臺灣農業廢棄物的特性及再利用- 科學月刊Science Monthly
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尿素早在1773年由尿液結晶物鑑定得知其化學式,於1828年維 ... 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。
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2017-11-01臺灣農業廢棄物的特性及再利用
575期
Author作者
黃裕銘/國立中興大學土壤環境科學系副教授兼主任。
農業廢棄物
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(FriedrichWohler)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(JohnBennetLawes)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48.2MJKg-1N、在1991年為34.1MJKg-1N。
磷肥雖然不是經化學合成,但是在處理過程所耗費能源,約5.1MJKg-1P2O5到26.4MJKg-1P2O5。
鉀肥雖然也不是經化學合成,但是其製程所耗約4.0MJKg-1K2O到13.7MJKg-1K2O。
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。
農業廢棄物量及養分含量
一、植物性殘體
1.殘體量:臺灣地區每年約有600萬噸農作物廢棄物,67萬公噸果菜廢棄物,1632萬公噸畜產廢棄物,724萬公噸垃圾,以及數百萬公噸之林產廢棄物、漁產廢棄物。
筆者於2011年依據農委會農業統計資料顯示各種農作物的生產面積及產量,農作物種類中綠肥、牧草、花卉、果品、蔬菜、菇類、特用作物及雜糧等,其中廢棄物較容易估算且較有回收利用的就只有稻桿、稻殼、蔗渣、菇類廢包、茶渣等,依民國97年(農業統計年報,2009)資料顯示估算分別約146萬公噸(稻穀產量的1~1.3倍,採用1倍值)、28萬公噸(稻穀產量減去糙米產量)、23萬公噸(甘蔗產量的33%)、5萬公噸(每一太空包0.3公斤)、1.7萬公噸(茶葉產量)。
其他作物的廢棄物基本上很少收集利用,較大宗的有玉米桿飼料玉米約4萬公噸(桿∕玉米粒比約1.07)、食用玉米約8.6萬公噸、落花生藤約11萬公噸(5公噸∕公頃)、香蕉20萬公噸(殘體和香蕉比約1:1),其他很難估算。
……【更多內容請閱讀科學月刊第575期】
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