專題報導

應用能源昆蟲使畜產廢棄物轉變為生質柴油

                                                                                                                                                      新竹分所 梁世祥

  工業革命之後,石化能源成為多數國家最主要的能源。由於能源使用量的增加,造成非再生能源資源減少與氣候變遷,國際間共同協定「京都議定書」,對溫室氣體之全球排放量進行管制,促使世界各國重視可再生能源資源,積極投入研發應用,如太陽能、風能、潮汐能和生質燃料等。生質燃料包含生質酒精和生質柴油,可作為卡車、貨車和農業曳引機等柴油引擎的主要燃料,目前生質柴油產量少,僅被當作石化柴油的添加劑,用來減少引擎燃燒後排放的懸浮微粒、一氧化碳和碳氫化合物。由於生質柴油的生產成本較高,使得生質柴油一直無法大量推廣。從生質柴油的成本分析,顯示75%的生產成本來自原料的取得,包括黃豆油、油菜仔油和葵花仔油等能源作物是主要的原料。除了生產成本的經濟考量之外,植物油也是產量有限的食物資源。使用可食用的植物油做為生產生質柴油的原油,在許多國家都是不適宜且不可行的。因此,不可食用的植物油原料如麻瘋樹仔油和微藻等,研發作為生質柴油的替代原料。這些替代原料,應用上有其困難需要克服,像是需要較長的生產週期,會與糧食作物競爭耕地資源以及競爭有限的水資源等。為了提供解決辦法,研究人員嘗試應用食腐性的能源昆蟲取食有機廢棄物,藉由能源昆蟲轉化有機物營養為自身的生質物(biomass),達到生產動物性生質柴油原料的應用。

  有機廢棄物像是畜禽糞便、家庭廚餘、食品工廠加工殘餘物和餐飲事業剩餘物的產生量極大,若沒有妥善的處理,會造成環境的污染及公共衛生上的隱憂。台灣畜牧產業全年產生約1,500萬公噸有機廢棄物,佔全省有機廢棄物50%左右。畜產有機廢棄物產量多,部分重金屬含量偏高,再生利用方式有限。當製成有機質堆肥長期施用於土壤,會有重金屬殘留累積過高疑慮。能源昆蟲黑水虻分類上屬於雙翅目水虻科,成蟲外形擬態似蜂,僅取食少量水分。幼蟲在自然界中,以腐爛的有機物和動物糞便為食,能減少廢棄物體積及潛在的環境污染。應用黑水虻幼蟲對畜產廢棄物取食量多,轉化為自身生質物效率高之特性,可有效減少廢棄物體積達50%以上,經處理後畜產廢棄物重金屬含量,也有不同程度的減少,同時消除了畜產廢棄物的臭味,降低有害微生物的增長,黑水虻會與蠅類昆蟲競爭生存資源,進而抑制蠅類滋生,減少病原疾病透過媒介昆蟲傳播,利用能源昆蟲黑水虻規模化處理畜產廢棄物,有助於減少畜產廢棄物所造成的各種環境污染問題。

  黑水虻幼蟲本身具有44%的乾物質,其中脂肪酸的含量佔35%。應用能源昆蟲黑水虻所含有的脂肪酸做為生質柴油的原料,在推動生質柴油的應用上具不同於能源作物的有3個優勢,第1是能源昆蟲黑水虻不會與人類競爭食物或耕地資源,就不會造成糧食減產和糧價上漲;第2是能最佳化的循環利用畜產廢棄物,將附加價值極低的畜產廢棄物,透過能源昆蟲的轉化,變成高經濟價值的生質柴油原料;第3是能源昆蟲可有效利用土地空間,在單位面積內可以多層次生產利用,提高生產量。黑水虻並非畜禽病原傳播媒介,也不是農業上的有害昆蟲,更不會對人類生活產生騷擾。應用能源昆蟲黑水虻使畜產廢棄物轉變為生質柴油,是畜產科技嶄新的領域,符合永續畜產的經營理念。

             黑水虻成蟲

黑水虻蛹