2020年09月25日
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竹子做為國產材,除了固碳一級棒,還有哪些你不知道的應用?

衛生紙價格之亂引發消費者搶購熱潮,也牽引出臺灣木材長期依賴國外、難以掌控價格的窘境,為了提升現在不到1%的木材自給率,2016年農委會曾委託林業試驗所進行「林業振興計畫」,希望5年內國產木材能達到3%,除了調查人工林,林試所發現,臺灣219萬公頃森林中,竹子就佔了11%,要提升木材自給率,勢必不能忽略竹產業。

今年1月甫上任的林業試驗所長張彬,過去曾在林務局花蓮林區管理處服務,對於竹材利用觀察深入,接受《農傳媒》專訪時表示,竹子固碳功能比一般木材還要強,孟宗竹每年每公頃可固碳47.36公噸,一般林木約7.45到14.9公噸,但是竹材定期更新利用才能發揮固碳和商品價值,必須「存三去四不留七」:三年生的竹材要留下來,四年生的伐除利用,以利新生竹成長,第七年竹材老了,品質變差,不能再留。

臺灣竹子彈性好,從1960年代就被日本指名作為竹劍材料,但缺點是生產成本高,難以和中國、印度的竹子競爭。張彬認為,臺灣竹材利用必須走高端、高科技市場,林試所正研發透過奈米科技、將竹子製成竹粉、竹材纖維、竹材紙漿、竹材抽出物等等,以應用在3D列印、服飾、食品、保健產業等。

為了因應市場需求,重建前端產業鏈是當務之急,林試所已盤點臺灣四大竹林生產潛力區約3萬6千公頃,仿照農業生產專區的概念,發展地方產業,以機械化降低成本,提高竹子競爭力。要如何規劃與進行?農傳媒專訪林試所長張彬與竹材研究員林裕仁與何振隆,來談臺灣竹材的應用潛力。

臺灣桂竹彈性好,製成的竹劍深受日本人歡迎,林試所長張彬也是用臺灣本土桂竹竹劍。

竹子固碳能力比木材強,適當砍伐才能生生不息

問:林試所之前曾研究,竹林有固碳作用,可協助減緩溫室效應,可否跟我們介紹一下林試所的研究,竹林對於環境氣候有哪些效益?

張彬:根據第四次全國森林資源調查統計資料,全臺森林有219萬公頃,竹子佔了11%,大概25萬7千公頃左右,由南到北、平地到3000公尺都看得到,生命週期數十年或更久,以森林資源來講,竹子如何應用非常重要。

經營竹林有個重要概念「存三去四不留七」,竹子生長到第四年就已經快接近老年,七年就老年了,所以竹子生長三年要存下來,第四年後必須伐除,讓新生竹有生長空間。否則留到第七年就老化了,會生長不好。

我們曾研究國內主要四個竹子品種:孟宗竹、桂竹、麻竹、刺竹的碳吸存能力。一根五年生的桂竹,可固定6.2公斤二氧化碳,每年每公頃固定22.32噸二氧化碳(以每公頃栽培1萬8千根計算),一根五年生的孟宗竹可固定29.6公斤二氧化碳,每年每公頃固定47.36噸二氧化碳(以每公頃栽培8千根計算)。

一般林木每年每公頃二氧化碳吸附能力是7.45到14.9公噸,相較之下,竹子固碳能力比木材還強,加工製成品也有固碳功能,所以全球致力改善氣候暖化的政府,對於竹林經營管理都有所著墨。

但竹子一旦老化,生長就停頓了,竹園變得雜亂,新的芽、竹筍沒有空間長出來,固碳能力下降。況且竹筍也是臺灣重要產業,年產經濟量很高,因此必須適當砍伐。

竹子跟一般樹木不同,具有生長快、繁殖力強、生育期短、更新容易的特性,可以好好利用。

林裕仁:竹子4、5年就要砍了,竹子成熟砍下來可做很多利用,三年之前水分還太高,不太好用。

選定四大潛力生產區,發展竹產業專區

問:政府正推展「五加二產業旗艦計畫」,林試所也劃出四大竹生產潛力區,想請問這些區域具有什麼特色?林試所當初選址的要素有哪些?未來針對這些區域有什麼規劃想法?

張彬:我們透過GIS地理資訊系統,篩選25萬公頃竹林,排除溪流兩岸50公尺內、坡度超過35度、距離林道或作業道1000公尺以上。因為開發新林道會破壞環境,所以我們利用現有設施來做,考量可及性,排除保護區和環境敏感區,找出竹子面積較多的區域,選出四大竹區。

北部第一區是桃園市復興區、新竹縣尖石鄉、新竹縣五峰鄉,還有鄰近的新北市三峽區和桃園市大溪區,有1萬424公頃。

北部第二區是苗栗縣泰安鄉、大湖鄉、銅鑼鄉、三灣鄉和獅潭鄉,加起來6699公頃左右。

中部以南投縣竹山鎮為主,包括竹山鎮、鹿谷鄉、雲林縣古坑鄉還有南投縣信義鄉,中寮鄉、梅山鄉,加起來約1萬605公頃。

南部以高雄市內門區、臺南市龍崎區為主,以及鄰近的高雄杉林區、田寮區、臺南市關廟區、左鎮區,有8431公頃。

我們希望找出符合上述設定條件、面積比較大的竹區,建立產銷鏈,集中運輸,降低運費,增強競爭力。農業有生產專區的概念,例如大豆。森林很少用這種概念去規劃,因此我們篩選出來的就是竹生產專區。之後則有待進一步研究地方特色產品。

臺灣竹應走向高價值產品

問:從竹炭到近年的竹吸管、竹牙刷,竹子產品在臺灣越來越普及,林試所認為臺灣竹有哪些優勢、未來還能開發哪一塊市場?

張彬:竹山是臺灣竹產業最多的地方。日本很喜歡竹山桂竹做的竹劍,因為臺灣新的桂竹韌性很強,我自己學劍道用的劍就來自本土竹子,彈性好,日本人就愛臺灣竹。

林裕仁:臺灣竹劍歷史至少可追溯到1960年代,曾有做竹劍的業者因原料短缺,去中國種竹子,但日本人不喜歡,還是覺得臺灣的最好。夜市用的竹籤,許多來自進口,但很多業者使用之後,覺得比不上臺灣竹籤品質,因為進口竹籤串食物燒烤,還沒燒烤完竹籤就斷了,沒辦法拿給消費者,但本土竹子做的竹籤較耐熱。所以我前年去竹山看,還有36家竹子加工廠,能生存下來都是很棒的廠。

張彬:中國現在有推未漂白的竹紙,但現在他們的竹漿原料已經漲到900到1000多美金,我們也正在做,研究高品質的竹纖維紙漿,減少木漿用量,使用特殊包裝,例如作為小籠包襯墊紙的格拉辛紙,或者包藥袋紙等等食品專用紙。

用竹材製成的纖維紙韌性強,可以應用在特殊食品包裝。

我們也用竹粉做3D列印產品,現在3D列印材料是聚乳酸PLA,我們研究添加竹粉在聚乳酸,減少運用石化原料,增加3D列印素材天然質感。

何振隆:聚乳酸號稱生物可分解,但要等很久,我博士論文就是研究PLA。PLA製品放了5年,只分解一半左右。我們已經開始在著手研究在PLA製品添加竹粉,加速分解,同時減少PLA使用量,降低塑膠問題。

張彬:另一個研究是傳統的竹醋液,有機農業不能用農藥,天然的竹醋液可以幫忙除蟲,也能添加在飼料裡,我們會繼續朝這方面研究。

林裕仁博士也有做竹的木質顆粒,用竹子廢料產生生質顆粒,作為鍋爐燃料,提升燃燒效率。燃燒生質顆粒已經獲得「巴黎協定」認同,屬於循環農業一環。(編註:2015年全球196國在巴黎簽訂協定,締約國協議努力讓地球氣溫上升幅度,相比工業革命前,至少控制在攝氏2度內)

目前臺灣還沒人做這個,主要是供應量問題,木質顆粒價格不會很高,但運輸成本是重點,長途運輸成本很高,所以如何建立整個產業鏈很重要。

複合式竹產品也能提升產品價值,例如有些加工廠專走高價路線,用竹子複合材料做做名片、家俱、躺椅、桌子等等,一個躺椅價值30幾萬,還有書架子可以看書。

有個廠商用竹子做床頭燈,用兩個竹球旋轉當開關,非常漂亮,這技術要很好,讓素材很密合,不會卡住不順。這家廠商走高價路線,賣得不錯。

何振隆:臺灣在竹纖維部分有競爭力,因為竹纖維有抗菌、保溫效果,還能遮蔽遠紅外線,今年我們已經開始在研究。還有竹材奈米纖維素,可加入手機殼,提升強度、堅韌,手機摔下去鏡面不會破,最終端是加在電池裡,因為奈米纖維素導電性好,可加強充電效率。

我們也研究竹子抽出成分,竹子很多黃酮類物質,可以抗氧化、發炎,有開發保健產品功效的潛能。臺灣竹材運用要朝高科技來發展,因為料源不多,朝高科技才有利潤。

建立完整產業鏈,降低成本

問:林試所曾詢問業者使用本土木竹的意願,結果顯示許多業者有意願,但擔心原料來源不足,林試所認為目前臺灣發展木竹產業有哪些當務之急?

張彬:現在發展竹業碰到一個問題,「原住民保留地禁伐補償條例」實施後,不伐林木的話一年補助3萬。伐竹人力成本高,扣掉成本,收益每公頃約2萬元,現在什麼都不做就可以領3萬了。結果負面影響馬上出來,新竹、竹山開始缺竹材的料源。

其實竹子生長是有點侵略性的,面積會往外擴張;且竹子大多不是天然林,是人工栽培,生物多樣性沒那麼高,應該適度疏伐。現在廠商想發展竹製品,但都擔心料源不足,竹山做的竹劍也面臨同樣問題,業者只好到中國去種。規劃禁伐補償是對的,但還是要區分樹種,了解哪些樹種可以進行擇伐,反而維繫生態的永續利用。我們正與林務局、原民會、臺灣大學合作,研究禁伐補償與擇伐之間,怎麼做比較好。

同時,我們也要提升砍伐技術,引進機械化收穫、訓練人材。

臺灣竹材品質優秀,可開發出各種產品,當務之急是重建後端產業鏈、提高原料供應穩定性。

林裕仁:3、4年前雲林縣辦農博,從那時起有幾位年輕建築師推廣竹構建築,很多企業都想訂產品或竹構建築,但也是出在料源問題,竹構建築較常用孟宗竹,但採收時不能傷到,要通直,必須配合好的經營管理,但臺灣很少,因此一根可用的孟宗竹成本高達5、600元,雖有這種訂單,但建築師不敢接。

竹構建築也有保存問題,有些企業家要求保證十年,竹子雖然可做初級防腐,但還是天然生物材料,不能像鋼筋水泥一樣持久,要教育觀念,用天然材料過一段時間就是要換,不用全拆掉,而是設計模組來換。

目前留在農村都是老人居多,一天砍沒幾十枝竹桿,必須吸引年輕人投入,但吸引他們投入不能再用勞力密集那套,要引進機械。由於竹業沈寂,目前必須用木材伐材機械來改良,未來伐竹機械還有很大開發空間。

臺灣有許多竹藝課程,人才部分較無斷層,但產值、利用竹材量不夠多,加上國外成本比較低,所以我們若要發展竹業,必須提升採伐技術、機械化,降低成本,這樣比較能為未來帶來希望。

(本文與行政院農委會林務局「國產竹材產銷供應鏈建構與技術推廣計畫」 合作刊登、計畫執行單位:工業技術研究院)

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