副刊

微藻固碳技术
环保高效率捕碳功能

棕油工业之所以受到舆论抨击,被冠上“环境杀手”之名,皆因从种植到生产过程,不止消耗大量资源,也制造难以想象的环境污染和破坏,从空气、水源、土壤污染到摧毁森林,无一不是高度污染源,成为导致气候变迁的祸首之一。当前全球各国致力于减碳措施,我国也许下减碳承诺,棕油企业无疑是其中一个重要角色。 



碳捕捉技术是减碳策略的其中一项要点,也是“零废料科技——国大-森那美永续发展”计划的重点。到目前为止,各种有关碳捕捉技术的研究皆显示,这项技术所能达到的碳捕捉率可高达90%!

来自中国湖北的国民大学博士研究生丁功涛,也是微藻固碳技术的其中一名主要研究员。

当政府致力于推动生物柴油发展,“零废料科技——国大-森那美永续发展”计划的零排放部分,则是采用近年愈受重视的微藻固碳技术,这两项技术正为炼油工业实现绿色发展,开辟一条重要的途径,而在这项计划之下,不仅止于碳捕捉,还有固碳和封存技术,并且综合各项碳处理技术,将碳循环转化为其他可用资源。

来自中国湖北的国民大学博士研究生丁功涛简是负责微藻固碳技术的其中一个主要研究员。他简单解释,微藻的作用是可吸收二氧化碳、氮、磷等成分,在减少温室气体排放的同时,也能发挥净化污水机及生产能源燃料等其他循环作用。

提取9种绿藻固碳

“比如氮、磷吸收之后,可减少废水污染物,微藻的生质体能用来做肥料,所以藻类在生态系统里,起到很重要的作用。这些微藻是从油棕植物中提取的,目前大概提取了9种微藻,都是本地微藻,新的藻种,亦称绿藻。”



他进一步解说,碳的固定,基本上是靠藻类的光和作用完成,光合作用在生物量里,大约有50%的干重是由碳组成。初步计算,不同的藻,有不同的固碳能力。目前,这项计划仍在研究中,所采集到的9种绿藻的固碳能力,仍未有精确的计算,但已发现每一种藻类在不同的生长环境下,显示不同的固碳能力。

“捕碳人员将采集到的藻类置于测试管,进行不同的二氧化碳浓度,跟空气混合、通气,让藻类生长。在上一批的试验中,最好的一种藻类,每一天、每一升的固碳量大约是500毫克,而较早前的试验也显示,这些藻类的吸碳能力大约70%,不过,一些藻类的速度却不这么高,控制浓度略低。”

“到目前为止,最高的捕碳量可达75%,而这个计划的目标是要100%的捕碳率。”

终极目标零排放

他说,实际上,捕碳及封存率可达99%,但是越往后的过程,因二氧化碳的逐渐减少,藻类生长速度也会跟着减缓。

“比如第一个藻类的固碳率可达70%,第二个可能剩下20%或30%,而后再注入空气,理论上可做到将几乎微量的二氧化碳吸取出来。一般上,若要提高到99%并不成问题,主要是时间、设备和经济问题,亦即是否有足够的意愿和条件设计养藻系统,技术层面没什么问题。”

他坦言,碳捕捉的研究目前仍在单元实验阶段,往后将逐步提升到多重实验的设计,将碳捕捉量提高到100%,亦即达到这项计划的终极目标——零排放。

废料成能源原料

微藻固碳技术研究在近年越来越受关注,因其潜在的高烃类含量及在废水处理中的优越性,具有极大的研究和应用前景。科研人员利用污水中培养的微藻净化污水,将污水中的有机物和英航盐类化为生物质的形式,储存在微藻中,收获的微藻又可作为生产能源的原料,使污水处理和微藻生物控制能在两个过程中达到统一。

目前,科学界对微藻净化污水的效果以及微藻在水中的生长条件,已取得大量的研究成果,证实微藻对污水具有很强的清洁能力,特别是丝状微藻,因较易于与培养液分离,所以是用于污水生物处理的有效生物。尽管微藻污水处理对生物难降解物质的去除效果甚微的问题仍有待进一步研究,但作为生物燃料生产的备选材料,不会争夺粮食生产的土地、影响生物多样性或生态系统平衡,因此仍被视为资源循环利用的选择。

过去,我国最常见的油棕废水处理方法是氧塘、兼氧塘或好氧塘(ponding system),超过85%的棕油生产工厂采用这项处理流程。但这项处理方式的水力停留时间(HRT)太长,而在厌氧消化过程也会产生甲烷及二氧化碳。捕碳技术的采用,则是将甲烷和二氧化碳分离,用于锅炉燃烧所需的能源,取代原有的纤维和化学燃料,二氧化碳则用于培育微藻,净化废水。

减少生水消耗

油棕工业专家莫哈末图西林博士(Dr.Mohd Tusirin)补充,水源流失原因主要有二,即油棕厂废水以及燃烧锅炉时因高温而蒸发的水。每提炼1吨油棕果,将产生0.6吨的废水,而每生产1吨棕油,则需消耗4吨生水,在没有效率和效益的废水处理技术之前,除了制造大量废水,也要另外购买生水。

他说,若这项科研技术成功,扣除蒸发掉的少部分水,经过净化的循环水足可供应炼油过程所需的水量,而其他运作所需的新生水消耗量可能仅500公斤或更少,其间的差距非常大。如此一来,不止减少生水消耗,也能解决废水排放问题,同时用于培育微藻以封存碳元素,用于其他生产工序。

丁功涛在其有关衣藻(chlamydomonas reinhardtii)与棕油厂废水处理的研究论文中进一步提及,微藻生物质(microalgal biomass)还可用于生产下游工业的各类产品,包括生物燃料(生物乙醇、生物柴油、生物甲烷、生物氢气)、动物饲料及其他高值产品(虾青素、类胡萝卜素)等等。

我国最常见的油棕废水处理方法是氧塘、兼氧塘或好氧塘。

节制利益的欲望

研究确认油棕扩增和温室气体排放之间的关系,油棕种植及工业没有理由继续推卸责任。虽然亚洲、非洲、南美洲等热带地区都积极开发油棕种植业,但我国和印尼的油棕制品仍稳占全球市场的85%,因此所肩负的环境责任也最大。

日本东北大学的研究发现,从2000年至2012年间,印尼廖内省的油棕种植面积扩张,每年平均释放520万吨二氧化碳,其中大约70%的排放量是开发泥炭地所致。种植油棕需耗费大量水分,平坦及有利灌溉的泥炭地就成了最方便及降低成本的首选。油棕公司无节制的欲望和政府管理的无所作为,加速泥炭地和雨林崩坏,研究者认为,必须将油棕种植的管制,朝向环境永续及保护生物多样性的方向着手。

确保生产过程零废料

不过,图西林指出,实际上,有将近90%的碳排放和污染,是来自棕油提炼过程,也是较为复杂和困难的部分。换言之,若能将棕油生产工业过程控制好,达到零废料及零排放,则能大大降低油棕的污染率,对于整个工业和环境,都是极大的助益。

他补充,目前本地尚未有精确的计算,棕油工厂的污染率占整个系统的几率,但只要能在工厂里计算或做到零污染率,则能得出结果,这只是技术层面上的问题。

他强调,棕油工厂和油棕种植是两个不同的范围,这项科研计划主要是集中在棕油生产工业过程,亦即从油棕果进入工厂之后到完成制品运离工厂的过程,确保完全没有废弃物,达到零废料、零污染,若将范围扩大到种植范围,涉及运输和其他方面的问题,零废料、零排放、零污染的定义则是另一回事。

“在工业生产过程,在工厂里,我们有信心可以做到100%没污染,绝对不是不切实际。我们想说的是,若能在工厂里做到零排放技术,不止对油棕工业,而是对整个低碳策略,都有实际的贡献。”

固体废料物尽其用

台湾逢甲大学工学院院长吴石乙博士补充,整个科研计划的重点,就在于做到100%零排放,将气体、液体和固体废料物尽其用——油棕果提炼成油、固体废料堆成有机肥料回归种植土地、液体废料生产氢和甲烷作为发电能源以及发酵生产二氧化碳后用于养藻,再吸收废水里的污染物——整个循环就是所谓的碳中和(Carbon Neutral),确保没有碳排放和废弃物流失,所有的碳和废料,最终回归土地,是为真正的“永续经营的棕油工业计划”。

台湾逢甲大学工学院院长吴石乙博士。

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商余

务农的前景/贝乐

文|贝乐

经济学皆曰,产量若处在供大于求的情况,其价格就会暴跌。农作物要是处在这个大环境里,它也是难逃此厄运,农夫将面临血本无归的窘境。环境污染,气候变化,挑选种植品种(多种植高价值的农产品,少种植低价值的农产品)也都会间接或直接影响农业的产量,这种局势在每个国家屡见不鲜。

高低价值的分别

何谓高价值和低价值的农作物?对我而言,农作物无贵贱之分,它都是在每一道食材配料的精髓。所谓主食再好,也需要绿叶的陪衬,例如主食沙爹配搭洋葱。绿叶也有脱颖而出的机遇成为主食或与主食平起平坐,例如洋葱炒蛋。 印度禁出口洋葱,我国是进口国也受影响。又有何人能料到,样貌平凡,需求量大的洋葱,既然有此力量颠覆市场秩序。

农作物不像其它商品可以囤积,储存时间的长短和容易腐烂是它的致命伤。粮食危机的时刻,农作物因为价格低廉或供大于求的情况而迫切丢弃。看到眼前,堆积如山的农作物被丢弃的场景,五味杂陈的心情突兀涌上心头。

我觉得自家种的蔬果特别肥美香甜脆嫩,即采即煮,新鲜度更是无需多言。我的家翁退休后,在乡下的前庭后院种了一些蔬果打发时间。现今生活百物上涨,物价居高不下的形势,自家栽种的蔬果可以自给自足之余,他会拿去市场物物交换。

你会奇怪,为什么我会引用“以物易物”这个词,而不是拿这些农作物去市场变卖。因为商贩收购的价格太低的缘由,别无选择之下,只有出此下策,也没如觉不妥。

脱水干制蔬果

曾经瞎逛巴丹勿刹购物中心(Arked Niaga Padang Besar),在摊位买了一包蔬果(羊角豆、菠萝蜜、香蕉、苦瓜、胡萝卜)蒸干后的零食。这种蔬果脱水干制方法很奇特,因为我品尝这些脱水零食当儿,发觉蔬果原有的味道还被锁着没流失。我也觉得可以在农业生产这个方面开拓发展,不至于暴殄天物。

我们目前面对变幻莫测的未来,不论是旧方法(以物易物)或新方式(脱水干制方法),不管是白猫还是黑猫,会抓老鼠的就是好猫。只要是好方法,可以解决当下燃眉之急的忧虑,无防一试。

我们一直往前走,中途会碰到很多阻碍,我们可以放慢脚步,小心谨慎观察,找到应对措施后,又继续我们的旅途,不懈不怠不停止。

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