以哥倫比亞農業剩餘資材為平台,開創循環生質經濟合作潛力

Laura Nathalia Sánchez-Rivera, Viviana Sanchez-Torres

哥倫比亞桑坦德工業大學化學工程學院(Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia)

中文譯者:台灣大學環境工程學研究所 于昌平教授

Viviana Sanchez-Torres教授是台灣大學環境工程學研究所訪問教授,後學在和她交流後發現我們對於南美洲哥倫比亞的了解甚少,並且存在很多刻板印象,也缺乏交流管道去認識哥倫比亞,因此特別邀請Viviana Sanchez-Torres教授及她的學生撰文介紹哥倫比亞的農業剩餘資材情況給台灣的相關專業人士,以促進我們對於南美哥倫比亞的了解,推動雙邊合作交流。原文為英文,後學取得Viviana Sanchez-Torres教授同意,藉助網路Google Gemini工具將文章翻譯成中文,閱讀後並進行少許文字調整,以下為全文。

哥倫比亞是全球生物多樣性第二豐富的國家,擁有超過63,000種已知物種。其熱帶地理位置與多樣的地形,孕育出非凡的生物多樣性,其中鳥類與蘭花的物種多樣性位居全球之冠,植物多樣性則名列世界第二。這份豐厚的自然資產也支撐著國家農業的發展,成為國家經濟、農村就業與區域發展的核心基石。

相較於臺灣,哥倫比亞的農業活動規模相當龐大。哥倫比亞每年耕作面積高達數百萬公頃,而臺灣的耕地面積則應未滿一百萬公頃。此外,哥倫比亞的熱帶氣候使其全年大部分時間皆能進行農業生產。因此,當地產生了大量的農工業剩餘資材(agroindustrial residues),尤以甘蔗、油棕(oil-palm)與咖啡等產業鏈為最。這些剩餘資材包括蔗渣、濾餅、甘蔗廢液(vinasse)、空果串、纖維、果殼、果皮果肉與果膠黏液(mucilage)。

儘管這些資材常被視為低價值的副產品或廢棄物,但對哥倫比亞的循環生質經濟而言,它們卻是極具價值的資源。2019年,哥倫比亞頒布《國家循環經濟戰略》(National Circular Economy Strategy),積極推動資源循環閉環、技術創新、產業共生與新商業模式,其中「生物質」(Biomass)正是六大優先資源流之一。該戰略亦鼓勵政府、產業、大學與公民社會之間的合作,並配合生產者責任延伸及逐步淘汰特定一次性塑膠等配套措施。

甘蔗產業是哥倫比亞農工業循環生產中最成熟的典範之一。甘蔗加工過程中會產生蔗渣、濾餅、糖蜜與甘蔗廢液。蔗渣被廣泛用於汽電共生與造紙;糖蜜可用於生質乙醇生產;濾餅則被納入堆肥與土壤改良劑中。甘蔗廢液可用於灌溉施肥(fertigation)與堆肥,部分工業創新計畫更進一步將其濃縮或乾燥,製成易於運輸的肥料及建築材料。這些應用展示了如何從單一農業產業鏈中,同時獲取能源、燃料、紙張、肥料及其他工業產品。

哥倫比亞是全球第四大棕櫚油生產國。棕櫚油加工過程會產生空果串(empty fruit bunches)、中果皮纖維(mesocarp fibre)、棕櫚核殼(palm-kernel shells)以及棕櫚油廠廢水(POME),且大部分剩餘資材皆集中於榨油廠。纖維與果殼多用於熱能與電力共生,空果串則可進行堆肥、轉化為生物炭(biochar),或作為生質材料的原料。液態廢水則可透過厭氧消化(anaerobic digestion)進行處理,以產生沼氣並回收養分。這些途徑展現了在同一個農工業系統中,整合能源生產、廢水處理與資材回收的巨大潛力。

咖啡產業則呈現出另一種面向,因為其剩餘資材廣泛分散於眾多小農之間。咖啡加工會產生果皮果肉、果膠黏液、內果皮(parchment)、外殼與廢水;在取得商業咖啡豆之前,收成的果實中有將近 90% 會成為副產品。雖然若處理不當,這些剩餘資材可能會造成環境問題,但它們同時富含養分、纖維與生物活性化合物。咖啡果皮果肉除了可用於堆肥,還能透過黑水虻幼蟲(black soldier fly larvae)轉化為有機肥料與昆蟲蛋白。哥倫比亞的大學、研究中心與企業更進一步探索從咖啡剩餘資材中萃取抗氧化劑,以及生產添加劑、生質複合材料與紡織品,充分展現了其在傳統與高附加價值應用上的雙重潛力。

綜觀這三大產業,呈現出不同層次與模式的循環發展:甘蔗展現了以汽電共生、乙醇、造紙與養分循環為核心且相對成熟的系統;油棕提供了規模龐大且高度集中的資材,能支援能源、廢水處理與生質材料的整合系統;咖啡則示範了如何將與小農緊密相關的分散式剩餘資材,轉化為肥料、生物活性成分與創新材料。

儘管取得了這些進展,推動更廣泛的實踐仍面臨技術、物流與經濟層面的挑戰。生物質的化學組成會隨作物種類、氣候與加工條件而異,而高含水率、低體積密度以及分散生產的特性,增加了收集、儲存與運輸成本。這些挑戰在哥倫比亞的山區尤為顯著—狹窄且難以通行的山路限制了龐大剩餘資材的運送。因此,推動在地初級加工、建立可靠的特性鑑定、制定品質標準、構建協調的供應體系,以及進行模場試驗(pilot-scale demonstrations),皆是不可或缺的關鍵。

因此,哥倫比亞與臺灣之間應能透過優勢互補的合作,加速生物質的加值利用。哥倫比亞擁有豐富且多樣的生物質資源、在地經驗與適合進行模場示範計畫的條件;而臺灣則在生物技術、先進材料、程序控制、精密製造及資源高效利用技術方面具備卓越專長。因此,如果雙邊的大學、企業與政府組織共同合作,將能大力支持技術開發、商業化應用,並建立長期的合作夥伴關係。例如雙邊的大學可透過共同研究、技術在地化改進,以及培訓研究人員、工程師與操作人員,將這些優勢緊密連結。這樣的合作將能強化哥倫比亞的研究與產業量能、創造全新價值鏈,並為農村地區帶來發展契機。對臺灣而言,則能獲取新型生質物原料、測試環境以及進入拉丁美洲市場的潛在機會。

因此,哥倫比亞的農工業剩餘資材不應僅被視為廢棄物管理的挑戰,更應被視為雙方共同創新的戰略資源。透過結合哥倫比亞的生物質潛力與臺灣的技術實力,雙方將能攜手推進循環生產、創造高附加價值產品,並在全球生質經濟中提升戰略地位。

精選圖片來源:https://www.pexels.com/

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