人類利用植物來生產食物，把可利用的部份收穫之後，其他（例如稻稈）就成為農業廢棄物。過去處理這些廢棄物的方法不外乎焚燒或掩埋，然而焚燒會造成空氣污染，也直接把二氧化碳釋放到大氣中，掩埋則會產生甲烷，而甲烷的溫室效應能力是二氧化碳的21倍。中央研究院院士、植物暨微生物學研究所特聘研究員賀端華開場就直接點破：「你不想要的東西，未必是肥有用的！」

賀端華指出，目前人類同時面臨兩方面的問題，使得開發再生能源的需求十分急迫：一方面是傳統能源如煤、石油、天然氣等的蘊藏量已經快要見底，估計再過50 ~ 100年，這些能源將使用殆盡。

另一方面，使用傳統能源正在為大氣注入更多的二氧化碳，而大氣中的二氧化碳濃度是全球暖化最大的因素。根據過去140年氣候記錄的預估，現在的年輕世代很可能在他們一生中就必須面臨全球均溫3~4度的增加，海平面的上升將淹沒島嶼、沿海城市。

生質能源與環境的關係

生質能源是指從生物質（biomass）轉換而來的能源。賀端華首先說明：生質能源在碳循環中扮演的角色，和傳統能源非常不同。而生質能源一個重要的材料來源，就是農業廢棄物。

如果把這些農業廢棄物轉變成可用的能源，則不僅開發了另一種能源選擇，同時也減少了空氣污染。雖然生質燃料在利用之後也會產生二氧化碳，但由於來源是原本就會回歸大氣的植物產物，整個過程達成「碳中和」（carbon neutral），並沒有增加大氣中的二氧化碳。再者，生質燃料的生產使用的是非食用的部份，並不會和糧食供應互相競爭。

賀端華根據其團隊的研究進一步說明，把農業廢棄物轉變為液態生質燃料的做法，是先把廢棄物中的纖維素透過酵素水解，成為可以發酵的醣類，這些醣類便可再透過酵母菌產生酒精，或透過不同方法轉變為其他物質或燃料。

纖維素是複雜的有機聚合物，如要分解成可進一步利用的葡萄糖，需要透過三種酵素協力作用。由於酵素是整個過程中最為昂貴的因子，找出更有效率、更穩定、更便宜的酵素，是發展生質燃料最主要的挑戰。

更有效率的酵素

賀端華特別介紹了兩個發掘新穎纖維素水解酶的實例。其一來自台南的稻稈堆肥中找到的細菌，鑑定出它用來分解纖維素的酵素後，找出這種酵素的基因，就可以利用大腸菌大量表現，立即加以運用。研究團隊還找出改進這種酵素的方法：利用基因工程把原本的基因序列做不同程度的切短，結果某些長度的效率提高、熱穩定度也佳，某些長度則效率和熱穩定度都變差，藉此可以得到更好的纖維素水解酶。

另一種酵素D2-BGL則來自黑白蟻（Chaetomella raphigera）腸道內的微生物。研究團隊與桃園龍潭的行政院原子能委員會核能研究所合作，比較這種新穎酵素與核研所已在使用的市售酵素產生酒精的效率。結果發現，相較於市售酵素的48小時，這種新酵素只要24小時就能達成酒精的最大生產量。也就是說，這種新酵素的效率比市售酵素高非常多，很有經濟潛力。

目前政府對生質能源的重視遠不及地熱、風力等再生能源，賀端華指出，由於目前台灣的能源99%仰賴進口，我們沒有選擇的空間，每一種替代能源都要重視。數據顯示，台灣的農業廢棄物如果能轉變為生質燃料，一年約有200億元的產值，或許不算太多，但可同時減低焚燒農業廢棄物的環境污染、也增加碳中和的可用燃料，甚至產出燃料後剩下的灰份仍可歸還農民作為肥料，何樂而不為呢？【整理∣科學人】

延伸閱讀

1. 以草煉油，《科學人》2009年8月：http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=1424