農業廢棄物的永續發展

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  根據農業部資料統計,自2014年起至2023年,臺灣每年平均會產生約500萬公噸的農業廢棄物,其中以生物性的畜產及農產廢棄物為大宗,顯示臺灣於農業生產過程中,尚潛藏大量未充分利用之資源,隨著全球氣候變遷挑戰加劇,如何有效管理及利用農業廢棄物,不僅是環境議題,亦是邁向農業淨零排放與循環經濟的關鍵之一。

  為因應臺灣2050淨零目標,農業部於2022年2月舉辦「邁向農業淨零排放策略大會」,訂定2040農業淨零排放之目標,該目標以「減量」、「增匯」、「循環」及「綠趨勢」為四大主軸,本文將透過「循環」及「減量」探討農業廢棄物的再生與應用。


圖1、臺灣農業廢棄物產生量及妥善處理量趨勢圖
資料來源:農業部農業統計資料查詢系統

  首先定義農業廢棄物,係指從事農作、森林、水產、畜牧等動植物產銷所產出之廢棄物,可分為農業廢棄物及農業資材廢棄物二類,其中農業廢棄物為農產、林產、漁產、畜產、批發市場及食品加工等生物性廢棄物,農業資材廢棄物則為非生物性廢棄物。而目前農業廢棄物的妥善處理方式請參考表1,可知目前處理方式以堆肥為大宗、就地翻耕掩埋為其次。

表1、2023年農業廢棄物妥善處理方式及數量統計

處理方式 處理量
(單位:公噸)
就地翻耕掩埋 1,705,804
作物栽培覆蓋 121,495
倉庫墊料 26,863
禽畜舍墊料 116,830
育苗栽培介質 61,587
飼料或飼料原料 71,181
堆肥 2,507,527
焚燒掩埋 45,254
薪材、燃料 115,370
資源回收 18,763
化製原料 105,463
其他 43,357
未妥善處理量 3
合計 4,939,495

資料來源:農業部農業統計資料查詢系統

  然而堆肥及就地翻耕掩埋雖方便,兩者於實務上仍存在不少限制,以就地翻耕掩埋為例,雖可省下運輸與處理成本,並快速將有機質還田,但操作不完全易造成廢棄物於厭氧環境分解,產生如甲烷、氧化亞氮等溫室氣體,反而增加碳排放;同時亦可能因病蟲害殘留或農藥殘留,對下一期作物造成負面影響。

  而堆肥雖有助提升土壤地力與微生物多樣性,但其發酵過程需要穩定的管理條件與時間,對缺乏人力、空間與設備的小農而言,執行上較具挑戰性。

  因此,為尋找農業廢棄物最具效益的處理方式,同時回應環境保護與循環經濟需求,許多農民開始思考更具永續性與效益的創新技術,以有效改善農業廢棄物處理問題,以下介紹三項具亮點的創新應用案例。

  1. 鳳梨葉變身紡織纖維

  臺灣每年可生產38萬公噸的鳳梨,為國內產值最高之水果,同時也伴隨近百公噸的廢棄鳳梨葉。以往農民多以原地翻耕、堆放或焚燒方式處理,然而鳳梨葉含有大量長纖維,分解速度緩慢,影響土壤再利用。

  有趣的是,鳳梨葉的長纖維於紡織應用上反而成為優勢,雖然其纖維提取率僅有1%,相較於其他天然纖維偏低,但由於鳳梨葉本為無成本的農業廢棄物,不需額外種植,在替代石化原料所製的人造纖維時仍具效益。

  過往鳳梨莖葉纖維的取纖大多透過半自動機械將葉片打碎、取纖,因其破壞性極強,導致取出的纖維相對粗糙,直至2024年農糧署攜手工研院開發「植物纖維一貫式機械取纖技術」,並於九如鄉農會設置首座區域型鳳梨葉自動化取纖循環場,透過乾刮、濕刮、裁切、抽絲、清洗等步驟自動化整合,30秒就能完成取纖,每小時可以處理150公斤以上的鳳梨葉,且取纖過程自動化,減少人力需求,使取纖技術可更廣泛應用於鳳梨產業中。

  取出的鳳梨纖維除了應用於紡織品製作,剩餘渣料亦可分別產製酵素、飼料及人造皮革等加值化產品。其中,鳳梨葉纖維產銷合作聯盟成員之一——優織隆企業股份有限公司,實際將鳳梨纖維應用於衣服製作,並於2024年2月完成ISO14067碳足跡查證。

  結果顯示每公斤鳳梨葉碳足跡為0.784公斤二氧化碳當量(CO2e),僅為亞麻的十分之一、棉花的四分之一;與棉花纖維相比,每處理一公噸的鳳梨葉可減少2.4公噸碳排放,相當於一輛汽車行駛約11,000公里的碳排放量,且減少用水量97%,展現其在減碳與節水方面的顯著潛力。


圖2、鳳梨葉提取纖維
圖片來源:首座鳳梨葉自動取纖循環場落成 農糧署:淨零排放鳳梨纖維市場潛力大。2024,上下游新聞。

  1. 香蕉假莖多元再生

  臺灣每年約生產35萬公噸的香蕉,伴隨產生約100萬公噸的廢棄香蕉假莖,過去,這些香蕉假莖多被農民直接丟棄、焚燒或原地堆放,但其高達80%的含水量拉長自然分解所需時間,亦易成為病媒蚊與蟲害的溫床。儘管假莖雖可製成纖維或肥料,但製作過程繁瑣且技術及設備門檻高,小農通常難以進行規模化生產。

  為提升大量香蕉假莖的再應用效益,陽光娜娜生物材料股份有限公司開發出「四步驟專利製程」(預壓榨破碎⭢高溫滅菌⭢厭氧發酵⭢脫膠漂白),透過酵素分離技術,成功於假莖中提取出多醣體、長短纖維及電解液等高附加價值物質,開發出一套高效的香蕉假莖資源化技術。

  這些萃取物可進一步應用於多元產品開發,如將長短香蕉纖維應用於環保紡織品的生產,製作具有極佳的透氣與抗臭效果的襪子,推動綠色時尚;亦可製作飼料添加劑,提升畜禽飼養效益,又或者磨成粉後替代紙漿,用於環保紙製品生產,可衍生製成的產品相當多樣。


圖3、香蕉假莖提取纖維
圖片來源:陽光娜娜生物材料股份有限公司官方網站

  1. 老竹桿新生命

  每年5-10月為臺灣北部綠竹筍主要產季,根據2021年統計資料顯示,國內竹筍栽培面積約2.7萬公頃,為提升產量,筍農普遍會去除老竹,產生約12.6萬公噸的廢棄竹桿,然而因數量過於龐大,農民通常選擇將廢棄竹桿棄置或焚燒處理,造成空氣污染。

  為解決此問題,桃園區農業改良場開發「履帶式綠竹粉碎機」,將綠竹桿粉碎後,透過過篩、殺菌、乾燥、上膠及壓製等加工程序,不僅能將粉碎後的綠竹製成有機質肥料與花卉栽種介質,亦可進一步製成「綠竹板」,取代以瀕危植物筆筒樹加工而成的蛇木板,應用於蝴蝶蘭及鹿角蕨、波士頓腎蕨等觀葉植物的栽培,由於綠竹板本身孔隙多,排水性及通氣性皆優,適合作為氣根植物及藤蔓植物的栽培介質,賦予老竹桿的多元新生命。


圖4、組合式綠竹板(袋式綠竹板)(左)及平面綠竹板(右)
圖片來源:綠竹板在花卉栽培的應用。2021,農業部桃園區農業改良場。

  基於以上的案例,可知臺灣無論產業界或者公部門,皆積極投入於農業廢棄物的再利用技術,並逐步將邁向碳足跡最小化、材料再生最大化的管理方向,希冀藉由減輕廢棄物對環境的負擔,創造經濟與環保雙贏的可能,這也顯示在「循環」與「減量」兩大淨零策略方向上,臺灣正發展出多元且適合的農業廢棄物處理模式。

  除了農業廢棄物的多元再生與應用,未來農業亦可從更多面向回應「農業2040淨零碳排」目標,如生產端可導入有機、友善耕作技術與精準農業、AI智慧化設備,提升施肥與灌溉效率、減少氮肥施用,進而降低氧化亞氮等高全球暖化潛勢溫室氣體的排放。能源端則可導入再生能源,促使農業機械及設施設備改用電力或生質能等,畜牧場則可透過沼氣發電與農業生質能轉化,降低傳統化石燃料使用比例。

  與此同時,如何建立社會大眾對於淨零碳排的意識、如何鼓勵民眾進行綠色消費亦為關鍵之一,透過教育與宣導,協助消費者於購物時認知自身選擇所產生的環境影響,進而優先選擇對環境友善的商品和服務,並加強宣導相關認證及驗證標章的識別。亦可藉由食農教育推廣,拉近生產者與消費者間的距離,強化民眾對農業永續轉型的支持與參與。

  最後,農業的淨零轉型並非單一技術或產業即可完成,而需仰賴整體社會共同參與及合作。無論是本文提及的農業廢棄物再利用,或者源頭減量、能源轉型、消費者行為的改變,可見臺灣農業正在形塑出屬於自己的永續路徑。未來,唯有持續整合政策引導、技術創新與社會溝通,方能推動農業成為實現淨零碳排目標的力量,攜手實現農業部「永續、安全、前瞻、幸福」的願景目藍圖。

【參考資料】

  • 《農業部農業統計資料查詢系統》
  • 《農業淨零資訊網》
  • 《優織隆企業股份有限公司官方網站》
  • 《鳳梨葉變身紡織纖維好時尚》賴宛靖,2024,工業技術研究院
  • 《農糧纖維循環利用創多贏 首座鳳梨葉自動化取纖循環場正式運轉》2024,農糧署
  • 《陽光娜娜生物材料股份有限公司官方網站》
  • 《農業新創崛起:香蕉假莖襪子、咖啡渣布鞋、植物蛋 你沒想過的食農可能》廖彥甄,2024,環境資訊中心
  • 《農業改革看臺灣 綠竹桿循環再利用技術》2021,農業部虛擬博物館Youtube頻道。
  • 《救救瀕危筆筒樹 綠竹板栽培蘭花、觀葉植物一樣好》游昇俯,2021,農傳媒
  • 《綠竹板在花卉栽培的應用》2021,農業部桃園區農業改良場
  • 《探勘國際農業淨零碳排作為》李宜映、宋宛芝,台灣農業科技資源運籌管理學會生物炭協會

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