為提供發酵廢棄物酒糟作為釀酒製程燃料的使用，本研究以高粱酒糟為原料，於不同炭化溫度條件下製成酒糟炭，混合畜產廢棄物-牛糞，並設計不同酒糟炭/牛糞混合比例及磚體密度，經冷壓研發成生質燃炭磚。除測定高粱酒糟、酒糟炭、生質燃炭磚之相關性質，更藉由元素分析、熱分析及熱值等評估，以探討生質燃炭磚作為酒廠鍋爐燃料之可行性。 高粱酒糟之碳及氫元素含量分別為42.80及8.19 %，全纖維素、木質素及乙醇甲苯萃取物分別為47.69、24.75及9.24 %，熱值約為14.85 MJ/kg。牛糞之碳及氫者為40.61及5.73 %，全纖維素、木質素及乙醇甲苯萃取物等為58.55、31.93及11.79 %，熱值則為12.34 MJ/kg。各製成酒糟炭之收率隨著炭化溫度及持溫時間增加而減少，為28.68-31.28 %，而酒糟炭者之碳及氫元素含量為73.25及1.54 %，熱值介於21.01-21.96 MJ/kg間，可知經炭化製備成酒糟炭之碳元素及熱值均有顯著增加，但各炭化溫度間之製備者差異並不顯著，因而採用炭化溫度300°C製備之酒糟炭作為生質燃炭磚之研發。 由TGA分析可知，高粱酒糟於200-400°C階段的重量損失極為顯著，主要係為全纖維素與木質素之熱分解，而酒糟炭炭化溫度300°C者為490-650°C，顯示酒糟炭因炭化造成有機物燒失，提高其熱分解之溫度，又兩者之焦炭殘留率各為3.03及4.56 %。DSC分析可知，高粱酒糟、酒糟炭皆於溫度140-150°C時之放熱程度最大，且製備成炭者持續放熱較高。以范克雷維倫分析又知，高粱酒糟經炭化後之O/C、O/H比值下降，即酒糟炭可降低熱分解過程之損失，其可趨近於煤炭等，上述顯示高粱酒糟透過炭化過程，可轉化成具潛力之燃料。 不同酒糟/牛糞混合比例及磚體密度之生質燃炭磚的性質可知，以炭化溫度300°C製備之酒糟炭混合牛糞，並以高粱酒糟炭/牛糞比例為80/20-85/15 %者為較佳之製備條件，其灰分為9.21-11.38 %，pH値呈弱鹼性，約為7.15-7.65，並與酒糟炭製備之炭化溫度有關，且長度、寬度及厚度之回彈率分別為0.0-3.2、0.0-2.3及0.0-22.2 %；又酒糟炭之熱值效應、生質燃炭磚能源收率及能源密度各為41.5 %、43.86 %及1.41。此外，各生質燃炭磚之熱值以極值理論、杜龍公式及實際採樣等方法分別進行評估，其結果依序為17.16-21.87、20.49-22.62及20.01-20.78 MJ/kg，可知三者所評估之生質燃炭磚的熱值相近，而酒廠鍋爐燃料柴油之熱值為46.20 MJ/kg。顯示，本研究較佳條件製備之生質燃炭磚可達到酒廠鍋爐化石燃料用約一半之熱值。 因此，高粱酒糟製備成酒糟炭，並以牛糞混合研發成生質燃炭磚具有作為酒廠鍋爐燃料之生質能源的潛能。 |