臺灣博碩士論文加值系統

　　目前比較有希望降低大氣中的二氧化碳方法之一，就是以低溫熱烈解（焙燒）的方式將生質物炭化製成生物炭(biochar)，即將二氧化碳固存於土壤中。本研究目的，首先依TRIZ(萃智)法則自行研發小型生物炭爐，再以液化石油氣為能量來源進行生物炭焙燒，最後是本爐之生態分析。由TRIZ矛盾矩陣得知，爐體以球型為最佳；焙燒實驗結果証實焙燒農業廢棄物的固碳效益，如樟木(Cinnamomum camphora (L.) Presl)的固碳量與排碳量比之平均值為1.50、麻竹(Dendrocalamus latiflorus Munro)為1.40，而稻稈(Oryza sativa)則為0.61；本爐之生態分析結果顯示，其生命週期共消耗1,145,069百萬焦耳(MJ)的能源，其中使用(焙燒)階段有1,142,799 MJ(佔99.8%)；且零碳排放之生質能比石化燃料有更低的溫室效應。建議後人針對非有害物質與空氣排放資源化之可行性進一步研究。

　　One of the promising ways to reduce the atmospheric carbon dioxides is to produce biochar through mild thermal pyrolysis (torrefaction) of biomass, which will sequester and store carbon in the soil. Therefore, this study aimed firstly to make a biochar stove using TRIZ rules, followed by the analysis of torrefaction using liquid petroleum gas, and lastly the production of eco-report of the stove. The TRIZ matrix indicated that the best shape of the stove is sphere. The experimental results confirmed the carbon sequestration effect by torrefaction of agricultural waste, for example, the average of ratio of biochar to fuel in terms of Co2eq. was 1.50 for camper wood (Cinnamomum camphora (L.) Presl), 1.40 for bamboo (Dendrocalamus latiflorus Munro), and 0.61 for loosely-packed rice straw (Oryza sativa). Eco-report of the stove was also given, showing that 99.8% of energy, 1,142,799 MJ out of a total of 1,145,069 MJ, was identified at use phase of the life cycle; and the greenhouse effect from the carbon-neutral biomass is far smaller than that from the fossil fuel. Further study could focus on the feasible resourcing of the non-hazardous waste and air emissions.

中文摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 ix
圖目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 4
1.4 論文架構 4
第二章 文獻探討 6
2.1 全球暖化 6
2.1.1 溫室效應與溫室氣體 6
2.1.2 溫室氣體排放現況 10
2.1.3 全球暖化的影響 18
2.2 生質能源與生質物焙燒 23
2.2.1 定義與來源 23
2.2.2 生質能源的特性 24
2.2.3 生質能的應用技術 26
2.2.4 生質物焙燒技術 28
2.3 二氧化碳的封存技術 30
2.3.1 CCS技術 30
2.3.2 二氧化碳之生物固定法 34
2.4 生物炭 39
2.4.1 生物炭之源起 40
2.4.2 生物炭對於土壤與作物生長之影響 41
2.4.3 生物炭爐型介紹 43
第三章 實驗與方法 49
3.1 使用爐具 49
3.1.1 灰化爐 49
3.1.2 小型生物炭爐 50
3.2 使用材料 52
3.3 焙燒方法 58
3.3.1 灰化爐焙燒製成生物炭 58
3.3.2 自製生物炭爐焙燒製成生物炭 59
3.4 試驗儀器 61
3.5 分析方法 64
3.5.1 小型生物炭爐之設計分析 64
3.5.2 生物炭之資料分析 68
3.5.3 小型生物炭爐之生態分析 70
第四章 結果與討論 72
4.1 小型生物炭爐之設計結果與討論 72
4.2 資料分析之結果與討論 76
4.2.1 焙燒製成生物炭之溫度 76
4.2.2 炭收率 84
4.2.3 含水率 88
4.2.4 收縮率 92
4.2.5 碳排放量與固碳量 95
4.3 小型生物炭爐之生態分析結果 101
第五章 結論與展望 110
5.1 結論 110
5.1.1 小型生物炭爐之設計 110
5.1.2 灰化爐與小型生物炭爐焙燒製成生物炭 110
5.1.3 小型生物炭爐之生態分析 111
5.2 展望 112
參考文獻 114
附錄一 TRIZ 39項工程參數 121
附錄二 TRIZ 40項發明原則 124
附錄三 TRIZ矛盾矩陣表 129

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