文．圖／陳品穎 財團法人農業科技研究院農業政策研究中心研究專員
陳玠廷 財團法人農業科技研究院農業政策研究中心副主任
隨著氣候變遷加劇，人們對待生活、環境與產業發展日益多了分對「碳中和」的觀照，生質能（biomass）逐漸被視作調適氣候變遷的希望之一。廣義來說，動、植物都可稱得上是「生物質」資源。從總量來看，燃燒生物質所產生的二氧化碳（CO2）是生物成長過程中經光合作用所吸收，因此相對於燃燒化石燃料，大氣裡的CO2可被視為沒有增加，生物質因此具有碳中和的性質，是可永續再生的資源之一。如果從人類的生活來看，傳統農村砍伐木材或撿拾柴薪，用於生產或燃料等都可說稱作利用蘊藏於大自然中的生物質資源。而至現代社會，不論城市或鄉村，又或是城鄉交界地帶，都有家庭或事業廢水、汙泥、廚餘等廣泛的生物質資源。日本佐賀市透過發展生物質產業的案例，興許能帶我們一窺農村再生、地方創生如何與循環經濟及淨零碳排行動的結合成為可能。
日本從「資源」的角度將生物質分為3大類：「廢棄物型」為畜禽排泄物、製材廠的廢棄殘材，或廢汙水處理產生的汙泥；「未利用型」為稻殼、麥稈、林地殘材等農作物未食用的部分，或是伐木後留在林地上的根部等；「資源作物型」即是為能源或產品製造等特定目的而栽培者，像是玉米、甘蔗，後者多半被製造為生質能源（bioenergy），如生質酒精、生質柴油等。
分散式再生能源生物質的潛能
自1970年代石油危機後，日本為減少對化石燃料的依賴，開始針對生物質的新興利用投入各項研發實用的相關研究，2002年12月日本政府經閣議決定了推動生物質運用的「日本生物質整合戰略」（バイオマスニッポン總合戦略），後隨全球暖化與「京都議定書」生效等一系列國際減碳倡議下，2006年再修正整合戰略，以打造有競爭力的環境相關產業、活化農林漁業與農漁山村，構築循環型社會的具體行動方案。
此後，日本也陸續制訂相關法令或施政，例如2009年制訂並實施的《生物質活用推動基本法》（バイオマス活用推進基本法），由日本內閣府、環境省、國土交通省、經濟產業省、農林水產省、文部科學省及總務省共7個府省依法組成「生物質活用推動會議」（以下簡稱推動會議），並於2010年底制訂「生物質活用推動基本計畫」做為政策推動依據。
2011年日本311大地震引發海嘯並導致福島核電廠重大事故，舉世震驚。災後除重建與復興外，如何強化自立、分散式的能源供應體制，也一躍成為日本政府首要的能源政策課題。同年7月，日本開始實施「再生能源躉購制度」（Feed-inTariff，FIT），增加再生能源發電誘因。在這樣的時空背景下，在地所擁有、但尚未被充分利用的「生物質」在當時被視為是重要的能源資源。 2012年，七府省組成的推動會議訂定「生物質事業化戰略」（バイオマス事業化戦略，以下簡稱事業化戰略）。儘管在地蘊藏豐富的生物質，但生物質的種類及可應用的技術類型繁多、投入門檻也不一，無論是畜禽排泄物、麥稈稻殼，甚至林地殘材等，大抵上都分散各處，在質或量上不一致與穩定，生物質若要用作事業原料或能源燃料，則從收集、運輸、分類到貯存等環節，都將遭遇有待解決的課題。因此，事業化戰略同時提供技術路徑圖，聚焦發展特定的生物質種類與技術，藉此推動生物質事業化，並以產業發展為軸心，幫助在地盤點生物質資源現況，向各地徵求「生物質產業都市構想」提案，作為帶動社區營造的策略之一。
佐賀市的起點 讓垃圾處理設施改頭換面
佐賀市位於日本九州佐賀縣內，是縣內最大的都市，也是縣廳的所在地。坐落於九州西北部，位在福岡縣、熊本縣與長崎縣之間。佐賀市提案生物質產業都市構想的緣由，與其歷經2005年與2007年（平成17年與平成19年）的兩次市町村合併有關。合併周邊7個市町村擴大市域的同時，新佐賀市也接收其垃圾處理設施，使得市屬垃圾處理設施多達4座。為減少設施維護管理等所需成本，佐賀市規畫集中處理全市的垃圾，並選定當時唯一具有發電功能者，亦即現今的佐賀市清潔工場（佐賀市清掃工場）。
然而，佐賀市從規畫垃圾集中處理，並使周邊居民達成共識，前後花費近7年時間，至2014年才完成落實，佐賀市因此思考如何讓這些「鄰避設施」為當地帶來供應餘電之外的新價值。佐賀市注意到燃燒垃圾排放的廢氣，若能將其中的CO2重新轉化為新的「資源」，供應當地的設施園藝農家或是植物工廠、藻類繁殖業者使用，或許有望扭轉居民對清潔工場的既有印象，並在周邊創造新的產業型態或聚落。同年7月佐賀市擬訂「生物質產業都市構想」，並獲選為日本當年度的6個生物質產業都市之一，目標是成為「將廢棄物轉變為能源或資源，從中創造新價值的循環城市」。
一、廢棄物發電投入在地農業生產
由於佐賀市的目標首重轉化清潔工場排放的CO2，佐賀市著眼於CO2的補獲與利用（carbon capture andutilize，CCU）技術，並注意到當時日本東芝集團設置於福岡三川火力發電廠的CO2分離回收實驗工場正投入技術應用研發與商轉測試，雙方後續更牽起合作的橋梁。
一般火力發電廠所排廢氣多來自燃燒能源燃料，相較於前者，清潔工場排放氣體含有較多氯化氫，對金屬具強烈腐蝕性，所排CO2濃度變化也較前者要大得多，因此各項設備都需再經改良。由於當時日本也尚未有產業相關應用案例，2013年度，佐賀市與東芝、荏原環境工場公司、九州電力公司聯手研究，由東芝提供小型的實驗裝置，每天分離回收清潔工場約10公斤的CO2，檢驗其安全性、初期投資、維護與回收成本效益。
佐賀市也將回收的CO2投入蔬菜栽培實驗。歷經2年的研究發現，在為期15天的栽培期間中，運用回收CO2栽培的蔬菜，重量超過一般栽培的1.5倍，成分分析結果也符合食品安全要求。2016年8月，佐賀市完成日本第一套從清潔工場排放廢氣中抽取高濃度CO2的設備，CO2產量每日最多達10公噸，濃度則可達到99.5％。隨著CCU技術實際商轉，佐賀市清潔工場周邊也吸引企業進駐，供應如從事藻類培養的Alvita公司（アルビータ）、JA全農佐賀夢想農場（ゆめファーム全農SAGA），以及從事高密度垂直栽培羅勒的Green Lab（グリーンラボ）等至少3家農產業者。
二、邁向能源自給的汙水處理中心，兼顧農業用水與海苔產業
佐賀市選中當地另一具生物質產業發展潛能的「鄰避設施」則是佐賀市汙水處理中心。佐賀市汙水處理中心設於該市的南方，汙水經處理後產生的汙泥，經醱酵後可生成沼氣，過去即為汙水處理中心用於設施內發電，發電量約占設施使用量的40％。佐賀市希望透過將汙泥混合地方上存有的其他生物質，如木質生物質、事業食品殘渣等，增加沼氣醱酵，提升發電量，期能實現電力自給自足的汙水處理系統，醱酵後的剩餘殘渣經脫水後則可製成良質肥料供農家使用。
汙水處理過程中產生的放流水也為當地農產業所利用。放流水部分含有肥料，周邊農家會將放流水作農業用水使用；另一方面，由於處理後的放流水大多被排放至南邊的有明海，這處海灣不但是九州最大，同時也被認為是日本潮差最大、匯流河川數量最多、海水鹽分濃度與混濁度變化最大的海灣。在這樣的自然環境下，當地發展出特有的支柱式海苔養殖，所產海苔的產量與銷售額更連續17年蟬聯全日本第一。
由於海苔的生長與水中的營養質密切相關，佐賀市汙水處理中心自2009年起即依海苔的生產季節，調節放流水中的營養成分，在休漁期間盡量減少水中的氮、磷含量，而在海苔生長期間，則透過抑制汙水處理過程中的硝化作用，補充海苔所需的營養鹽，與在地農漁產業形成夥伴般的默契。
三、與企業攜手，發現生物質利用的新機會
除將公有設施轉型為生物質產業據點外，佐賀市也擔任中介者的角色，協助媒合在地企業間的合作，試圖跨出公務機關的大門，擴大在地對生物質的利用。
味之素公司以其發明的味精及各式增味劑聞名，除作為日本老牌食品廠，味之素也運用胺基酸技術發展化學或醫藥等其他事業。胺基酸的醱酵副產品可以被產業再利用，但利用時也會產生許多的能源消耗與成本。
位於佐賀市內的味之素九州工場透過佐賀市媒合，與王子材料公司（王子マテリア）攜手合作，由於紙類製程需有廢水處理助劑處理大量的廢水，王子材料採用味之素的醱酵副產品取代一部份的廢水處理助劑，一方面減輕味之素製造副產品所需的能源或成本負擔；對王子材料來說，也減輕廢水處理所需費用，胺基酸副產品也幫助提升汙水處理中心的汙泥醱酵溫度，穩定肥料生產、提升堆肥品質。除了肥料每年完售外，提升企業形象的同時，也是在地公私協力建構生物質資源循環模式的一項新嘗試。
結合既有基礎設施與生物質 發展在地產業新契機
廢棄物處理多具地域性，並與人們的日常生活緊密相關。佐賀市原欲透過推動生物質產業，為在地的「鄰避設施」創造新價值，藉以改善與當地居民的關係。然而，若從發展生物質產業最基本且必要的集運成本等觀之，包括有志投入相關產業的企業、或是許多持續面對人口減少的社會挑戰的地方政府或公民團體，佐賀市的案例展現出，在不大幅改建或調整之下，既有的社會基礎設施或制度能夠協助降低參與門檻，提升或擴大在地打造循環經濟或淨零碳排的行動力，發掘在地循環產業發展新契機的同時，也另闢連結多樣關係人口投入農村再生或地方創生的一條新途徑。（參考文獻請見財團法人農業科技研究院出版《關係人口與多元路徑－農村地方創生手冊》）
更多文章請見《豐年雜誌》2023年2月號
