生質柴油的新希望-水黃皮系列八
生質柴油原料的比較
麻瘋樹與水黃皮的競爭
在未來的數十年中,生質柴油是補充石化柴油供應不足的最主要來源之一,它的存在之必要性是無庸置疑的。因此,在長期策略上,及早準備足夠的生質柴油原料來源,是政府在能源政策上必需要考慮的。
要用什麼作原料?是最重要的課題,我就從選擇原料說起。產油率與成本的高低是選擇原料的主要因素。其次是原料油與成品油的性質,以及附加價值與環境效益。
表一、主要油料作物產能比較表,以產油率高低排序。
油料作物產能比較表(/公頃/年)
中文名稱 | 英文名稱 | 學名 | 種子產能 kg | 油產能 kg | 備註 |
微藻 | Algae | | | 80,000 | (2) |
油椰子 | Oil palm | Elaeis guineeensis | | 5,000 7,061 | * (1) |
烏木臼 | Chinese tallow | Triadica sebifera | | 3,950 | (2) |
| Macahuba palm | Acrocomia aculeata | | 3,775 | * |
| pequi | Caryocar brasiliense | | 3,142 | * |
| Butili palm | Mauritia flexuosa | | 2,743 | * |
| Oiticica | Licania rigida | | 2,520 | * |
水黃皮 | Karanja | Pongamia pinnata | 7,200 10,000 12,500 | (1,800) 2,500 5,000 | (3) (4) (5) |
椰子 | Coconut | Cocos nucifera | | 2,260 | * |
酪梨 | avocado | Ppersea americana | | 2,217 | * |
巴西堅果 | Brazil nut | Bertholletia excelsa | | 2,010 | * |
| Macadamia nut | Macadamia terniflora | | 1,887 | * |
麻瘋樹 | Purging nut | Jatropha curcas | 2,500 | 1,590 (750) | * (6) |
| Babassu palm | Orbignya martiana | | 1,541 | * |
蘆薈 | Jojoba | Simmondsia chinensis | | 1,528 | * |
| Pecan-nut | Carya illinoensis | | 1,505 | * |
| bacury | Platonia insignans | | 1,197 | * |
篦麻 | Castor bean | Ricinus communis | | 1,188 | * |
備註:有*註記者來自:Tickell Joshua 2000 From the fryer to the Fuel Tank
(盧文章2008 工業技術研究院)
(1) Guenter Elsbett, Elsbett-Technology, Hilpolttein, Germany
and Michal Bialkowsky. University Edinburgh
(2) http://www.daveseslbiofuel.com(2007,馬復京、游漢明,林業研究專訊)
(3) R.S.Kureel et. 2008, Kranja-A potential source of biodiesel NOVOD Board www.novodboard.com
(4) U. Shrinivasa Locally available diesel substitutes
http://agni.csa.iisc.ernet.in/sutra/erengy.html
(5) CILR, Pongamia pinnata: a tropical and subtropical legume and future bioenergy crop
(6) R.S.Kureel et. 2008 Jatropha-An alternate source for biodiesel NOVOD Board www.novodboard.com
上表列出西方世界所認識的油料作物中,含油量較高的植物,除了最高的微藻與最低的篦麻以外,都是多年生木本植物,產量更低的作物就不列了。
1. 微藻:是潛在產能最大的原料來源,但是生產技術還在開發中,我們對它寄予厚望,卻不能坐等它的成功。
2. 油椰子:是陸生植物中產油率最高的一種,可惜它只能生產在南緯5~北緯5度之間的狹窄範圍之內,在台灣是無法種植的。到境外投資如何?很抱歉,這是高收益卻又對生態不友善的行業,沒有人歡迎你去,只好放棄了。
3. 烏木臼:產油率次高的樹種,它有一些問題:有毒;油有兩種,核仁榨出的油是乾性油,適於作油漆,作生質柴油的競爭力還有疑問。果肉含臘能作臘燭及鞋油等,卻不適於做燃油,種子含油20%,臘24%,表列產油率是油與臘合併計算。它還有另一個問題,它有先驅樹種的傾向(在空曠地區繁衍迅速,在森林中卻受抑制發育不良,大面積種植時產油率會減少。)。它生長迅速根部發達,對原有生態衝擊大,砍除以後仍會由根部長出新芽而復活,很難根除,在美國它是列管的入侵雜草。它是否值得當作農作物是一個問題,如果要種植,有許多問題要解決。
4. 有一些連中文名字都沒有的植物,大多是生長在中南美洲熱帶地區的食用油類,或果實、種子可食,我對它們缺乏了解,姑且暫置一旁。
5. 椰子、酪梨、巴西堅果:都是食品,也得放棄。
6. 篦麻:有許多工業用途,價格比作生質柴油還好,因此不會被當作生質柴油原料。萬一生產過剩時,可以移作生產生質柴油之用,但是性能不佳,賣不到好價錢,投資者自會控制種植面積,因此它也暫時擺到一邊。
7. 剩下兩項:水黃皮與麻瘋樹,就產油率而言水黃皮是佔上風的。再考慮吸碳功能,還是水黃皮佔先,麻瘋樹的毒性也較高,因此麻瘋樹應該是第二選擇。
再看另一個來自印度的比較表,看看有沒有別的可能,這個表是以收益的高低排序。有許多是印度的特有物種,也沒有中文名稱。巧的是前6項中,除了蘆薈之外都可食用,後4項則否。
表二、樹生油料作物產能及收益比較表
樹生油料作物產能及收益比較表(公頃/年)
資料來源:National Oilseeds and Vegetable Oils Development Board,NOVOD India
名稱 | 開始生產年數 | 穩定 產值年數 | 種子 產量kg | 單價 Rs/kg | 毛收入 Rs | 管理成 本,Rs | 淨收入 Rs | 備註 |
Wild Apricot | 5 | 15 | 1,924 | | 158,424 | | | (1)(7) |
Jojoba | 5 | 13 | 900 | 125 | 112,500 | 2,400 | 110,100 | (8) |
Cheura | 7~8 | | 70~ 80Q | 10~ 15 | 70,000~ 120,000 | 9,000~ 10,000 | 60,000~ 110,000 | (9) |
Simarouba | 6 | 11 | 1,200 | 20 | 24,000 | 1,452 | 22,548 | (10) |
Kokum | 6 | 11 | 1,200 | 20 | 24,000 | 1,540 | 22,460 | (11) |
Mahua | 9 | 14 | 3,600 | 7 | 25,200 | 5,830 | 19,370 | (12) |
Tung | 5 | 13 | 2,900 | 10 | 29,000 | 3960 | 25,040 | (2)(3) (13) |
Pongamia | 5 | 11 | 7,200 | 4 | 28,800 | 12,683 | 16,117 | (4)(14) |
Pongamia | 5 | 11~15 | 7,200~ 10,000 | 7 | 50,400 70,000 | 5,000~ 7,000 | 45,400~ 63,000 | (5) |
Jatropha | 4 | 6 | 2,500 | 7 | 17,500 | 3,300 | 14,200 | (6)(15) |
Neem | 6 | 13 | 3,900 | 5 | 19,500 | 2,367 | 17,124 | (16) |
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註(1):本表是把印度官方NOVOD正式推動種植的10種樹生油料種子,列表比較。第1、3~6項都是食用油。Wild Apricot之收入是榨油後出售油及豆渣之收入。
前6項都有較高的單價或其他用途,作為生質燃油是在生產過剩之後的預備用途。
(2):以下4種油都是非食用油,只有水黃皮是微毒,有苦、臭味,是相對安全的樹種;桐樹、麻瘋樹及印度楝都有不同程度毒素,種植及處理都需注意安全問題。產量估計都是雨育,無灌溉之狀況。
(3):桐油是乾性油,不適於作燃料,適合作油漆,價格更高。
(4):NOVOD對水黃皮的記錄有多處可議者,如下文。
(5):本列為作者根據其他資料估計修正者,說明如下文。
(6):印度政府大力推動的麻瘋樹的種子產值,竟然是官方推動種植的10種油料作物樹種之末。
以下為10種推廣手冊的書名及副標題。
(7):Wild Apricot(野杏),無副標題。果肉可製果醬,食品及酒。
(8):Jojoba-A potential tree borne oilseed。主要用途為化粧品及美容用品,不適於作燃料。
(9):Cheura-A wonder tree borne oilseed。主要用途為食物,醫藥及飼料,花有糖份,葉大可作包裝材。
(10)Simarouba-A potential tree borne oilseed for edible oil。食用油。
(11)Kokum-A potential tree borne oilseed。食用油。
(12)Mahua-A potential tree borne oilseed。食用油。
(13)Tung-A potential tree borne oilseed。油漆原科。
(14)Karanja-A potential source of biobuel。
(15)Jatropha-An alternate source for biodiesel。
(16)Neem-A tree borne oilseed。有毒,多功能的民俗藥品,化粧品,農藥,醫藥等。
以上10種樹木中,只有水黃皮與麻瘋樹兩種樹被稱為生質柴油的原料,只能就這兩種樹來比一比了。
先說麻瘋樹,它是深受NOVOD寵愛的樹種,他們給它的副標題是生質柴油的替代來源。種子的價格每公斤7印度盧比,是略低但可以接受的價格。產量2,500kg/ha,未灌溉時,也是可期望的假設。
說到水黃皮,它似乎受到有意或無意的壓抑。雖然承認它的種子產率接近麻瘋樹的3倍(7,200:2,500/kg-ha),卻仍然介紹它只是有潛力的生質柴油來源。估計它的價格只值Rs4/kg,更是嚴重偏低,作者認為水黃皮比麻瘋樹低5~10%是合理的,因為它榨出的油可能比麻瘋樹少5~10%,熱值也略低一點點,說它只值Rs4/kg,不是無知就是偏見。管理成本也高估很多,即使不調整管理成本,種水黃皮的收入也遠遠超過種麻瘋樹。
印度農家物平均收入大約Rs20,000/戶,每戶平均耕地面積只有1.2公頃左右,而且還在繼續縮小中。如果一戶種1公頃麻瘋樹,還要加上一些其他收入才能過最起碼的農村生活。
在印度種麻瘋樹是沒有種樹的碳交易權的,只有依產油量而得的碳權。1噸油相當2.86噸二氧化碳減量,1噸二氧化碳交易權大約10美元,(目前還不到,就快到了,而且數年之內一定會超過。)2,500kg種子可得油700kg,有2噸二氧化碳交易權,可以得到約Rs950/年的收入。
種水黃皮約有20噸以上碳權,可以得到Rs9,500/年以上的收入。此外還有7~9噸乾豆莢與5噸乾枝葉,高產油率樹木的細枝可以做嫁接條,培育成樹苗自用或出售。其餘的殘枝敗葉與豆莢可以做薪材、綠肥、製沼氣或其他用途。(包含紙漿、木屑、高壓板、第二代生質燃油等。)
無疑地水黃皮將取代麻瘋樹的地位,然而麻瘋樹並非就此出局,它還有用途,在某些水黃皮失卻優勢的地方,(主要是雨量在600mm以下及土質特殊的地區。)還是要考慮麻瘋樹,站在維護生態,生物多樣化的立場,也應該鼓勵麻瘋樹的存在。
印度農民的收入
「淘金印度」(NHK特別採訪小組著,天下出版。)裡,有一個印度棉花產地棉花農的故事。「波倫瓦爾38歲與父母、兩個兄弟及家人、自己的家人共14口,住在一個屋子裡,一年的生活費是30,000盧比,一點也沒有奢侈浪費。棉花的價格如果不到Rs27/kg就等於倒貼,而當時(2006年11月)的拍賣價格只有Rs20/kg,-----」關於印度棉花農的悲慘故事,可以閱讀該書,此處略過。參考的是一個農家14口,收入的期望值是Rs30,000。在他們因棉花價格下跌而債台高築時,該地區的3千萬人中,每年約有1千位農夫被迫自殺的情況下,沒有人告訴他們可以轉作能源作物。
有一個被幸運之神特別眷顧的小部落村莊叫做Powerguda,位於安得拉邦的西北角落,它只有30戶,180人。因為它太小,作樣板的效果最好,在1999~2000年裡,每戶的平均年收入是Rs15,677,到2002~2003年時增加到Rs27,821,其原因是政府派專家(ICRISAT)來幫助及教導他們做雨水截流設施、種植能源樹木、培育苗圃以及以水黃皮豆粕作有機肥以增進農產質量的技術,在這些設施剛剛起步,還沒有完全發揮的時侯,最主要的幫肋來自一台每小時可壓榨種子50kg的榨油機,(縣政府提供的。)它發揮立即作用,經由採拾種子、榨油、售油、售豆粕等活動把農民的收入往上拉。他們有一個苗圃,2002年種了4,500株水黃皮樹,往後每年要種10,000株,出售10,000株。錦上添花的是,2003年時他們與世界銀行做了印度的第一筆碳交易,標的是2002年種的4,500株水黃皮至2012年的10年間,產出種子榨油後的二氧化碳吸收當量147噸,賣了US$645。不需要加工成生質柴油,原料油照樣可以成交。
種甘蔗是印度傳統農業中收入最好的選擇之一,每公頃一年可採收甘蔗70公噸,每噸Rs1,000,毛收入是Rs70,000。水黃皮差可及之。差別在甘蔗要種在有穩定灌溉水的良田,有穩定的收入。水黃皮種在沒有灌溉的荒地,在豐年可以有相同於種甘蔗的收入,在乾旱欠收時,就比不上了。此外甘蔗田種久了會退化,而水黃皮田則是愈久愈肥。
每戶收入Rs20.000是平均值,收入Rs15,677的Powerguda村是最窮的嗎?不是,他們的農地尚稱肥沃,年均降雨量1,100mm(註1)也算很高,還有許多位於更乾旱貧瘠地區或森林裡的更貧窮的居民,收入還不到Rs10,000。
「淘金印度」又說「印度國立應用經濟研究所」界定的中產階級標準是年收入Rs90,000~1,000,000。年收入低於Rs90,000的家庭都算窮人。窮困農人要翻身晉級到中產階級,最妥當的法子就是種水黃皮,看氣候與土壤狀況,種1.5至3公頃就夠了,未必只能種在自己的田裡,除了私田,還可以參加公共造產,在鄉村的公地上種植。
種麻瘋樹如何呢?據受聘幫Powerguda村作農技服務的ICRISAT( International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics ) 的大當家及主要幹部共同發表的報告「由生質柴油植物改進生計與環境保護-亞洲篇」(Improved Livelihoods and Environmental protection through Biodiesel Plantations in Asia 2006)中說:麻瘋樹的期望產能是-雨育時750~1,500kg/ha,有灌溉時1,500~2,500kg/ha,比NOVOD的估計要少4至5成。
對於水黃皮,他們是怎麼說的呢?您瞧:「一株獨立樹生產種子10~200kg,顯示它至少有1,000kg/ha的生產潛力。」這是最低的估計,如果採平均值計算,一公頃有100多株樹,只有100株有100kg/株產能,那麼至少就有10,000kg的產能了,他們只講了半句。
水黃皮油與麻瘋樹油的成本
.馬來西亞 Sains大學的M.M. Gui, K.T. Lee(2008)等報告說水黃皮油的種植成本為US$310/ha, $0.25/kg油;麻瘋樹為$620/ha, $0.39/kg油;篦麻油為$140~160/ha,$0.12~0.14/kg。該報告之資料都來自印度,可惜準確度不高,然而麻瘋樹的成本較水黃皮高很多則是不爭的事實。(Feasibility of edible oil vs. non-edible oil vs. waste edible oil as biodiesel feedstock)
生質柴油的價格-價格隨時會變動:
1.印度政府核定生質柴油業者與燃油通路業者的交易價為Rs34/L(2010上半年,最近的柴油價格約Rs39/L。)
2.高盛銀行估算的成本是麻瘋樹生質柴油 $43/桶≒Rs1,994/桶≒Rs10.44/L≒$0.225/L≒$0.25/kg。大農場種植時成本會降低,能否達到高盛的數字大有疑問,因為它可能偏低。
碳吸收能力
ICRISAT的同一報告又說:「水黃皮樹在自然生長狀況下,一株樹在5/10/15/25年時的二氧化碳吸收量是17/72/331/347kg,測試地點是Powerguda村所在的Adilabad縣。
台大的王亞男教授也做過類似的實驗,在桃園市區的文中路做10年生水黃皮路樹的吸碳量測量,數值是18.02kg,只有印度同齡樹的1/4。
水黃皮是對空氣污染反應靈敏的樹,不適於種在空氣污濁的市區及工業區。您只要看看這幾個地方的水黃皮就知道了。
1. 台北捷運劍潭站停車場邊:有40株不很高卻很茂密。它雖然位於交通要道旁,因為旁邊有青翠的山分攤吸碳任務,所以長得很好。
2. 大安公園裡:樹型較高大葉子並不很密,大概是空氣汙染相當嚴重。
3. 關渡自然公園:樹葉密度類似大安公園,空氣品質不錯還長不太好,大概是位於海邊濕地,鹽份太高之故。
4. 台北市松仁路:在忠孝東路與基隆路之間有約200株,枝葉都很少,是生長狀況最糟的。
關渡自然公園與松仁路的結實情況都不好,其他二處則未觀察 。
在台灣種水黃皮會有什麼樣的收穫?沒經過調查,不知道。我相信,經過調查,一定可以找出許多適於水黃皮生長及結實的地方,而且具有經濟價值及環境價值。
大挑戰
我們的市容與鄉村很醜陋,能賞心悅目的地方不多,是不是?
我們的空氣品質很差,我們要減排廢氣改善空氣品質,是不是?
我們要抵抗高油價,我們要減少使用石油產品,是不是?
種植水黃皮並且採收種子製油,是兼顧能源、氣候變遷與環境美觀,一舉數得 的妙法。
但是,水黃皮樹在空氣污濁的環境下生長不好,種子產量少,吸碳量減少,沒有實用價值,滿地的落葉及莢果更使人厭惡。
如果我們有決心追求美好,遍植水黃皮是最好的選擇,它的投資報酬率是很高的。
但是它是一條漫長的路,有許多研究與配合條件要做,從種下優選種子到初次收成要5年,到能給汽車遮陽要10年,我們有多少時間可以等?