第四章 結果與討論
4.1 藻油生產經濟效益分析
4.1.2 密閉式光生物反應器
由於密閉式光生物反應器中培養的藻體及溶液與外在環境隔絕，所以 其為具有極佳控制性的系統。如此，則外來可能捕食的其他藻種、植物、
動物及細菌等被隔離在外，且所需的CO2濃度、pH、水位及其他環境因子 則保持在內部。在密閉系統中產率通常高於開放系統，依培養的藻種而有 不同的藻體濃度，約介於1-5 g/L，如以單位面積產能約在30-60 g/m2/day之 間。另一方面，為防止藻類死亡而裝設的偵測及控制系統中參數情況儀器，
使得設備成本變得昂貴，所以光生物反應器的設備投資成本較開放池昂貴。
本 論 文 將 密 閉 式 光 生 物 反 應 器 ( 垂 直 圓 管 ) 的 藻 體 產 率 設 定 為 40 g/m2/day，密閉式培養環境控制度高及適合高密度培養，且可調控其油脂生 長路徑生成高單價DHA產物(含量視培養的藻種而定)，故藻體 油脂含量設定 在40%(乾藻重)，且DHA含量為油脂含量的2.5%。微藻能夠生產許多高商業 價值的物質，比如不飽和脂肪酸、藻多醣體、類胡蘿蔔素、藻蛋白等。這 些物質能應用於製藥、食品和動物飼料等多種工業生產。在此，將著重於ω-3 多元不飽和脂肪酸(與油脂共存)的生產以降低藻油成本，最重要的ω-3多元 不飽和脂肪酸是DHA和EPA。而本論文則以DHA為評估對象，藻種有等鞭 金藻、隱甲藻等。DHA是人類腦發育的重要營養品，被譽為腦黃金，為大 腦和視網膜中的一種主要構成脂肪酸及心臟組織的重要成分，在營養和藥
學上有重要作用。但DHA在人體內不能自身合成，只能靠膳食中獲得。DHA 的傳統生產方法是從深海魚油中提取，但隨著市場需求量的增大，魚油資 源已經無法適應，從微藻中提取DHA成為當前海洋科學領域研究的焦點。
市場上高純度DHA的售價高達美金1,000元/公斤，而在此因DHA只初步由藻 油中分離(純度為80-90%左右)，故設定粗DHA的售價為NT$ 1,800/kg。此 外，榨完油後剩餘的藻體仍可做為動物飼料，售價與開放式培養系統相同 為NT$ 5/kg(NT$ 5,000/噸)。綜合上述說明，將密閉式光生物反應器生產生 質柴油之各參數項目設定值列如表4.3所示。
表 4.3、密閉式光生物反應器參數設定
項目 設定值
經濟壽命週期(year) 25
藻體產率(g/m2/day) 40
藻體油脂含量(%) 40
每年運轉天數(day) 330
DHA含量(%) 油脂含量的2.5%
DHA售價(NT$/kg) 1,800
藻類培養面積(ha) 300
剩餘藻體售價(NT$/kg) 5
土地租金(NT$ /ha/year) 50,000
由表4.3得每公頃培養面積每年能收獲得乾藻體量為132噸，所以300公 頃的培養面積每年能收獲的藻體量為39,600噸，以40%油脂含量及DHA含量 為油脂的2.5%計，則每年油脂產量達15,444噸，DHA產量達396噸，而剩餘 藻體量有23,760噸。至於以密閉式光生物反應器產製生質柴油(密閉式光生 物反應器→離心採收→機械擠壓濃縮→旋轉乾燥→溶劑萃取)的各項成本依 國內條件及成本列於表4.4。
表 4.4、密閉式光生物反應器產製生質柴油各項成本
註：土地是以租賃的方式取得，租金為NT$ 50,000/公頃/年。
由表4.4得在25年經濟壽命週期計算及利息3%的條件下，其每年固定資 本支出達NT$ 1,004,009,000元(佔每年生產成本79.48%)，而每年總操作成本 NT$ 259,135,000元(佔每年生產成本20.53%)，總和達NT$ 1,263,144,000元為 每年生產成本。每年生產成本先扣掉DHA售價(NT$ 702,000,000元)及藻體 售價(NT$ 118,800,000元)後，可得每公斤藻油生產成本為NT$ 27.94元。
成本項目 說明 成本(NT$)
密閉反應系統 含週邊NT$270,000,000 12,270,000,000
離心採收 含採收帶、儲存槽等 1,699,440,000
機械擠壓 NT$1,920,000/台 3,840,000
旋轉乾燥機 NT$3,500,000/台 7,000,000
溶劑萃取系統 NT$55,760,000/系統 55,760,000
酯化分離系統 NT$92,000,000/系統 92,000,000
設備直接總成本 14,128,040,000
每年固定資本支出(A) 分25年、利息3%、土地 1,004,009,000
電力(不含CO2供應) 30,500,000
電力，flue gas 供應 風扇、scrubbers等 19,500,000
營養源(如N, P, Fe) 38,170,000
溶劑 己烷、乙醇 54,340,000
耗材 濾心、CO2及其他 70,130,000
勞工 25人(20技工+5管理) 13,500,000
廢棄物處理 3,370,000
維護、保險、稅 29,625,000
總操作成本(B) 259,135,000
每年生產成本總計
(A)+(B) 1,263,144,000
至於生產乾藻體(algae biomass)至酯化藻油程序的各主要設備清單，則 包括光合反應器(垂直圓管)、離心機、培養基過濾單元、進料泵浦、進料槽、
藻液採收儲存槽、離心進料泵浦、空氣壓縮機、藻體採收輸送帶、海水抽 水站、二氧化碳供應站與藻體儲槽等，及各項設備成本與各項投入成本之 百分比(表4.5)，表4.6為生產藻體之總固定資本支出及年度固定資本支出等 相關費用之比例，固定資本支出以主要設備最多約佔62.5%，折舊費用則佔 年度固定資本支出之56.63%。
生產藻體之原料成本、公用設備與其他管理費用如表4.7所示，其中原 料成本以培養基及二氧化碳供應佔一半(約50.72%)，其次為溶劑(己烷加乙 醇)使用佔33.41%，公用設備支出完全為電費，藻體單位生產成本估計約NT$
27.94/kg。
表 4.5、生產藻體主要設備清單及成本
項目 單元成本
(NT$)
單元數 總金額(NT$) 主要設備
(%) 1.光合反應器 (0.2 m3/支) 10,000 750,000 7,500,000,000 84.43 2.離心機 (15 m3/h) 3,200,000 300 960,000,000 10.81 3.培養基過濾單元 (15 m3/h) 102,000 100 10,200,000 0.11 4.培養基進料泵浦 (2 m3/h) 5,000 15,000 75,000,000 0.84 5.培養基進料槽(100 m3) 1,500,000 10 15,000,000 0.17 6.藻液採收儲存槽(100 m3) 500,000 300 150,000,000 1.69 7.離心進料泵浦 (15 m3/h) 22,000 300 6,600,000 0.07 8.空氣壓縮機 (1,000 m3/h) 1,950,000 30 58,500,000 0.66
9.藻體採收輸送帶 210,000 30 6,300,000 0.07
10.海水抽水站(50 m3/h) 750,000 10 7,500,000 0.08 11.二氧化碳供應站 (500 kg/h) 125,000 10 1,250,000 0.01
12.磅站 130,000 10 1,300,000 0.01
13.藻體儲槽 (50 m3) 150,000 10 1,500,000 0.02
14.機械擠壓機 1,200,000 2 2,400,000 0.03
15.旋轉乾燥窯 2,500,000 2 5,000,000 0.06
16.萃取槽(含冷凝器) 1,800,000 2 3,600,000 0.04
17.溶劑槽(50 m3) 1,000,000 2 2,000,000 0.02 18.蒸餾塔(含冷凝器) 18,000,000 1 18,000,000 0.20 19.反應器(含冷凝器) 1,500,000 2 3,000,000 0.03 20.甲醇槽(50 m3) 1,000,000 1 1,000,000 0.01 21.分餾塔(含冷凝器) 55,000,000 1 55,000,000 0.62
主要設備成本總計 ($) 8,883,150,000
表 4.6、生產藻體之總及年度固定資本支出
項目 成本 (NT$) 固定資本額(A)%
1.主要設備 (MEC) 8,883,150,000 62.50
2.安裝費用 (0.05 MEC) 444,157,500 3.12
3.儀控設備 (0.1 MEC) 888,315,000 6.25
4.管線(配管費用) (0.1 MEC) 888,315,000 6.25
5.電力設施(配電費用) (0.1 MEC) 888,315,000 6.25
6.建物 (0.05 MEC) 444,157,500 3.12
7.廠區改善 (0.05 MEC) 444,157,500 3.12
8.維修設備 (0.05 MEC) 444,157,500 3.12
9.土地租金 (NT$ 50,000/公頃) 15,000,000 0.11
10.工程管理 (0.1 MEC) 888,315,000 6.25
固定資本支出總計, A ($) 14,213,040,000
項目 金額 (NT$) 每年資本支出(B)%
折舊 (1–8, 10項總合)/25年) 568,521,600 56.63
資產稅(土地房屋稅) (0.01折舊) 5,685,200 0.57
保險 (0.006折舊) 3,411,130 0.34
土地租金 (NT$ 50,000/公頃) 15,000,000 1.49
本金利息 (每年3%) 426,391,200 42.46
每年資本支出費用, B($) 1,004,009,000
表 4.7、生產藻體之直接成本
原料 總量(kg) 成本(NT$) 原料成本(C)%
1.培養基 (NT$18.5/kg) 1,965,000 36,352,500 23.47 2.二氧化碳 (NT$14.5/kg) 2,910,000 42,195,000 27.25 3.培養基過濾 (NT$2,200/unit) 6,300 units 13,860,000 8.95 4.空氣過濾 (NT$2,950/unit) 3,150 units 9,292,500 5.99 5.己烷, m3 (NT$11,000/ m3) 1,000 11,000,000 7.10 6.乙醇, m3 (NT$24,700/ m3) 1,650 40,755,000 26.31 7.其他耗材 (NT$3,700/kg) 390 1,443,000 0.93
原料成本總計, C ($) 154,898,000
公用設備(水電瓦斯) 總量 成本(NT$) 總計(D)%
8.冷卻水(含泵浦站) 14,500,000 0 0
9.電力(NT$ 2/kW h) 25,000,000kWh 50,000,000 100
總計, D ($) 50,000,000
其他 總量 成本(NT$) 總計(E)%
10.勞工(NT$500,000/年, 1 班) 20人 10,000,000 18.44
11.管理 (5人) 3,500,000 6.454
12.維護 (0.002 MEC) 17,766,300 32.76
13.操作耗材 (0.004 C) 619,592 1.14
14.管理費用 (0.25(勞工+管理+維護)) 7,816,575 14.41 15.稅 (0.05 1–9,12,13項總合) 11,164,195 20.58
16.廢水處理(NT$18.2/m3) 3,370,000 6.21
總計, E ($) 54,236,662
生產成本總計, F (B+C+D+E)(NT$) 1,263,144,000
藻體單位生產成本(NT$/kg) 27.94