蔡文田
國立屏東科技大學農學院生物資源博士班
一、前言
一般而言，農業生產範疇包括農作、林業、水產、畜牧等事業活動，對於糧食的穩定供應、生態的平衡復甦、人類的醫藥保健、能源的永續維持等之貢獻相當大，然而於農業生產或作業活動中除產出標的農產品外，難免會衍生出農業廢棄物，或稱農業廢料、農業剩餘資材，例如農作物(農糧)生產衍生稻草與稻殼、林業生產衍生邊木與木屑、漁業生產衍生蚵殼與魚鱗、牧業生產衍生糞料與沼渣。依農業廢棄物性質約可分為下列兩大類：
可分解性：如稻稈、落果、樹枝等；可分解性廢棄物多可在田間待其自然腐化，回歸於自然界土壤中，作為肥料、飼料原料等進行循環再利用。
非分解性：常見者多為塑膠資材，如膠膜、綑綁繩、漁網、包裝容器等物品類；上述廢棄應妥善集中再交給合格之廢棄物清除處理單位，若露天燃燒而違反規定者可依法開罰。
由於可分解性農業廢棄物通常具有可資源化與能源化之性質，故農業、經濟與環保相關單位通常會輔導這些農業生產剩餘資材進入農業生態養分循環系統中再利用或進行能源回收處理，惟此類處理、再利用或處置易造成許多的環境污染問題，包括空氣污染(臭味或惡臭)、飲用水及地下水污染、土壤污染、溫室氣體排放等，甚至透過生態循環鏈結而影響到食品安全及人體健康。近年來，由於人類活動對自然環境體系造成巨大的影響，導致諸多與氣候變遷(或全球暖化)相關之健康、糧食、水資源、社會、土地(或土壤)等面相衝擊，故聯合國於西元 2015年通過2030永續發展議程，提出17項全球邁向永續發展的核心目標(Sustainable Development Goals, SDGs)，其中有一半以上與農業相關。國內於此同時，環保、農業與經濟部會也因應此國際趨勢，遵循自然資源循環永續利用之原則，訂定相關農業廢棄物再利用法規，促使業者採取生物經濟、循環經濟、有機農業、智慧農業等新農業生產方式，進而積極面對後京都議定書COP26中2050年淨零碳排目標之具體作為。國內亦於今(2022)年3月底公告「臺灣2050淨零排放路徑」，其中與農業有關之關鍵議題，包括自然碳匯、生質能與資源循環。
二、農業廢棄物產生量及再利用(或妥善處理)現況
從農委會農業統計資料查詢中之「綠色國民所得帳農業固體廢棄物」，其中農業廢棄物分為生物性農業廢棄物及非生物性農業資材廢棄物，前者包括農產廢棄物、漁業廢棄物、畜產廢棄物、批發市場廢棄物及食品加工廢棄物，後者包括農產資材廢棄物、漁產資材廢棄物、畜產廢棄物、批發市場廢棄物及食品加工資材廢棄物。表1為近2年(2020-2021)生物性農業廢棄物之產生量統計(單位：公噸)，顯示國內大宗的農業廢棄物年產量約500萬公噸，主要為作物(農糧)生產衍生稻草(稻稈)與稻殼、菇類種植衍生廢太空包(廢菇包)、牧業飼養衍生禽畜糞、漁業養殖衍生蚵殼；表2為2021年各種農業廢棄物妥善處理方式及數量統計(單位：公噸)，顯示這些農業廢棄物妥善處理方式多為就地翻耕製作有機堆肥(提供土壤肥力)、作為飼料(飼養動物)、提供農工業有用之原物料，例如稻殼再利用為禽畜舍/倉庫墊料、育苗栽培介質、飼料或飼料原料等，而稻草(稻稈)多再利用為作物栽培覆蓋或就地翻耕掩埋，但也有不少比例為就地焚燒掩埋，如此作法將造成木質纖維素等天然資源浪費及空氣品質劣化。
表1.國內近2年(2020-2021)生物性農業廢棄物之產生量統計1
年份20202021 總計(公噸)25,338,4335,069,037農業廢棄物(生物性)5,233,4084,967,023 農產廢棄物2,257,3622,460,717 稻殼350,146312,174 稻蒿1,750,7291,560,870 廢棄菇包156,487175,975 果樹枝條247,396248,282 竹筍園剩餘殘體171,372163,416 漁產廢棄物118,73499,312 牡蠣殼118,73499,312 畜產廢棄物2,397,4972,369,246 禽畜糞2,272,4542,265,234 畜禽屠宰後廢棄物78,27456,437 死廢畜禽46,76947,575 批發市場廢棄物23,51221,189 果菜殘渣21,33118,433 花卉殘渣6551,076 漁產殘渣1,5261,680 食品加工廢棄物17,53516,560
資料來源：行政院農業委員會農業統計資料查詢下載區
包含生物性農業廢棄物與非生物性農業廢棄物，後者為農產廢棄物之塑膠膜(布、網、盤)及廢棄菇包塑膠袋、水產養殖廢棄物、批發市場廢棄物之果菜廢棄包裝/花卉廢棄包裝/漁產廢棄包裝、食品加工廢棄物。
表2.國內2021年生物性農業廢棄物之妥善處理量統計1
總計
就地翻耕掩埋
作物栽培覆蓋
焚燒/掩埋
倉庫墊料
育苗栽培介質
堆肥
飼料/飼料原料
禽畜舍墊料
薪材/燃料
資源回收
化製原料
其他
生物性農業廢棄物
4,966,785
1,710,066
156,000
19,507
53,437
103,165
2,547,753
101,672
78,980
71,800
2,680
96,659
25,064
農業廢棄物
2,460,717
1,710,066
156,000
12,056
53,437
83,303
235,947
44,017
78,980
71,800
–
–
15,109
稻殼
312,174
29,032
56,503
31,842
44,017
78,980
71,800
稻蒿
1,560,870
1,298,368
156,000
12,056
24,405
26,800
28,130
15,109
廢棄菇包
175,975
175,975
果樹枝條
248,282
248,282
竹筍園剩餘殘體
163,416
163,416
漁產廢棄物
99,312
–
–
–
–
19,862
14,318
55,200
–
–
–
–
9,932
牡蠣殼
99,312
19,862
14,318
55,200
9,932
畜產廢棄物
2,369,007
–
–
5,148
–
–
2,266,200
–
–
–
1,000
96,659
–
禽畜糞
2,265,000
2,264,000
1,000
畜禽屠宰後廢棄物
56,437
4,778
51,659
死廢畜禽
47,570
370
2,200
45,000
批發市場廢棄物
21,189
–
–
2,303
–
–
15,225
1,958
–
–
1,680
–
23
果菜殘渣
18,433
1,227
15,225
1,958
23
花卉殘渣
1,076
1,076
漁產殘渣
1,680
1,680
食品加工廢棄物
16,560
16,063
497
資料來源：行政院農業委員會農業統計資料查詢下載區
三、農業廢棄物再利用相關法規
依據「廢棄物清理法」對廢棄物再利用之定義為：「 做為原料、材料、燃料、填土或其他經中央目的事業主管機關認定之用途行為，並應符合其規定者。」近年來政府已於一般廢棄物處理方式法規中增加能源回收，意指一般廢棄物具有生質能、直接利用或經處理產生能源特性，供進行再生能源利用之行為。基於「廢棄物清理法」第39條之法源，農委會據以公告「農業事業廢棄物再利用管理辦法」，目前計有11項國內大宗農業廢棄物公告其再利用方式(如表3所示)，大致上可分為四大方向，依其價值性高低為原料、飼料、肥料及燃料，由表3可知農業事業廢棄物大多可再利用為有機質肥料，其相關規定尚須符合「肥料管理法」所規範的「肥料種類品目及規格」，即第五種有機質肥料類。
表3.農業事業廢棄物再利用種類及方向一覽
編號再利用種類用途1禽畜糞有機質肥料之原料或栽培介質之原料再生能源之原料或燃料2農業汙泥有機質肥料之原料或栽培介質之原料植種污泥3菇類培植廢棄包有機質肥料之原料或栽培介質之原料再生能源之原料或燃料4羽毛飼料之原料(但不得作為反芻動物之飼料原料)有機質肥料之原料羽毛製品5畜禽屠宰下腳料飼料之原料 (但不得作為反芻動物之飼料原料)有機質肥料之原料再生能源之原料或燃料6死廢畜禽飼料之原料 (但不得作為反芻動物之飼料原料)有機質肥料之原料再生能源之原料或燃料7廢棄牡蠣殼牡蠣殼壓碎後可作為飼料用礦物質補助飼料之原料牡蠣殼粉碎後可作為肥料之原料8果菜殘渣有機質肥料之原料直接供畜禽食用再生能源之原料或燃料9豬毛飼料之原料 (但不得作為反芻動物之飼料原料用途)有機質肥料之原料豬毛製品10花卉殘株及栽培介質有機質肥料之原料或栽培介質之原料再生能源之原料或燃料11破蛋殼或孵化廢棄物有機質肥料之原料
此外，經濟部能源局依據「再生能源發展條例」第9條規定，每年審定公告再生能源發電設備生產電能之躉購費率；表4為自2010年來有關生質能源發電之躉購費率，可分為廢棄物發電與生質能發電(又分為無厭氧消化設備及有厭氧消化設備)，其中於2017年有大幅調整，以促進生質能發電系統之設置。另一方面，為增加生質能發電之裝置容量，特於2022年的生質能發電之躉購費率中新增「農業廢棄物」躉購費率為每度5.1407元，高於一般廢棄物及一般事業廢棄物發電之躉購費率(每度3.9482元)；此外，正修訂「再生能源發展條例」，鼓勵相關產業餘料(如農業廢棄物)，可就近做生質能發電利用，減少料源集運所造成環境效應與成本。
表4.歷年來生質能源發電之躉購費率
年份廢棄物發電生質能發電農業廢棄物發電20102.08792.061520112.68752.1821
年份廢棄物發電無厭氧消化設備有厭氧消化設備農業廢棄物發電20122.82402.33022.699520132.82402.46522.801420142.82402.50533.251120152.82402.63383.380320162.94392.71743.921120173.98392.60005.008720183.89452.57655.016120193.89452.57655.087420203.94822.68715.117620213.94822.68845.117620223.94822.80665.18425.1407
四、農業廢棄物再利用成功案例
過往，已有許多農業廢棄再利用成功的案例；近年來在政府推動循環經濟、永續發展目標與溫室氣體減排政策引導下，已有一些跨部會循環經濟合作典範與國營事業於農業廢棄再利用產業化實績。以下簡述二個成功案例：
畜牧糞尿資源化再利用畜牧業豬糞尿一直是河川污染及環境惡臭的主要元兇之一，但事實上此種廢液含有許多的土壤營養元素，為配合有機農業、生質能沼氣發電與農業事業廢棄物再利用之政策下，環保署、農委會與經濟部進行跨部會循環經濟之合作，首先從法令面(尤其是「水污染防治法」)進行修訂，然後提出一些誘因，促使養豬業者採行創新的作法(如圖1所示)。
廢棄牡蠣殼高值化再利用貝殼類養殖除占台灣水產業產值約1/4外，其實此種生物類似綠色植物具有強大固碳作用，即牡蠣在成長過程中可將游離態的碳酸根(來自大氣中二氧化碳)固化成碳酸鈣而沉積在貝殼中。依據2021年主計處綠色國民所得帳農業固體廢棄物統計資料，牡蠣殼是目前台灣生物性漁業廢棄物中產量最多者，每年超過10萬公噸(表1)，其主要成份為碳酸鈣(CaCO3)，故於農委會「農業事業廢棄物再利用管理辦法」中列為再利用種類之一(表3)，其用途為經壓碎後可作為飼料用礦物質補助飼料之原料或作為肥料之原料。有鑑於傳統上工業所使用的碳酸鈣皆源於採掘石灰礦質岩而來的，不僅會破壞山林環境且耗能高排碳；國營事業台糖公司嗅此循環經濟商機，於2020年底建置一套牡蠣殼再利用鍛燒系統，使用天然氣燃燒，且鍛燒升火設備採用變頻設計，產製氧化鈣(CaO)產品；換言之，該公司位於台南市永康工廠係以省能源、低污染產製「蚵殼粉肥料」及「蚵殼粉飼料」，預計一年可回收5萬公噸的廢蚵殼，不僅有效解決雲嘉南地區養蚵業所衍生而來的環境問題，更可拓展其加工製成碳酸鈣與氧化鈣的多元高值應用(包括高單價生技材料或保健食品)，為水產養殖業創造新的商業模式，成為實踐「循環經濟」及「新農業」之典範。
圖1.畜牧糞尿資源化(再利用)之創新作法流程(環境保護署全國畜牧糞尿資源化網站)
五、結語
近年來，氣候變遷減緩(Climate change mitigation)及永續發展目標(Sustainable development goals)的政策，使得生物經濟、新農業、循環經濟、綠能科技等跨領域創新產業成為產官學研界推動亮點。本文針對國內將近500萬公噸的農業剩餘資材提出其再利用之技術發展及示範推廣芻議，首先提出國內外政策與法規趨勢對於農業剩餘資材再利用之契機及挑戰，以及彙整國內農業剩餘資材產生量與再利用現況，然後討論這些本土生物資材特性對其再利用限制，以及現階段再利用技術發展優劣，最後藉由一些國內實廠或模場規模案例作為農業剩餘資材再利用示範推廣之芻議。綜論農業廢棄物之循環再利用是有機會在國內創造出一個具有負碳排之高附加價值生物精煉產業(Biorefineries)。
作者簡介
蔡文田 特聘教授
主要研究方向為生質廢料再利用、生質能源技術開發、多孔材料製備、液相吸附與界面研究、生質能源政策分析