【能源作物類】
能源作物指專門種植供作生質(zhì)燃料（酒精、柴油）原料，或作為「木柴」取代煤炭作為鍋爐燃料，提供蒸氣或發(fā)電者。
理論上全世界所有植物都可作為能源作物使用──所有植物均可供作薪柴燃燒──但實務(wù)上良好的能源作物有幾個原則與條件：
1. 非糧食作物
當今生質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)最受世人詬病者即為「與人爭糧」、「與糧爭地」問題，而其中最常為人提出討論者，就是美國政府鼓勵種植玉米做為替代能源，從而影響全球食物與飼料價格。
「爭糧」問題的核心其實在于「是否把人類或家畜可食用的農(nóng)作物轉(zhuǎn)為能源使用」以及「原本可種植糧食作物之農(nóng)地是否轉(zhuǎn)為耕種能源作物」兩個問題。前者是目前一般媒體與公民團體最常提出的問題點，而后者排擠效應(yīng)的影響事實上遠較前者為廣，但卻常被論者所忽略。
糧食作物對生質(zhì)能源的影響，事實上須要從三種不同最終產(chǎn)品的型式來看，才容易看出全貌：
● 酒精類
酒精類生質(zhì)能源（如：甲醇、乙醇、丁醇等）是目前最為人所爭議者，事實上酒精類生質(zhì)能源是否會造成「爭糧」問題，端視采用之工藝與原料。
酒精類生質(zhì)能源包括三種工藝：糖發(fā)酵工藝、纖維素發(fā)酵工藝、化工工藝。
糖發(fā)酵工藝事實上就是傳統(tǒng)的釀酒工業(yè)。千百年來釀酒業(yè)者以淀粉（如：米、高粱、玉米、馬鈴薯、大麥、燕麥、樹薯等）或糖汁（如：甘蔗汁、各種果汁）為原料釀造各種食用酒精，在轉(zhuǎn)換生產(chǎn)能源用酒精時其生產(chǎn)方式完全相同，唯一不同點在于產(chǎn)品的酒精濃度──食用酒中酒精濃度最高約80%上下，但燃料用酒精純度要求須達到95%以上。
糖發(fā)酵工藝是所有生質(zhì)能源利用中最簡單的方式，但此工藝須使用富含淀粉或糖類之原料，因此論者所謂的「生質(zhì)能源爭糧」問題，其實就是指「糖發(fā)酵酒精使用太多原本作為糧食或飼料使用的農(nóng)產(chǎn)品」。
纖維素發(fā)酵工藝就是為了回應(yīng)批評者「爭糧」論點所提出的方法之一。在自然界中所有的植物均富含兩種碳水化合物──纖維素與木質(zhì)素──這兩種碳水化合物佔植物體總重量80%以上，但除了少數(shù)種類的細菌、真菌（菇類）外，都無法消化或利用此二種物質(zhì)。動物界中的草食動物雖可以草木為食物，但草食動物要消化纖維素還是要靠腸胃中的微生物，自己無法主動進行消化；此外草食動物能利用的是纖維素，動物中唯一能利用木質(zhì)素的是白蟻。
纖維素發(fā)酵工藝中，人們先利用來自細菌、真菌等微生物的酵素，將植物中的纖維素與木質(zhì)素分解為糖類中的單糖或雙糖，再以濃縮后的糖漿為原料進行酒精發(fā)酵得到酒精。纖維素水解后糖漿發(fā)酵的過程與傳統(tǒng)糖發(fā)酵工藝大同小異。
以化工方式制造酒精時首先須在無氧環(huán)境下將草木加熱，使碳水化合物在無法進行燃燒的情況下裂解產(chǎn)生一氧化碳（CO）與氫氣（H2）5。
接著可利用兩種方式來生產(chǎn)酒精：
Fischer–Tropsch法（費-洛合成法）：
Fischer–Tropsch法是Franz Fischer Hans Tropsch兩位德國化學家在1920年代發(fā)明的，常被稱為「費-洛合成法」，在第二次世界大戰(zhàn)期間納粹德國因遭受英、美封鎖無法自中東取得石油，便以此法以煤炭為原料生產(chǎn)所謂「人造石油」，產(chǎn)能達到數(shù)百萬公噸之譜，使納粹德國鐵蹄獲得足夠燃料侵略歐洲各國。二次大戰(zhàn)之后南非亦積極以此種方法，利用該國豐富天然氣資源合成生產(chǎn)人造汽油。
Fischer–Tropsch法可利用煤炭、天然氣、廢塑膠或各種動植物為原料進行生產(chǎn)，而隨著使用之觸媒不同，產(chǎn)品可為汽油、柴油或甲醇、乙醇。
Fischer–Tropsch法應(yīng)用于生質(zhì)能源時，由于對原料幾乎沒有甚麼限制，因此無論是稻、麥、玉米秸桿、廢木材廢家具、樹木落葉，還是動物尸體、糞便，都可以拿來以此法生產(chǎn)汽柴油及酒精。
一氧化碳發(fā)酵法：
Fischer–Tropsch法的進料范圍廣泛但缺點是成本較高，為同時擷取Fischer–Tropsch法觀念上的優(yōu)點，同時大幅降低生產(chǎn)成本，科學家發(fā)展出所謂「一氧化碳發(fā)酵法」。
在一氧化碳發(fā)酵法中，第一個步驟仍然是利用高溫無氧環(huán)境，將動質(zhì)物原料分解為一氧化碳與氫氣。但相較于Fischer–Tropsch法第二步驟的高溫熱合成工藝，一氧化碳發(fā)酵法將此處得到的一氧化碳引入發(fā)酵槽中，以特殊的微生物進行酒精發(fā)酵。
傳統(tǒng)上利用微生物進行酒精發(fā)酵是利用淀粉或糖等碳水化合物進行發(fā)酵，優(yōu)點是效率高、產(chǎn)量高，缺點是原料成本高、有「爭糧」疑慮。
在纖維素發(fā)酵工藝中，是利用來自微生物的特殊酵素先將植物體的纖維素分解，再以得到的糖漿進行酒精發(fā)酵。優(yōu)點是使用無法食用的纖維素當作原料、無「爭糧」疑慮，同時自然界中纖維素數(shù)量驚人，足以滿足人類能源所須；缺點是在處理過程中須使用到大量酸鹼等化學物，對環(huán)境影響較大，此外微生物酵素具有所謂的「專一性」──也就是某種微生物產(chǎn)生的酵素，對某種植物的纖維素分解、發(fā)酵效果特別好，但如果換成別的植物時，效率通常會大幅下降──此外微生物很難分解植物中的木質(zhì)素，而木質(zhì)素通常又佔植物體重量的40%上下，木質(zhì)素部分若無法有效利用，也將造成生產(chǎn)者在成本上與廢棄物處理上的難題。
一氧化碳發(fā)酵法是利用高溫將動植物分解，甚至可以用塑膠等垃圾作為原料，完全沒有纖維素發(fā)酵法中酵素專一性與木質(zhì)素利用的問題，但缺點是一氧化碳發(fā)酵法投資金額高，同時此法目前全球發(fā)展最快者僅達到日產(chǎn)能數(shù)十公噸之預(yù)量產(chǎn)規(guī)模，離業(yè)界要求之日產(chǎn)量千公噸級的量產(chǎn)規(guī)模水準，還有相當一段道路要走。
綜合以上各點可知，就「爭糧」問題而言關(guān)鍵在于所使用工藝，采用「糖發(fā)酵」工藝時因原料為淀粉或糖，與日常所需之糧食、飼料間競爭關(guān)係大、「爭糧」疑慮高，但若采用「纖維素發(fā)酵」或「化工」工藝時，因原料并非日常所需之糧食、飼料，「爭糧」疑慮小。但無論采用哪種工藝，都難以擺脫潛在「爭地」的疑慮。
● 柴油類
在目前生質(zhì)能源發(fā)展潮流中，生質(zhì)柴油是發(fā)展最快、最成熟的項目。生質(zhì)柴油生產(chǎn)容易、工藝單純，一般稍具化學觀念者甚至可以自行在家中生產(chǎn)生質(zhì)柴油，而且在精選原料時，產(chǎn)出之生質(zhì)柴油品質(zhì)、純度均較石油工業(yè)產(chǎn)制之柴油為佳，在市場接受度與價格上均有較好的表現(xiàn)。
當前生產(chǎn)生質(zhì)柴油的方法主要有兩種：酯交換反應(yīng)6、Fischer–Tropsch法。前者為世界各國生質(zhì)柴油業(yè)者應(yīng)用最廣泛的方法，后者則僅在德國、奧地利、紐西蘭及北美地區(qū)有少數(shù)業(yè)者。
在使用Fischer–Tropsch法時，其說明如前節(jié)所述，基本上無「爭糧」疑慮。但卻難以擺脫「爭地」的疑慮。
當使用酯交換反應(yīng)時，使用的原料可為廢食用油或其他植物油。在使用廢食用油時完全沒有「爭糧」、「爭地」問題，但使用植物油時，無論是使用大豆、棕櫚等傳統(tǒng)產(chǎn)油作物，或是當下時興之痲瘋樹、辣木、麻等新興能源作物，都難逃「爭糧」、「爭地」的疑慮。
能解決生質(zhì)柴油原料問題的明日之星是藻類，藻類含油量高、可達重量的40-60%，同時可養(yǎng)殖在海中，對土地需求較小。但相對而言藻類也有許多待解決的技術(shù)問題，容后續(xù)專文再論。
作者：賴正庸, TrendForce研究團隊
賴正庸先生亦為致理技術(shù)學院講師
