氫能源因燃燒後僅生成水與無碳排的特性,被認為是具環境親和力且有發展潛力的淨零碳排解方之一。當前綠氫的主要來源是以再生能源所產生綠電來電解水而得到的氫氣。另一值得開發的綠氫途徑則是生物產氫技術,其能透過微生物轉化有機物而產出氫氣。生物法產氫的有機物原料可來自廢水或固體廢棄物,可在常溫常壓反應系統下操作,具有資源回收再利用與能耗較少的特點,因而成本低的減碳效果更佳。

目前生物產氫技術主要包括光合作用、光醱酵和暗醱酵等三種方法,它們各自具有不同的特點,但也都面臨著一些挑戰。光合作用產氫具有以水為原料、光能轉化率較高的優點,但其產氫速率仍是低於光醱酵與暗醱酵產氫;暗醱酵產氫速率雖然比光醱酵產氫來得高,但受限於原料轉化率低以及顯著的產物抑制作用,使得其產氫效率並不如光醱酵產氫;光醱酵產氫則因需要在光照環境下進行反應,使得要實現製程放大相較不易。

就技術現況而言,除了暗醱酵產氫,目前的生物產氫技術大都仍處於實驗室研發階段,而暗醱酵產氫就算是以連續式攪拌槽操作也只能得到偏低的氫氣產率,尤其是使用具有固體形態的有機物料源,尚無法在短滯留時間內將料源完全分解並利用。因此亟需加強基礎研究與技術創新,以期能解決生物體系的穩定性、產氫效率、以及生產成本等問題。同時,也應發展生物精煉生產綠色化學品的系統,希冀能實務應用各式的生質物料源來產氫或合成高值化的特用化學品。

為了邁向氫經濟的未來願景,積極投入生物產氫技術的突破與應用推展,有著重要的現實意義和長遠價值,它不僅有望同時實現循環經濟與能源轉型,更能真正實現環境的永續發展。

林仁斌 (台灣環境保護聯盟學術委員)

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