有機廢棄物高速生物處理技術簡介

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環境保護產業為經濟發展後始積極開始之產業，故生物技術應用在環境保護上亦為近代之事。生物技術的涵蓋層面非常廣泛。廣義而言，是指利用生物程序、生物細胞、代謝產物，以製造產品或改良傳統製程，提升人類生活素質之科學技術。就技術層面而言，生物技術包括最早的傳統釀造技術、發酵技術及近年來所發展的新生物技術，如組織培養、細胞融合、遺傳工程、DNA重組等。就應用層面而言，生物技術可應用於醫藥、農藥、食品、環保、海洋、化工等產業。

由於環境品質的日益惡化，地球環境問題也日漸受到大眾的關切。全世界均已體認必須加緊腳步解決污染以改善環境。採用生物技術解決環境問題，以扭轉此一局面，是許多可能的行動方案之一，亦為最具未來性之方法。

近年來，生物技術在環保的應用已有許多成功的例子，包括安全性較高的微生物生物製劑的開發，利用微生物去除環境中的毒性物質與重金屬之生物復育，以及偵測病原微生物的基因探針等。在處理有機廢棄物方面，堆肥好氧發酵為目前最普遍之生物技術應用；相對而言，厭氧技術因為其初設及技術的門檻較高，所以有機廢棄物以厭氧發酵處理的比例較低。

蔬果殘渣、廚餘之高速生物消化處理作業，即於廢棄物經配比並將其置於最有利之生物生長環境中，使其對有機廢棄物產生快速之發酵分解作用，而高酵厭氧發酵系統即是扮演微生物分類培養控制之技術，將有機廢棄物之發酵分解時間控制在四至六天內，並分解成優良的有機肥份，其技術特點包含：

●系統控制採全自動化，使所有操作程序得以穩定控制。

●妥善選擇及規劃處理系統，可配合有機廢棄物產量調整設計。

●因屬厭氧發酵，故採全密閉式設計，從入料開始調節配比、粗碎、輸送、溫控、發酵、脫臭、攪拌、加熱全程密閉自動化控制，促進有機肥料品質之穩定。

生物轉化之於廢棄物處理，其目的是將廢棄物中有機成分轉換為穩定之產物。都市廢棄物通常足夠供應化學異營微生物之營養以利轉化為穩定之堆肥，都市廢棄物應用生物轉化的方法大體可分為好氧轉化與厭氧轉化及水解發酵等方法，這些生物轉化需前處理將粒徑減小，分離有機物或其他雜質，且需要維持生物系統之動態平衡，並限制極低濃度之重金屬、氨、硫化物及其他有毒物質等之存在，以免毒害微生物的情況發生。

果菜殘渣之厭氧分解是由許多種厭氧生物一起作用將有機成分轉化成安定最終產物。首先有生物專司將有機聚合物及脂肪水解成基本物質，如脂肪酸、單醣、胺基酸等物質。第二群厭氧生物將第一群厭氧生物之產物發酵為中間產物如有機酸，常是醋酸。這類作用之微生物稱為酸化菌(acidogens)或酸形成者(acidformer)。第三群微生物將由前步驟形成之氫及醋酸轉化成甲烷氣及二氧化碳。

果菜殘渣厭氧發酵處理，係於四到六日的時間之內，將廢棄物中各種易造成公害的成分加以分解，由生物消化中碳：氫：磷比例可高至100：100：1，極適合與多種有機廢棄物調配進行，分解成外觀及氣味較佳之高養份有機固肥及液肥。

發酵製程中，厭氧發酵製程因菌種的厭氧特性，故原料自進入處理設備至產品產出，其中間過程均於密閉空間中進行，故一般發酵過程中最易產生的臭味將不存在，另液體部分亦全數成為產品之一環，無廢水產生，自身產生的甲烷氣體足以供給全廠用電需求，為潔淨之能源，故厭氧發酵處理製程為所有廢棄物處理程序中對環境影響最小的一種。

厭氧發酵製程之基礎產品包含固態有機肥料、液態有機肥料及甲烷氣等項。市面上高價的健康食品常標榜內含可抗癌、防老化的抗氧化劑，依台灣中央研究院與工業技術研究院的研究報告顯示，蔬果廢棄物經厭氧發酵後之固渣含有高量抗氧化物質，可以發展出有機美容及抗癌食品等產品。 將有機蔬菜廢棄物的固渣部分經離心、冷凍、乾燥處理後，在水相萃取物、甲醇萃取物及正己烷萃取物中，含有大量抗氧化物來源的成分如porphyrin、花青素、類黃酮素、多酚類、單寧等，這些物質的含量遠高於未經厭氧發酵處理前的新鮮蔬果廢棄物，顯示厭氧發酵處理後有濃縮作用，濃縮倍數低則數倍，高則超過三百倍，固渣物質可能主要來自蔬果廢棄物的濃縮作用，其次則來自厭氧菌的生化轉換物質。因此，將原有處理技術規劃與生物醫學工程相結合，將使產品推向更高的生物技術層次，增加市場獨占能力及投資收益。

高速厭氧發酵處理有機廢棄物在歐美及日本等國家的應用，主要以產出有機肥料為主，透過高價的有機肥生產，除減少化學肥料應用，降低土地傷害外，更能使有機廢棄物得到妥善處理，進一步進入生物系中循環使用，國內的應用雖然尚未實際開展，但與生物科技技術的結合共同開發新的產品，如進一步研發出高抗氧化劑等，將使其未來發展更具前景。

探討資源回收議題的人，都了解廢棄物其實只是時空錯置的資源，亦即只要找到對廢棄物具有需求的地方，廢棄物即可發揮其資源價值。廢紙、廢鐵鋁即是目前最佳的案例。然而廢棄物的資源化，應避免在找到其具經濟價值位置前，以「資源化」為理由，投入大量的行政資源或新能源，將其由廢棄物變成另一種型態的廢棄物，則失去資源化的意義。（張晏玲）