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隨著節能減碳、永續環境趨勢抬頭，如何將廢水、廢棄物進行有效利用成為目前的重要議題，例如利用生物方式處理有機廢棄物、農業廢棄物來達到節省能耗；大多有機廢棄物含有固體物成分，目前主要以厭氧醱酵進行處理，在處理廢棄物的同時亦可額外獲得沼氣能源利用。

厭氧醱酵技術發展成熟，並於不同領域有廣泛的應用，但其生物分解速率緩慢、操作不易、以及前期控制厭氧微生物的穩定性等，限縮了可應用的範圍，因此條件的控制對厭氧醱酵效率與功能有很大影響，其中溫度為主要原因。厭氧醱酵技術有不同的操作溫度，如低溫(10~20 ^oC)、中溫(30~40 ^oC)和高溫(50~60 ^oC)，其中常見的為中溫厭氧醱酵，它僅需提供少量外部加熱來維持溫度，具有低能耗之優勢；高溫厭氧醱酵雖需要提供較多熱量維持高溫環境，但具有可去除病原體、反應速率快、沼氣產量增加以及水力停留時間縮短等多重優點，同時也是分解木質纖維的潛力方法。

工研院材化所水科技組以豬糞、雞糞、果菜廢棄物進行55^oC高溫厭氧共醱酵，開發高有機質利用率的低抑制厭氧共醱酵技術，藉由高溫提升固體物分解速率，可維持甲烷產量達0.67~0.68 m³-CH₄/m³-day，甲烷濃度為57%，CO₂濃度為41%，有機物去除率達62~78%，同時亦克服高溫厭氧容易造成氨氮毒性抑制的問題。一般氨氮在高溫厭氧環境下的形成比中溫厭氧更快，當氨氮濃度達2,800 mg/L時就會抑制厭氧菌¹；本團隊開發的『高溫耐氨氮厭氧共醱酵技術』能在氨氮濃度達4,000 mg/L時仍維持有機物的利用率達60%，甲烷濃度提高至近90%。未來可將此技術應用於不同案場，藉以達到資源循環再利用、提升高固體物濃度有機廢棄物處理效率，與增加綠電能源的效益。

圖1 實驗室規模55^oC高溫厭氧醱酵系統( (工研院材化所水科技研究組於111年拍攝)

參考文獻

1. Wu, L.J., Li, X.X., Liu, Y.X., Yang, F., Zhou, Q., Ren, R.P., Lyu, Y.K., 2021, Optimization of hydrothermal pretreatment conditions for mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of high-solid sludge, Bioresource Technology, Vol. 321, 124454.

撰寫人：黃雯婕
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編輯/校稿：陳幸德/徐靜怡