各種處理法的碳排放問題

處理過程的碳排放

傳統或現行有機廢棄物處理法是利用微生物的分解作用,因此在處理過程中會排出並損失大量的碳含量,一般來說約佔原物料所含的50%~60%。以二氧化碳或沼氣的形式排放到大氣中,這兩種氣體已經被認為是造成地球暖化最主要的因素,其中沼氣所造成的溫室效應更是二氧化碳的約300倍。

Carbon Dioxide

環境的隱性成本

我們可經由以下公式簡單的試算得到採用傳統堆肥的處理法每處理1噸有機廢棄物,約會釋放0.73噸的二氧化碳(式1),以目前國際碳交易市場上的價格約每噸碳權約25美元來計算,採用傳統處理法處理有機廢棄物每噸就要增加約20美元的環境污染成本(資料來源為何?要寫出來)。

1噸有機廢棄物 x 40%(有機質之乾料重) x 50%(堆肥過程損失的碳) x W =0.73 噸………(式1)

其中,W = 二氧化碳分子量/碳分子量 ≒ 3.67

有機質的流失損益

有機廢棄物無論是採用傳統堆肥、機械式堆肥、快速發酵、Biogas、掩埋甚至直接丟棄未處理,其原理都是利用微生物的「發酵」作用將有機質「分解」,因此過程中避免不了會排放大量的二氧化碳和沼氣。除了排放氣體造成溫室效應外,更重要的是有機廢棄物內的碳在處理過程中大量流失,使得這類處理法的成品大都損失大量之有機質,對土壤有機質含量之增加減少。

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兩個傳統方法之事實 

 

  1. 傳統堆肥過程是利用長期堆置,讓有機物經由微生物「分解」釋放二氧化碳及甲烷,待其完全腐熟後,才能施用在土壤。
  2. 傳統所謂之高速發酵同樣是利用微生物將有機物「分解」釋放二氧化碳,但並未完全分解,因此需再堆置後腐數十天才能使用。  

一項創新科技–免堆肥技術

有機物的組成成份主要為C(碳)、H(氫)、O(氧)、N(氮)、S(硫)、P(磷)、K(鉀)、Ca(鈣)、Mg(鎂)等及其他微量礦物元素。由於傳統堆肥或高速發酵是利用微生物「分解」原理,所以發酵過程中釋放的二氧化碳及甲烷,造成有機物中的碳大量流失(約50%~60%)。免堆肥科技是運用酵素之「反應」原理,快速將有機物「轉化」及「穩定化」成肥料,並可立即施用,時間很短,因此沒有碳含量的流失,因此相較於傳統堆肥處理或高速發酵法,本免堆肥科技完全可達到減碳的目標。

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圖解免堆肥碳封存技術

免堆肥科技具有將廢棄物內的碳封存的技術。因為免堆肥科技反應作用時間短,且不是利用微生物分解,處理過程中不會有二氧化碳釋放的問題,廢棄物的碳含量在處理過程中只會有極微量的釋放,就好像人體食物消化過程中會只排放少量的氣體一樣(如放屁),因為免堆肥科技是運用人體消化理論所創新的技術;而傳統堆肥或高速發酵則約有50~60%的二氧化碳釋放。

下圖為有機廢棄物未處理前的元素組成示意圖,可看出有機廢棄物碳含量很高,但其他氮、磷、鉀等成份比例很低

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下圖為有機廢棄物經過傳統或現行處理(堆肥、快速發酵、Biogas、掩埋)後的元素組成示意圖,可看出有機廢棄物內的碳含量已經大量流失,且氮磷鉀等成份含量依舊很低

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下圖則是經過免堆肥科技處理後的成品的元素組成示意圖,可看出有機廢棄物經免堆肥處理不但碳含量沒有損失,且氮磷鉀的比例可以調整提升,為什麼會如此?

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這是由於免堆肥處理中會加入免堆配方(酵素&資材),配方中的資材會依照客戶需求及用途加以調配,以讓成品達到肥料的需求!

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免堆肥的成品即為碳封存容器

現有的碳封存技術有很多種,例如將二氧化碳加壓後封存至地層深處,但是無論哪一種方式都比不上利用自然資源作為保存碳的最佳「容器」,也就是我們熟悉的「土壤」。土壤之所以能夠孕育萬物,便是因為它含有豐富的有機質與礦物質。免堆肥科技在處理過程中沒有碳損失的問題,因此可將有機碳封存在成品中,當施用於土壤中可藉由作物和土壤吸收的作用將有機碳轉換成新的生命力。

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以100公斤的廚餘為例,假設含水率為80%,分別採用傳統堆肥堆置60天另高速發酵處理3天後再堆置30天,比較採用免堆肥處理添加2公斤反應劑經1小時及3~24小時乾燥後,其乾料及水分比變化如下:
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由上表我們可看出,採用傳統堆肥或高速發酵法處理有機廢棄物,由於微生物分解作用的原理,約會損失50%~60%的乾料重(以CO2方式釋放到空氣中),因此最終成品量只剩下原物料的15%。而免堆肥處理時間短且不釋放氣體(不消耗碳含量),處理中並須添加1~2%的免堆配方(酵素和資材),因此成品量高達102%(未乾燥之濕肥)及33%(已乾燥之固肥)。由於免堆肥科技處理反應過程只要1小時,並可以選擇將廢棄物轉換成濕肥料,可節省乾燥所需的時間,及大幅降低能源成本。農業廢棄物處理成濕肥料是最經濟的,因為處理後未乾燥仍然可立即施用於耕地上,省去了存放及乾燥的費用。