具潛力之能源植物-狼尾草台畜草四號

:::

農學報導

具潛力之能源植物-狼尾草台畜草四號

刊登日：106/10/11

5,045

文章來源：畜產試驗所　2017/10/11

狼尾草台畜草四號(NPcv.TS4)為民國99年行政院農業委員會畜產試驗所(簡稱畜試所)所選育出可多元利用之牧草品種，該草種鮮草產量每年可達320公噸，是目前國產牧草中產量最高的牧草品種，除可作為畜牧養殖用牧草外，由於其燃燒熱值約在3,700~4,200 Kcal/kg，約為燃煤(6,400 Kcal/kg)之60%，於進口木屑取得不易且成本逐年持續上漲情況下，依其熱值與纖維特性，可替代部分燃煤與木屑，供一般鍋爐使用，降低污染，亦可提供作為紙漿與養菇培植土等，具市場發展潛力。受到全球暖化與能源缺乏等影響，尋求較高CO₂固定能力之能源植物，已成為全球之趨勢。

國內所用燃料來源，以進口為主如燃煤、石油、天然氣等，所以只有排放CO₂而無固碳作用，若能以能源作物如狼尾草替代部份石化燃料，除可固定部份碳以外，亦可降低CO₂生成量。狼尾草產量高、適應性廣、多年生、多割型、無需農藥、高CO₂吸收能力，可直接供作燃料或轉換生質能源如生質酒精、甲烷等，國內目前尚無明確能源作物，且木質材料因環保因素，材料取得不易，所以狼尾草是具有潛力之能源作物之一。

依目前研究開發之生質能源轉換系統，包括經發酵轉換成酒精、直接燃燒(direct combustion)以及熱化學轉換(gasification/pyrolysis)等之系統，不同轉換系統對生質能材料品質(成分)需求有所不同。因此，生質材料之組成成分影響生質燃料之轉換效率，如含碳化合物組成，將影響酒精之轉換效率，直接燃燒系統中，礦物元素濃度尤其是鹼性礦物質，將造成鎔爐之腐蝕、鎔渣、阻塞及增加放射物等問題。

畜試所與行政院原子能委員會核能研究所(簡稱核能所)經過多年的合作，核能所藉由狼尾草台畜草四號已開發出多項產品：

纖維酒精：又稱為第二代生質酒精，因其產製酒精所用的原料是來自於非糧食生質原料，為高產量狼尾草的纖維，而不是第一代生質酒精所使用的玉米澱粉、木薯澱粉及甘蔗蔗汁等可食用的生質原料。基本上，一般纖維原料係由纖維素、半纖維素及木質素等三種成分所組成，其中纖維素中含有六碳糖成分如葡萄糖、半纖維素，亦或是含有五碳糖成分如木糖，此兩種成分可萃取出作為可發酵的糖分，再利用釀酒酵母菌發酵轉化所得到的酒精即為纖維酒精。一般工業用或醫療用的生質酒精濃度多在95%，再經稀釋調整濃度高低有不同的應用，例如75%的酒精可用於消毒殺菌；但燃料用的生質酒精則需要提純至99.3%以上形成所謂的無水酒精，方能與汽油混摻為酒精汽油，一般混摻比例在10%以下(國外大多在3%-10%)，幾乎大部分車輛都不用做任何調整可直接使用，國內目前試辦之酒精汽油混摻比為3%。
纖維乳酸：將狼尾草、稻桿等纖維原料中的木糖、葡萄糖等多種糖分萃取後，若以乳酸菌替代釀酒酵母菌，則糖分可發酵生成所謂的纖維乳酸。目前乳酸原料亦大多是使用玉米澱粉、木薯澱粉及甘蔗蔗汁為原料。乳酸本身即可做為食品及工業原料，亦可進一步合成為聚乳酸(PLA)顆粒，為一種無毒、可生物分解的生物塑膠。，可廣泛應用為包裝材料及高階醫材，市場潛力看好，利用非糧食的纖維原料生產乳酸，已成為未來乳酸生產的新興趨勢。不過因為發酵後的乳酸濃度較低(約8%)，因此需要先以純化技術將乳酸濃度提高至80-88%，再利用聚合技術將乳酸聚合成聚乳酸塑膠粒，即可提供工業使用。目前聚乳酸產品已廣泛地應用在生活周遭，譬如可拋棄式餐具、食品包裝、薄膜、纖維、3C 產品外框及生醫材料等。除此之外，聚乳酸亦為目前主要的3D列印材料之一，是近來聚乳酸高值化的應用方向。

聯絡資訊：
單位（或姓名）：林正斌¹ 李姿蓉¹ 盧啟信¹ 郭家倫² (¹行政院農業委員會畜產試驗所；²行政院原子能委員會核能研究所)
電話：06-5911211轉2100 電子郵件：jblin@mail.tlri.gov.tw