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一、稻草生產纖維酒精
將木質纖維素轉化成燃料酒精或其他液體燃料的路徑有2種,一為生物化學路徑,另一是熱化學路徑,纖維酒精生產有助於能源安全、降低溫室氣體排放及降低污染物排放,這些效益屬於外部成本範疇,經濟學家認為外部成本可透過稅、補助或某種管制形式加以校正 (Tyner,2007)。
國際上目前已開始有纖維酒精公司加入研發生質酒精的生產行列,包括美國、日本、印度、泰國、中國、台灣等,都已投入先導型試驗工場與商業化示範工廠 (規劃中) 階段,而國內發展現況為不讓國外專美於前,早已有一批嗅覺靈敏的人,聞到了生質酒精的市場芳香,率先投入規劃生質酒精製造,以因應龐大的商機來到,其中,台灣纖維酒精有限公司擬投資新台幣 30 億元,規劃在彰濱工業區與屏東各建造一座纖維酒精生產工廠,2 座工廠產能各為 43,000 公秉/年,初期以多年生草本植物狼尾草為生產原料,之後再以農業廢棄物為料源。該公司採用熱化學路徑生產纖維酒精,製程採用從國外引進的 BRI 程序,先將生質物乾燥後氣化,氣化所得的合成氣經淨化後利用厭氣菌發酵產生酒精 (高成炎,2008);而台灣纖維酒精有限公司借用台糖公司現有設備,實驗將牧草壓榨成渣製造酒精可行性。
另外,核能研究所則利用早期在核燃料循環所建立的化工程序技術與系統整合能力,結合台灣相關生化專業研究機構,自 2005 年開始以稻稈、蔗渣、芒草等纖維原料,研發稀酸及酵素水解之纖維轉化酒精技術。2007 年 10 月底完成每批次進料 10 公斤的纖維轉化酒精單元程序測試系統建置,成為台灣首座纖維轉化酒精的程序研發系統,計劃 2009 年即可以完成每天進料 1 公噸的量產測試系統建置,為發展具競爭力的纖維酒精技術,並積極與國內產學研成立研究團隊,由核研所負責前處理作業、系統整合與工程化量產技術之開發,至於酵素與發酵菌株等微生物,則與國內生物科技團隊合作開發,研發符合工程需求,且具備高效率生化程序所需之高活性酵素與發酵菌株,期能建立降低生產成本之關鍵技術。
二、稻草研製纖維板
稻草纖維板用途廣泛,可制作各種高檔包裝箱和房屋裝飾及家俱行業,有廣闊的發展前景;它是採用稻草爲主要原料,經預處理、堿化、中和工序提取加工稻草纖維棉,配以適當比例的樹脂膠、氧化鎂,經混合攪拌、鋪張成塊再經高溫油壓、切割等步驟制作。
以此法生産的産品成本低,防火、防潮性能好,耐酸、耐堿強度高,用途 範圍廣,不但可用作建築裝潢板材,還可用於家俱生産,對人體危害性小。
空心稻草板:它是以水泥、稻草、氟矽酸鈉、矽酸鈉脲醛樹脂、乳白膠等配製成水泥粘合劑混合物再與稻草混合成料漿澆注而成空心板,其荷載可與現有的普通空心水泥板相媲美,故可完全代替普通空心水泥板,用於樓板及其它建築板材,是一種最新的建築板材。
  稻草板的製備工藝:它是將稻草或麥稈切成30—120mm長,平鋪於製板機上,噴上新型粘合劑;普通型板材的粘合劑主要是甲醛、尿素、水泥,而防水型板材的粘合劑主要是矽酸鈉、石油瀝青、廢舊橡膠和塑料等所組成。製成的板材適用於內牆、隔斷板和地板、屋面、地下倉庫等之用。
植物纖維人造板材製備工藝:已有的稻草人造板材因原料組成及強度不高,不平整的缺點;此發明在以碎稻草爲基材,以脲醛樹脂爲粘合劑,以脲醛樹脂固化劑爲促粘助劑的基礎上,以硬脂酸鎂爲增韌劑,因而具有一定的強度,且具有平整度好、阻燃性好的特點。是一種用途廣泛的建築、工業用板材,具有明顯的節能效果。
  增強稻草板生産方法:按本方法制造稻草板不是直接以散稻草爲加工原料,而是先將散稻草制成繩和簾,然後再將繩和簾壓制成板環,加熱定型成板芯,再經覆面加強和裝飾、冷卻、切割和封端等工序,制成産品。用此法生産稻草板,進料順暢均勻,結構密實,縱橫纖維連續不斷,其強度,特別是縱向強度大大提高。它優於加壓稻草板,能與木材媲美,隔音、隔熱、防火等性能勝過木材。可用做防火門、隔牆、吊頂和屋頂材料,也可用做火車廂、包裝箱和家具等。原料豐富,方法較簡單,經濟、社會效益顯著。
三、稻草就地切割掩埋
農民會燃燒稻草,除了誤以為可以有益耕作之外,還有一個原因就是農民不知道收割下來的一堆堆稻草該如何處置。稻草其實是一種富含有機質之資材,含有機物約90%,其中碳占41%,氮0.81%,纖維素24.7%,半纖維素20.6%,木質素7.7%。經分析每公頃的稻草含氮量約28公斤,磷酐10公斤,氧化鉀63公斤及大量的矽;燒掉不僅造成空氣污染及違法等問題,且浪費寶貴之資源。稻草掩埋的處理方式為採用聯合收穫機附掛切刈機斬斷稻草,並進行整地作業。首先將稻草剪切成為2∼3吋(6∼9公分)片段,均勻撒布於田間,待稻草曬乾後,在旱田狀態下,將稻草拌入土中約二週,以促進微生物的分解,利用其分解之有機質(氮、磷、鉀、鈣……)作為天然肥料,提高土壤的肥沃度,可以減少使用化學肥料,再行整地插秧作業,間接節省成本,一舉數得。而稻草就地掩埋好處多多。
稻草掩埋處理有下列幾點的好處:
1.就地掩埋稻草,可有效節省處理勞力與費用。
2.土壤質地較粗、排水性較佳之田區,掩埋稻草第一期作即有增產10%之效果,土壤質地較細、排水較差者,連續埋掩第四年以後增產約5∼8%,增產之效果顯著。
3.連續三期作將稻草掩埋於土壤表層,有機質含量自2.1%增加至2.7%,並增加土壤磷、鉀、鈣、鐵、矽之含量。
4.有助於農業資源之循環利用,使土壤成為疏鬆的團粒構造,並改善土壤物理性,如改善良構性,增加土壤總孔隙度和降低土壤容重。
進行稻草掩埋作業應注意之事項如下:
1.就稻草掩埋後要有足夠之時間讓它分解,一般是掩理後保持旱田狀態兩周,再整地插秧。
2.在排水不良的浸水田區,掩埋稻草可能產生有機酸等毒害物質,故需注意田間排水,並延長掩埋時間以減少副作用。
3.施用基肥時可增施氮肥,使稻草碳氮比值降低,可避免初期缺氮現象。
4.酸性土壤掩埋稻草時,應再配合施用石灰資材,更可改善土壤理化性質。
5.在病蟲害發生嚴重的地區或期作,不宜就地實施掩埋作業,仍以移去田間,另行堆積發酵利用為宜。
四、稻草堆肥處理方式
將稻草以堆肥方式製成有機質肥料之方式大致上有三種,包括簡易堆肥箱、簡易通風堆肥舍及自動化堆肥製造設施等三大類。堆肥產物為有機質肥料之一種,指生物殘體、新陳代謝產物、有機廢棄物性質穩定後,可施於田間當做肥料者,即稱之為有機肥料。所以有機肥料是自然產物,肥效緩慢且較持續長久,可補充或增加土壤有機質、增進土壤構造、涵蓋水分能力,及土壤肥力、生物活性、分泌植物生長激素、促進作物生長。
在稻草堆肥過程中,須經堆積腐熟,主要理由為:
低碳氮比或避免氮素損失:堆肥材料C/N比大時,直接施用於土壤中,在初期會造成土壤可供作物吸收及利用之有效性氮素、磷素、鉀素減少,對作物生長有礙,故需要堆積腐熟。堆肥材料C/N比值在30-40之間最有利於堆肥之醱酵腐熟。
改善物理性:稻草為粗大有機物,具有強韌、物理性差等性質,經堆積腐熟後,會變得柔軟、細脆,如此與土壤混合能較均勻。
減少有害成分:有機物分解時會產生硫化氫、甲烷、氫氣、有機酸等物質,對作物有一定程度之害處;若先經堆積分解,可減少有害之成分。
滅病菌、蟲卵:附於稻草莖桿之病菌,可在堆肥製造期間,溫度在60℃至80℃之下被消滅。
五、種植香菇
台灣菇類的產量(以鮮菇計)約14萬公噸/年,估計每年至少需要35萬公噸的木屑。由於台灣森林面積有限且因過度開發而逐漸縮減,未來可能因林木資源缺乏,導致菇類栽培產業無法持續發展。為尋求取代木屑栽培菇類的替代性資材,以農業廢棄物稻草取代部分木屑進行珊瑚菇、秀珍菇、木耳和杏鮑菇的栽培試驗。根據生物效率的結果顯示,
杏鮑菇菌絲的生長情形在稻草為介質中,以取代1/2木屑的配方生長較快。木耳菌絲的生長情形以稻草為介質中,以取代2/3木屑的配方最高為159.14%,而且隨著稻草添加的量越多,木耳的產量也越多,結果顯示,稻草適合做為取代木屑栽培杏鮑菇及木耳的資材。
使用稻草為介質有數項優點:
1.不須進行發酵處理。
2.生產成本可降低。
3.產量將可提高,增加收益。
4.可減少農業廢棄物的產生。
但以現行的模式仍有其問題或缺點:
1.尚無適合的大型機器大量粉碎上述介質,目前粉碎後的顆粒仍過大,裝填太空包易造成破洞。
2.粉碎後的介質需進行乾燥處理且需有足夠的儲存空間。
未來如能解決這些問題或缺點,以上述介質取代木屑栽培菇類的可行性頗高。
六、裸露地覆材
1.以稻草蓆固定於裸露地地表,並搭配植生花草,以減少裸露地表之沙塵揚起,可促進地表植物生長及水分涵養等功能,提昇環境美感。
2.稻草蓆之設置成本,較傳統方式低廉。
3.稻草蓆約6個月內會自行腐化分解回歸土壤,不會對自然環境造成污染且經自然分解後,產出的數種有機物能改善土質,讓裸露揚塵的工地長出小草,達到抑制揚塵污染減量、為優良防制的成效。
4. 以稻草蓆作為裸露地覆蓋的材料,可降低稻草露天燃燒的問題,並藉由稻草的販售,增加農民的額外收益。
七、稻草製漿
稻草製漿特點之一,為其纖維長度於不同物種中,所呈現之範圍非常大。而這些非木纖維中,如:稻草、竹類、蘆葦及甘蔗渣等之纖維長度與闊葉樹之纖維長度類似,且從生產紙張之品質角度來看,不同非木纖維的結合可產生任何等級的紙,而竹類及稻草用於製漿生產上,已具有悠久之歷史,二者纖維有許多優點,如:蒸煮藥液易於浸透,故具易蒸煮及易漂白等特性。其於製漿時可添加長纖維,以增強其物理強度。因此,利用非木纖維做為製漿原料,對臺灣而言,竹類及稻草為其最佳材料。
現今製漿法,可分為化學製漿法、機械製漿法及半化學製漿法等。然而,上述各種製漿方法中,以化學製漿法中之硫酸鹽製漿法為其主流。但因硫酸鹽製漿法,於製程中,因含硫化合物及氯離子化合物等,易產生空氣污染及水污染。故於這段期間,雖然沒有新開發出具有顯著商業價值的製漿方法,得以取代硫酸鹽製漿法。因此,若要完全取代硫酸鹽製漿法,其製漿方法必須要有以下之特點:
1.於製漿製程方面:
(1) 避免使用硫化合物。
(2) 製漿條件須較硫酸鹽法溫度低、壓力低及時間短。
(3) 漿料於漂白過程時,不須使用氯化合物。
2.於漿料性質方面:
(1) 可降解大量之木質素,對於纖維素之損失量很少,半纖維素量僅普通之損失,即不會產生過度降解纖維素及半纖維素之現象。
(2) 漿收率要高。
(3) 漿料性質須較硫酸鹽法所得之漿料佳或相等。
(4) 副產物可以回收,且可再加以利用。
3.於漿料系統方面:
(1) 具有高效率和簡單的廢液回收系統。
(2) 工廠規模需較硫酸鹽法製漿小。
4.於投資及成本方面:
(1) 成本低且經濟效益佳。
(2) 能源消耗要低。
八、稻草應用之文化推廣
稻草的應用在台灣早期非常普遍,但現今的台灣農村,因較少利用,為省事將稻草於田間就地燒為灰燼,不僅可觀賞到的稻草景觀越來越少,要欣賞以稻草編製的產品 更難。雖然近年來在推動農村產業文化上,有些地方會以「水稻文化」為題,展示些許的稻草應用作品,或提供編製童玩體驗活動,或辦理搓草繩、疊草垺、製作稻草人。稻草應用於手工藝品及結合休閒農業發展之空間還很大,除應加強利用與推廣並可為落實當前照顧農村老人在地老化,讓老人之才藝傳承,以及重視老人自我肯定的 社會福祉之政策。因此增加稻草的利用性並結合地方農業光觀發展。
 
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