黃雯婕、李麗梅、鄭嘉俊、謝欣如、陳幸德 / 工研院材化所
利用有機廢棄物進行共醱酵產生沼氣為目前國外生質能源發展之趨勢，但國內對於本土建立之技術相對較匱乏，因此需建立適合國內的沼氣發電技術。本研究將以共醱酵料源以畜牧場豬糞為主，搭配農業廢棄物，以連續式厭氧醱酵系統，探討共醱酵料源在不同試驗條件下，進行厭氧醱酵系統沼氣產量評估，依不同進料基質與固體物濃度，評估適合國內厭氧醱酵之操作條件參數，並依厭氧共醱酵策略提升沼氣產量。
厭氧醱酵趨勢概況
目前國外有許多厭氧醱酵產沼氣的應用經驗與案例，特別是在歐洲國家，對於沼氣的應用主要為沼氣純化與沼氣發電。根據 European Biogas Association(簡稱EBA)對歐洲沼氣場之統計，截至 2019年為止，歐洲營運中沼氣場共計18,943 家，較 2018年成長 4 %，而其中 830家為當年度新增的沼氣場家數(圖一)。雖然歐洲沼氣場數量自 2015年起呈現穩定狀態，但裝置容量仍持續成長，至 2018年已達到11,082千瓦 (Megawatt; MW)，沼氣產量達 63,511百萬瓦時 (Gigawatt-hour; GWh)。從 2011年起，歐洲開始進行沼氣純化，去除二氧化碳及其他氣體，成為生質甲烷，歐洲在2018年共有 610座生質甲烷廠(圖二)，產量為 2.28 bcm(十億立方公尺，Billion Cubic Meters)的甲烷，較 2017 年成長 13%。歐洲國家因幅員遼闊，厭氧醱酵槽體積規模大、水力停留時間長，加上厭氧消化後的沼液沼渣可施灌至農地，解決沼液沼渣去化問題。
圖一、歐洲營運中之沼氣場概況
圖二、歐洲營運中之生質甲烷廠概況
台灣地狹人稠、土地面積有限，加上政府政策施行等因素，在能源供不應求的情況下，發展再生能源成為未來趨勢。其中利用污泥、廢棄物等有機物經過厭氧產生沼氣，不但產生的沼氣可作為能源利用，亦解決廢棄物處理的問題，顯示利用厭氧醱酵技術為一兼二顧的好方法。在國內厭氧醱酵沼氣發電尚未蓬勃，因此思考如何在有限的空間下，因地制宜，發展適合國內之厭氧醱酵技術為重要課題。
國外對於畜牧場產生的廢棄物處理方式有別於國內處理方式，由於國外畜牧場豬舍形式的不同，導致豬舍排出的豬糞固體物濃度較高，因此，國外(特別是歐洲)將豬舍排出的高濃度豬糞尿一起送入厭氧醱酵槽處理，而國內通常先經過固液分離，將固體物與液體分開處理。由於進料特性不同，將導致厭氧醱酵槽的設計操作、所需空間與產生沼氣量有較大之差異。高濃度豬糞尿的厭氧醱酵槽，除了產生較多的沼氣量外，其槽體所排出的沼液與沼渣，皆可回歸農地做為肥料或堆肥使用，可達到具經濟效益、創造能源與廢棄物減量之多重價值。因此本研究是一套高效率厭氧醱酵系統，將豬糞、農業廢棄物等進行厭氧消化，除了可利用沼氣進行能源利用之外，亦解決了廢棄物去化問題…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。