藻類生質燃料之發展與應用

藻類生質燃料之發展與應用
國立臺灣大學環境工程學研究所林彥妗

永續發展為當前的重要課題，為因應全球氣候變遷與資源逐漸缺乏的趨勢，發展創新綠色技術與再生能源的使用已成為經濟發展的重要策略。近年來層出不窮的海洋油污事件及土壤污染事件引發嚴重的生態危機，更提醒人們人為製造的污染物為環境生態失衡的主要元凶，因此傳統的經濟發展方式必須轉型，才能發揮創新綠色科技之效益。

由於環境資源有限及全球化石燃料危機與核電災害，近年來國內外相關學者積極研究開發替代能源，希冀能藉由環境中的廢棄物、廢水再利用及微生物之光合作用原理，開發出簡易且產能高之替代能源，如生質柴油、沼氣發電、生物燃料電池、生質酒精等。目前我國於國家能源政策白皮書中已擬定「再生能源的生質應用」政策，明確指出國內推動生質能源發展之重要性。歐美及澳洲等國家目前亦積極投入生質能源之開發與研究，除了利用植物纖維、廢棄物再利用外，利用藻類及微生物光合作用大量繁殖代謝產生的有機物做為生質燃料的原料，為目前亟待開發及提昇之技術，除了藻類與微生物本身的特性差異外，快速而有效地產製生質燃料，並避免環境二次公害，為此研究極重要的議題。

目前國際間已有許多研究對含油脂量較高之微藻類，探討其生質燃料產生程序之原理及發展優勢，並應用不同的前處理技術以結合現有之廢水處理技術，或研究發展更為簡易之前處理方法，並分析其應用於發展再生能源及綠色技術之環境與經濟可行性。

近年來已有愈來愈多研究應用微藻（microalgae）於生質燃料產製，微藻類包含多種原核及真核光合微生物，由於其結構簡單且增長快速，加以微藻產製生質柴油之設備用地小，產油效率遠高於麻瘋樹（Jatropha）、油棕樹（oil palm）、椰子（coconut）等作物，將其應用於具經濟效益及環境永續發展之生質燃料為國際間再生能源之發展新趨勢。其原理係將微藻中之油脂（parent oil）藉由甲醇之酯化催化作用產生甘油（glycerol）及生質柴油原料（methyl esyers）。微藻之產油效率與其油脂含量有關，不同微藻的含脂量如表一所示:

然而，在將藻類產製燃料做為正式之企業發展前，仍有需多研究工作需深入研究與評估，依據英國藻類技術發展準則(UK Roadmap for Algal Technologies)2，整體評估項目包含：

• 是否具備適合大量養殖藻類之環境因素；
• 是否具備大量產製藻類生質燃料之場所；
• 藻類於水產與海洋系統之生命週期是否符合永續發展原則(如碳平衡)；
• 藻類疾病是否可能造成培養及野生種群之生態影響；
• 藻類繁殖後若形成非原生的藻株是否有生物安全之相關問題；
• 藻類在生態系統中之探及養份循環的角色與作用；
• 藻類大量繁殖時是否對海洋中的哺乳動物造成吸引或排斥；
• 藻類大量繁殖是否造成水體中生物多樣性變化之衝擊；
• 藻類生長產生的微量氣體排放是否造成大氣環境之影響；
• 藻類繁殖場所是否達到最大化之產能與環境效益；
• 藻類所需營養鹽之限制是否能夠克服。

承上所述，即使藻類生質燃料之應用具有降低二氧化碳排放的效果，且能被生物降解，不會佔用適合耕作的地方，所需水資源亦非常少，相對於其他燃料產製對環境影響較低，仍有許多重要的課題需進一步探討與研究，才能確保綠色技術發展之同時兼顧永續之生態環境維護。

參考資料：
1. Chisti, Y., Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances 2007, 25 (3), 294-306.
2. Schlarb-Ridley B. and Parker B., A UK Roadmap for Algal Technologies. Algal Bioenergy Special Interest Group (AB-SIG) Roadmapping Workshops, UK, 2013.