台灣利用進口棕櫚殼產製能源之現況分析
蔡文田 教授
國立屏東科技大學生物資源博士班
一、背景說明
依據民國98年7月8日立法通過的「再生能源發展條例」，其中定義生質能係指農林植物、沼氣及國內有機廢棄物直接利用或經處理所產生之能源。生質能屬於一種再生能源，係因燃燒生質物所排放的二氧化碳實為其生長過程中經由光合作用將大氣中二氧化碳吸收轉化為其生質體，故為碳中性或碳中和燃料。此外，生質料含硫量甚低，也不含一些微量重金屬，故燃燒生質料產生能源之排氣中空氣物染物之質與量遠低於一般化石燃料，可說是一種優質的區域性燃料，故近年來日韓等國家在發展分散式電廠或多元化燃料過程中，過去10年來，國內廠商也看到此一商機，在經濟部工業局推動工業區能資源整合計畫之過程中，有鑒於一些傳統耗能源工業區的廠商大量使用低效率/高污染之小型鍋爐，不僅有鍋爐爆炸潛在工安事件，也造成一些空氣污染及溫室氣體排放問題，故先由永安工業區利用進口棕櫚殼為燃料，推動區域蒸汽供應中心，透過管線系統設置，供應區內蒸汽用戶廠家，形成一個低碳化工業區。然而業者在發展此一商業營運模式也陸續碰到一些問題，包括進口關稅是否要抽20%、環保主管機關因PM2.5空氣品質因素而不鼓勵等。
二、棕櫚殼熱化學性質
俗稱的棕櫚殼應實稱為棕櫚核仁殼(Palm kernel shell, PKS)，為棕櫚油(Palm oil)提煉過程中所產生之副產品 (圖1所示)，其外觀呈現深褐色至黑色，直徑約0.5 ~ 2.0 cm不等之半球殼狀，主要構成物為纖維素、半纖維素及木質素。尤其棕櫚殼因壓榨過程中會殘留少許棕櫚油質，故其熱質及碳含量比一般木質纖維素或農業廢棄物為高，與煤熱質相比約為其75-80%，硫含量幾為0，遠低於煤炭，其氮含量亦較低，故為一種理想之鍋爐燃料或輔助燃料。表1 為作者分析進口棕櫚殼之熱化學性質，由表中數據也證實前述之棕櫚殼特質。
表1 棕櫚殼熱化學性質。
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熱化學性質 |
棕櫚殼 |
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近似分析 |
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|
水分 (wt%) |
12.05 |
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灰分 (wt%) |
3.43 |
|
可燃分 a (wt%) |
84.52 |
|
元素分析 b |
|
|
碳 (wt%) |
50.82 |
|
氫 (wt%) |
5.76 |
|
氧 (wt%) |
41.41 |
|
氮 (wt%) |
0.59 |
|
硫 (wt%) |
0.00 |
|
熱值(MJ/kg) b |
20.66 |
a By difference
b 乾基
圖1 進口棕櫚殼實際外觀圖。
三、進口棕櫚殼數量分析
國內由於氣候因素，無法種植出含有棕櫚油之棕櫚樹，故業者燃燒產製蒸氣之原料皆為進口棕櫚殼，最主要來自馬來西亞及印尼二個國家。依據財政部關稅總局所統計的資料，表2所示為2011-2018年國內棕櫚殼進口之數據；由於受到日本及韓國之競購，國內一度徵20%進口關稅衝擊，地方政府鼓勵使用燃氣鍋爐為環保署公布 "鍋爐空氣污染物排放標準" 等因素，造成業者在進口棕櫚殼之數量及地區有較大變動。由表中數據顯示，2013-2015年年平均達79,994公噸，但近三年來年平均值僅達43,448公噸。
表2 國內進口棕櫚殼數量統計初步分析1。
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年分 |
總進口量(公噸)2 |
進口國 |
|
|
印尼 |
馬來西亞 |
||
|
2011 |
21,223 |
56 |
21,167 |
|
2012 |
17,892 |
8,281 |
9,611 |
|
2013 |
66,079 |
27,122 |
38,957 |
|
2014 |
91,778 |
75,697 |
16,081 |
|
2015 |
82,125 |
71,581 |
10,544 |
|
2016 |
45,958 |
35,921 |
13,037 |
|
2017 |
30,595 |
29,490 |
1,105 |
|
2018 |
53,792 |
21,910 |
31,882 |
1資料來源：財政部關務署統計資料庫查詢系統 (https://portal.sw.nat.gov.tw/APGA/GA03)
2假設國內進口棕櫚殼專供生質燃料用，且僅從印尼及馬來西亞進口
四、推動棕櫚殼產製能源之減碳效益及法令挑戰
若以棕櫚殼進口量6萬公噸為基礎，再加上其他棕櫚殼特性，即
- 含水率: 12 wt. %
- 熱值: 20.7 MJ/kg (乾基)
- 棕櫚殼溫室氣體排放因子(DEF): 0 kg二氧化碳/TJ, 30 kg甲烷/TJ及4 kg氧化亞氮/TJ
- 燃油DEF值: 73,300 kg二氧化碳/TJ, 3 kg甲烷/TJ及0.6 kg氧化亞氮/TJ
- 溫室氣體全球暖化潛勢值(Global warming potential, GWP): 25 (甲烷)、298 (氧化亞氮).
故其溫室氣體排放年減少效益(相對於燃油):
6.0 ˟ 107 kg ˟ (1 - 0.12) ˟ 20.7 MJ/kg ˟ 10-6 TJ/MJ ˟ [(73,300 - 0) ˟ 1
+ (3 - 30) ˟ 25 + (0.6 - 4) ˟ 298] kg/TJ ≒ 78,300,000 kg = 78,300 公噸
雖然利用進口棕櫚殼產製蒸氣能源可有效減少國內化石燃料使用，更可降低約8萬公噸溫室氣體排放量，然而這幾年業者遭遇到一些法令對其營運上之衝擊，主要有：
1.棕櫚殼進口關稅之爭議：由於國內各主要港口對於進口棕櫚殼關稅是否要20%存在執行標準不一之現象。為協助提升相關產業綠色競爭力，落實政府推動節能減碳政策，於「海關進口稅則」增訂第14章增註二規定，即輸入專供生質燃料用之棕櫚仁殼，經經濟部證明用途屬實者免徵關稅 (中華民國106年11月22日)。
2.環保署公布「鍋爐空氣汙染物排放標準」：此標準於107年9月19日訂定發布，其中懸浮微粒排放標準為30mg/Nm3，以因應懸浮微粒(PM2.5)所造成空氣品質劣化問題，其中政府有一項政策係鼓勵將廠商鍋爐改使用燃氣型，在此氛圍下造成環保團體及環保當局對使用生質料於鍋爐之行為持懷疑，甚至於否定主張。但事實上從國內外案例顯示只要設置適當的空氣污染控器系統皆可達到「鍋爐空氣汙染物排放標準」。
五、結語
國內當然有許多的生質料，以碳足跡觀念，理應優先使用國內料源，然而國內生質物多無法集中產出，且體積大 (能源密度小)，導致運送成本較高，同時往往須先做乾燥脫水或破碎減積前處理程序，造成業者乾脆直接從東南亞船運進口棕櫚殼，於港口附近之工業區設置燃燒產蒸氣設備。經濟部工業局為減少產業園區內高污染/低效率之小型鍋爐數量，進而提升能源使用效率及降低排碳量，輔導國內業者推動設立區域蒸氣能源供應中心，除可節省業者投資空氣污染防制設施及廢棄物(底灰渣)委託處理等成本外，亦可藉此降低廠商於化石燃料之耗用及溫室氣體之排放，達到環保與經濟雙贏局面。
