面低雲減少,反照率降低!

低雲較為溫暖,其主要成分是由水滴組成,當太陽輻射照射水滴時,較多太陽反射至太空,地球的反照率較高,也造成地表溫度降低;而高雲主要成分由冰晶組成,透光性較佳,再加上高雲通常體積較低雲薄,故太陽輻射可以順利進入地表,地球反照率相對降低。

當北太平洋與熱帶太平洋間海水溫度升高時,洋面上空氣需達到飽和的水氣量相對增加,氣塊達到飽和條件較高,低層雲較難生成。(其實背後原因極其複雜,作者僅是以最簡單的方式嘗試解釋。)當低層雲減少時,反射率降低,造成較少太陽輻射至太空,地球亮度因此變得越來越暗。

雲在地球輻射能量中一直扮演著重要的角色,低雲反射太陽輻射的能力較強,高雲吸收地球輻射的能力較強,因此較多的低雲往往造成地表降溫,而較多的高雲則會造成地表增溫。 (圖/pixabay

交織纏繞的反饋機制

看完整篇文章也別急著下結論!其實地球上的現象不僅環環相扣,影響因素更是族繁不及備載,從海溫改變的原因、高低雲量多寡的變化、反照率升降的主因……,我們都很難用單純或是絕對的一段話去完整解釋自然界的現象。

科學家所能做到的,是透過原因推導、盡力的去解釋現象,所以關於地球反照率下降的趨勢原因,除了太平洋年季震盪、海溫升高、低雲變化等,或許也還有科學家尚未清楚的其他可能性。

但同時,令科學家擔心的事情是,因全球暖化造成地表的反照率降低,代表地表接收到的能量、進到地表之能量相對增加,而吸收的能量又加速全球暖化的速度,地球或許會因為這樣的回饋機制持續升溫,造成更加嚴重的溫室效應。如何去因應溫度上升造成的種種問題,也將會是我們需要不斷去思考問題。

參考資料

  1. AGU AdvancesEarth’s Albedo 1998–2017 as Measured From Earthshine
  2. science alert,《Two Decades of Data Show That Earth Is ‘Dimming’ as The Planet Warms Up
  3. Wikipedia,《Clouds and the Earth’s Radiant Energy System
  4. Wikipedia,《行星照

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Mia_96
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喜歡教育又喜歡地科,最後變成文理科混雜出生的地科老師
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