張泉湧觀點:全球暖化之轉機─聯合國全球甲烷承諾決議興起沼氣發電產業

2023-01-23 14:50
全台灣有超過7,000個養豬戶,每年要處理6,000萬噸養豬廢水,在細菌分解有機物的過程中,會釋出甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體,也就是沼氣的主要物質。圖為彰化縣漢寶畜牧場沼氣發電沼氣池。(取自彰化縣政府)
全台灣有超過7,000個養豬戶,每年要處理6,000萬噸養豬廢水,在細菌分解有機物的過程中,會釋出甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體,也就是沼氣的主要物質。圖為彰化縣漢寶畜牧場沼氣發電沼氣池。(取自彰化縣政府)

壹、2021年聯合國氣候大會決議承諾10年減少30%的甲烷排放量

2018年美國利用奧克拉荷馬州南大平原觀測站獲得的綜合資料,首次證明甲烷也能加強地球溫室效應;甲烷除了來自大自然如海洋、永凍層和一些濕地外,更來自許多人為所產生,據美國官方統計,天然氣供應鏈洩漏率約2~3%,如美國波士頓1,256公里道路就有3,356個甲烷洩漏點;而加拿大環境監測GHGSat公司指出,俄羅斯煤炭公司Raspadskaya旗下礦坑於2022年1月以每小時90公噸的速率排放甲烷;顯示人為產生的甲烷是最大的排放源,尤其是來自畜牧業與工業排放的廢水,同時含有二氧化碳與甲烷,是造成溫室氣體效應的元凶,其中約有一半是甲烷所造成。聯合國為了達到巴黎氣候協定目標,於2100年將全球平均升溫控制在2℃之內,乃以2050年為限,將整體減緩溫室效應、溫度上升的目標提出淨零排放及全球甲烷承諾決議,105個國家簽署承諾未來10年要減少30%的甲烷排放量,以減緩暖化危機。

貳、盧安達利用甲烷氣體發電減緩殺人湖危機之省思

盧安達基伏湖發電廠,是一座漂浮在湖面上的天然氣發電廠,抽取火山沉積在湖底的大量氣體,用來發電疏解湖底噴發的風險,緩減天災並供應全國30%電力,和傳統的柴油發電相較,電廠的廢氣量只有1/3。天然氣管從湖面下約350公尺深處,抽出富含甲烷的氣體,這是由於周邊地層數千年來火山運動所產生的天然蘊藏。湖沼學家達爾洽博說,它是一座『殺人湖』,全球有3座都在非洲,在平靜的湖面下潛伏著魔鬼伺機而動,它們殺人數以千計,而且可能還會再展開大屠殺。這三大殺人湖有兩座在喀麥隆即尼歐斯湖(Lake Nyos)與莫瑙恩湖(Lake Monoun),另一座屬於裂谷湖的基伏湖(Lake Kivu),位在盧安達與剛果民主共和國交界處,它們的共同特性都是由火山口形成的湖泊,因湖底的岩漿會釋出二氧化碳,並在湖床上形成高濃度的甲烷及二氧化碳水層,這些氣體一旦累積過多,即會引發爆炸,讓附近的活體無一倖免。1986年非洲喀麥隆西北部,一夜之間因噴發大量的二氧化碳,造成1,746人窒息身亡,所有牲畜也都因此死亡。同樣的處境若在盧安達,則恐威脅200萬人的寶貴性命。但盧安達因能透過正確方式抽取天然氣體,讓威脅化為轉機,逐步降低湖底壓力,因而防災與減災同時,也能推動盧安達的經濟發展。這三大殺人湖大約共有數百億方公尺的甲烷,當局雖致力於抽出甲烷,除了可以減少危機也可賣給鄰國,不過抽取速度慢,尼歐斯湖要消除威脅至少要15年,若也用來發電,也許能徹底解決這個寧靜的殺人犯。 (相關報導: 王伯輝觀點:當風電及光電不再「風光」時,只能天佑台灣! 更多文章

盧安達基伏湖發電廠m(圖/kiwuwatt/Rwanda)
盧安達基伏湖發電廠m(圖/kiwuwatt/Rwanda)

参、利用工廠及畜牧業廢棄物轉換沼氣發電助緩解暖化危機

聯合國氣候變遷委員會於2021年呼籲人類必須將甲烷排放量減少30%,才能遏止全球暖化。為解決廢棄物對地球環境造成的傷害,各國已全面啟動收集工廠及畜牧業有機廢棄物行動,再加以轉換成沼氣發電,以大幅降低甲烷排放量。對企業而言,這些豬、牛糞便與工廠廢水都能轉成「綠金」;因經過厭氧發酵等程序後,這些有機廢棄物,都變為沼氣及沼液與沼渣,成為能發電或做成有機肥料。利用微生物在缺氧環境下將有機物分解轉化成沼氣,可去除88 %以上之有機質與懸浮固體,畜牧業中常使用覆皮式厭氣發酵槽或水泥密封式厭氣槽;常見的沼氣發電機屬於內燃機引擎,在汽缸內進行燃燒後,可產生爆發力並推動活塞產生機械能。活塞在汽缸內往復上下移動,帶動曲桿旋轉電磁鐵產生電能。

常見的沼氣發電機屬於內燃機引擎,產生爆發力以推動活塞。活塞在汽缸內往復上下移動,帶動曲桿旋轉電磁鐵產生電能。(圖/沼氣發電與再利用資訊網)
常見的沼氣發電機屬於內燃機引擎,產生爆發力以推動活塞。活塞在汽缸內往復上下移動,帶動曲桿旋轉電磁鐵產生電能。(圖/沼氣發電與再利用資訊網)
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