吳永培 柯佩怡
行政院農業委員會農業試驗所嘉義分所 摘 要
本文主要針對生質能源副產物之開發概況做介紹，包括1.玉米生質酒精 副產物的開發。2.甘藷生質酒精副產物的利用。3.稻米生質酒精副產物的開 發。4.甘蔗及油料能源作物副產物的開發等四個課題進行歸納與整理。其中 1.玉米生質酒精副產物的開發係針對乾燥玉米酒粕的利用、玉米油副產物的 利用、玉米酒糟廢液的利用等利用情形加以整理；2.甘藷生質酒精副產物的 利用則就國內甘藷製酒後副產品的開發結果，諸如甘藷酒粕美顏皂、甘藷酒 粕面膜及甘藷酒粕醬油等產品概況逐一介紹；3.稻米生質酒精副產物的開發 介紹米糠油的開發、米糠副產物的開發、米蛋白的開發、乾燥米酒粕、可溶 性固形物和沼氣的利用、米香胚美容皂副產品的開發、酒粕美顏皂副產品的 開發及米酒粕面膜膏副產品的開發；4.甘蔗及油料能源作物副產物的開發則 以甘蔗副產物的利用及生質柴油副產物的利用進行討論。期能透過生質能源 製造過程中副產物的利用概況介紹，啟發國人對生質能源副產物利用的重 視，研製高附加價值的產品，進而降低臺灣能源生產成本偏高的缺點，建立 屬於國人生質能源生產的有效策略。
前 言
自工業革命以來，由於石油提供了工業廉價之燃油，使得工業快速發展，
人類生活及交通獲得大幅的提昇，唯全球每天需消耗約 8 千萬桶的石油，使 得原油日漸枯竭，急需尋找替代能源，以因應未來能源缺乏所造成的危機。
根 據 國 際 能 源 總 署 的 統 計 目 前 全 球 能 源 主 要 來 自 石 油 (35%)、天然氣 (21.2%)、核能 (6.9%)、煤礦 (23.4%) 及再生能源 (13.5%) 等，其中石油的 蘊藏量預估在41 年內便會開採用盡，而天然氣、煤礦及鈾礦雖然情況稍佳，
但仍有用盡之時。所以目前世界各國無不竭盡全力積極開發可以替代石油的 其他能源，而生質能源為當前最具潛力的再生能源。再生能源中又以能源作 物為可以永續經營的能量來源，是未來生質能源利用推廣上的主要目標。
目前國外澱粉及醣類生質能源生產成本如表一所示，歐美生產成本相較 中國大陸低，其中以甘蔗 (巴西) 的生產成本最低，每公升燃料酒精生產僅 需6.6 元，而美國中西部的玉米燃料酒精生產成本需要 11 元，而歐洲以剩餘 或陳年庫存之小麥生產燃料酒精約需15.9 元，而產量及栽培面積較大的甜菜
用於燃料酒精生產的成本最高，約需17.3 元；至於中國大陸以甜高梁的生產 成本11.2 元/公升最低，而甘蔗及木薯需 14.2 元/公升 則次之，玉米需 19 元 又次之，而以早秈稻及陳年庫存米為原料，就原料成本需 21 元/公升最高。
由成本分析顯示生質酒精之生產成本因生產地點及作物不同，其差異相當 大，未來臺灣宜慎選作物及生產方式，方能提升燃料酒精生產的經濟效益。
表一、國外澱粉及醣類生質能源生產成本摘要表
歐 美 中國大陸
項目 成 本 項目 成本
玉米(美國) 11 元/公升 玉米及小麥 19 元/公升
甘蔗(巴西) 6.6 元/公升 甘蔗及木薯 14.2 元/公升
小麥(歐洲) 15.9 元/公升 甜高梁 11.2 元/公升
甜菜(歐洲) 17.3 元/公升 稻米 21 元/公升
國內甘藷及水稻生質能源生產成如表二所示，其中甘藷 1 公斤生產成本 約需4 元，8 公斤甘藷可生產 1 公升燃料酒精，每公頃甘藷可生產 3,750 公升 之燃料酒精，而生產1 公升甘藷酒精原料成本約需 32 元；而水稻 1 公斤生產 成本約需14 元，2.5 公斤稻米可生產 1 公升燃料酒精，每公頃稻米可生產 2800 公升之燃料酒精，而生產1 公升稻米酒精原料成本約需 35 元，由於生產分析 結果可知國內生質酒精生產成本相較歐美及中國大陸均高出許多，顯示國內 由於耕地面積、方式及作物別的不同，使得生產成本相對較高。然由於過去 甘藷及水稻的研究與栽培均以鮮食為目的，不論是品種、栽培管理方法及收 穫後處理均在高品質的要求下，造成生產成本居高不下，未來若能發展能源 甘藷及能源水稻 (高直鏈澱粉的秈稻)等高產品種，配合採行省工栽培模式來 降低50% 左右的生產成本，如此國內生質酒精的發展仍是具有相當高的可行 性。
表二、國內甘藷及水稻生質能源生產成本摘要表
項目 甘藷 水稻
原料成本 4 元/公斤 14 元/公斤
料源比率 8 公斤/公升 2.5 公斤/公升
公頃產能 3750 公升 2800 公升
公升成本 32 元/公升 35 元/公升 臺灣由於地狹人稠，可耕作面積相當有限，單位生產成本亦偏高，未來 宜積極降低生產成本，提升國內生質能源產業的競爭力，因應未來替代能源 發展所需，而生質能源降低成本主要可經由 1.生產設備改良及生產技術提 升。2.品種改良及栽培技術提升。3.副產物的開發與利用三個方面著手，其中 以農業領域應積極著墨於品種改良、栽培技術提升及副產物開發二項上。如 利用高產、高糖分、高油分、生育期短、抗病蟲性高且適應廣的品種改良及 栽培技術的提升是降低成本很重要的關鍵。唯國內生質能源的研究與生產起 步相對較晚，因此有關生質能源副產物的開發與利用的研究報告幾乎蹶如，
而國外對生質能源研究上亦僅強調能源轉換效率、技術及設備等相關課題，
對於副產物的利用僅著重於降低環境污染及能大量處理消耗副產物的庫存 等，甚少針對副產物的營養價值及利用性深入研究開發，造成相當的資源浪 費。臺灣由於能源作物生產成本偏高，如能有效利用生質能源副產物，對生 產成本的降低將助益良多 (林，2005)。
生質能源副產物之開發不但可以增加資源利用效率，減少有用資料的浪 費，開發有用副產品，更可以增加收益，進而降低能源生產成本，提升市場 競爭力，尤其是目前能柴油及酒精源生產過程均拌隨榨油後之植體廢渣、酒 糟 (粕) 及醱酵廢液產出，由於數量相當龐大，若未妥善處理及利用，將對 環境造成重大污染，為了減少環境污染，宜積極進行廢棄物的副產物的開發。
臺灣生質能源的開發朝向生質柴油及生質酒精，用於生質柴油生產之作 物諸如大豆、向日葵、油菜等油料作物，而生產酒精之能源作物大致為甘藷、
水稻、木薯、甘蔗及甜高梁等澱粉類及糖料類作物，這些作物在生質能源的 生產上主要以醱酵技術或以酵素將澱粉及糖分轉換成酒精，因此過程中應會
產生大量的酒粕及醱酵廢液等副產物。本文內容主要針對玉米、甘藷、水稻 及生質柴油上等生質能源副產物的利用情形進行介紹。
玉米生質酒精副產物的開發 一、乾燥玉米酒粕的利用
近年來美國將大量的玉米導向酒精生產，導致玉米及其生產土地價格上 揚，雖然目前尚未出現顯著的供需失衡現象，但未來的趨勢仍需要仔細觀 察，目前美國中西部是玉米酒精主要產地，當地大部分生質酒精工廠均以乾 式輾磨法生產酒精，而含可溶物乾燥玉米酒粕 (Distiller’s Dried Grain with Soluble, DDGS) 是生產玉米酒精的副產物。在乾式輾磨的過程中，平均每 1 公噸的玉米可以產生304 公斤（419 公升）的酒精、304 公斤的二氧化碳和 304 公斤的 DDGS。而因含可溶物乾燥玉米酒粕的產生必定拌隨著酒精產量 的增加而增加，因此 DDGS 的產量和燃料用酒精的產量關係密切；2005 年 美國含可溶物乾燥玉米酒粕的預估產量為700 萬公噸，但實際生產量為 830 萬公噸，較原先預估產能高出許多；而預計 2015 年美國含可溶物乾燥玉米 酒粕生產量將達到2,500 萬公噸。DDGS 產量逐年遞增，在用途上目前以飼 料利用為主，是相當優質的蛋白質飼料 (張和王，1998)，而如此巨大的產量 將成為飼料的未來明星，且由於大量玉米原料流入生質酒精製造利用，勢必 衝擊飼料和畜產業玉米原料的來源，而充分利用 DDGS 取代玉米原料的研 究將是未來重要的課題 (陳，2006；Shurson, 2003)。
由於玉米澱粉在發酵過程幾乎完全被轉換成酒精，只有約三分之一的乾 物質會殘留在副產品中，因此就營養成分而言，顯著的提高了三倍左右。不 過由於DDGS 會因玉米澱粉在發酵過程被分解的程度不同，醱酵中可溶物回 加酒粕的比率及乾燥過程等不同，其營養成分有顯著的差異， Harty 等人 (1998)在美國中西部九個燃料用酒精生產廠長期的採樣分析結果顯示，不同 工廠所生產的DDGS 營養成分有顯著的差異，因此如何確保或穩定 DDGS 的 品質表現，將成為未來玉米酒精生產副產物利用性的影響關鍵，一般而言，
DDGS 含有約 87% 以上的乾物質，其中有約 30% 以上的粗蛋白 (郭和王，
2005；陳，2006)，10% 左右的脂肪及大量的纖維成分 (NRC 1989; NRC 2001)。而 DDGS 中的粗蛋白是反芻動物很好的蛋白質與能量來源 (Larson, 1993; Lodge et al., 1997a; Lodge et al., 1997b)，脂肪及纖維的消化率亦相當高 (Chen et al., 1999; Schingoethe et al., 1999)，因此 DDGS 不但可提供反芻動物 優質的飼料來源，取代完全混合日糧中部分的大豆粕、玉米粉、蒸煮壓片玉 米、和烘焙全脂豆粉等，提供作為飼育乳牛利用 (陳，2006； Linn and Stock, 1996)。另外在供應猪 (王和周，1997)、家禽、狗及魚的飼料應用 (楊和秦，
2003) 上亦不錯的效果，唯須根據不同的動物特性與酒粕的營養成分差異，
搭配適當的其它物料配方及比率，如此方有較佳的效益出現。
二、玉米油副產品的開發
玉米油是玉米原料生產酒精的副產品之一，目前常利用兩種方法進行，
一是從玉米原料中將胚芽取出，再從胚芽中壓榨萃取出油脂來，另一種方式
一是從玉米原料中將胚芽取出，再從胚芽中壓榨萃取出油脂來，另一種方式