2017年10月27日

臺灣農業廢棄物的特性及再利用

黃裕銘/國立中興大學土壤環境科學系副教授兼主任。

回顧文章敘明和人類懂得栽種作物的歷史相比,使用化學肥料的歷史相當短,一般相信人類栽培作物始於6000~10000 年前。中國有栽種作物記錄已有7000 年以上,挪威亦有相近年代記載。直到1840 年代才有少量天然商業肥料,例如祕魯鳥糞及智利硝石(硝酸鈉)首先為西方國家使用。中國化肥網也敘明中國在歷史上長期處於古老農業大國的地位,先民用自己的智慧與實踐經驗獲得了用肥養地的知識,逐步形成了用地與養地相結合的耕種傳統,使我國幾千年的土壤肥力與糧食生產得到相對的穩定。早在2、3 千年以前就有了鋤草肥田、茂苗的文字記載。隨後在漫長的封建社會時期,編寫了不少有關農事的書籍,如戰國時期的《禮記》、漢代的《汜勝之書》、晉朝郭義恭的《廣志》、唐朝韓鄂拼的《四時纂要》、宋朝陳敷的《農書》、元朝王楨的《農書》、明朝徐光啟的《農政全書》以及清朝楊出的著作等。

尿素早在1773 年由尿液結晶物鑑定得知其化學式,於1828年維勒(Friedrich Wohler)用氨和三聚氰酸合成,現代用氨和二氧化碳合成尿素之理論建立於1868 年,其商業生產則1922 年
德國開始。由氮和氫合成氨是1913年由德國成功製成,第一次世界大戰後有許多國家建立製氨工廠。直到1950 年代前化學氮肥一直很貴而多利用豆科作物之固氮作用,1960 年代氨工廠產能提高後氨才漸普遍化。在約1840 年用硫酸處理磷礦粉製成過磷酸鈣。1842 年英國勞施(John Bennet Lawes)取得專利商業生產過磷酸鈣。最早鉀肥為草木灰(Ashes),到1860 年德國的鉀礦問世壟斷世界75 年。化學合成之肥料因養分濃度高、價格較便宜,使農民偏好使用。然而化肥合成需消耗高能量尤其氮肥合成,以氨態氮生產為例能源消耗在1966 年為48.2 MJ Kg-1 N、在1991年為34.1 MJ Kg-1 N。磷肥雖然不是經化學合成,但是在處理過程所耗費
能源,約5.1 MJ Kg-1 P2O5 到26.4 MJ Kg-1 P2O5。鉀肥雖然也不是經化學合成,但是其製程所耗約4.0 MJ Kg-1K2O 到13.7 MJ Kg-1 K2O

農業廢棄物之再利用價值,近半世紀以來,每當有能源危機時,就再被重視,而有機農業的推展更依賴農業廢棄物的循環利用。肥料三要素中除了氮肥無蘊藏量問題,磷及鉀礦的過度消耗會是未來農業嚴重問題。磷礦預估可再用100~250 年,若提煉技術提昇全量也只能再用600~1000 年;鉀礦預估高品質鉀肥存量一般預估有90~200 億公噸(K2O),依現有鉀肥消耗速率可再用350 年,以全鉀存量1500 億公噸計則可再用幾千年。

顏式輕研究員早在1989 年估算當時臺灣的雞、豬及牛的糞便中所含氮、磷酐及氧化鉀成分,已佔化學氮、磷酐及氧化鉀肥料消費量的45.5%、173.7% 及90.1%。農業廢棄物的利用需要了解其各別成分特性方能取其利去其弊。......【更多內容請閱讀科學月刊第574期】

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