臺灣大學森林環境暨資源學系 名譽教授王松永

一、前言

台灣全島有15萬公頃竹林、由於工資高漲，材料屬性競爭，造成竹產業没落，林農未能每年伐除老竹，更造成竹林根系退化，竹林所具有之水土保持，固碳效果亦隨之衰退，為改善此困境，農委會自民國91年起導入竹炭生產技術以來，竹炭產業相關產值，在林務局推動竹炭之CAS標章驗證，輔導業者參與「台灣炭」團體商標及輔導民間團體、縣市政府執行林產產銷輔導計畫下，已逐年增加，但至今其拓展遇到瓶頸，近幾年來均維持4家廠商取得CAS標章驗證，如何拓展其消費市場，需從原料端、生產加工端及消費需求端，有必要由上、中、下游進行整體考量。

二、原料端方面

因國內生產工資及運輸費用均高漲，造成竹材加工廠原竹價格相當高，使得部分廠商只好自大陸地區進口竹材半成品，如竹拼板等，再進行終端產品的製造．而竹林每年未進行伐採收穫，實施撫育時，將使竹林退化。在砍伐原竹之生產費用，林務局每公頃會補助2萬元，但其須依「公私有林經營及輔導作業規範」，需具備森林經營計畫，並應具備土地面積須超過30公頃，此意味著在附近林地需組織成林業（生產）合作社運作，才能獲得輔導與補助，此作法將可減低生產成本。

三、生產加工端方面

竹炭係竹材經炭化後所得產品，其固碳率會依炭化溫度而異，但基本上它是一種半永久性產品，而能持續的使用，為拓展其市場需配合消費端之需求，在生產加工端調整其加工方法。國內竹炭加工方法一直採用土窯燒製方法，不但費時，產量受限，且只能炭化竹桿狀材料。竹材餘料，如竹屑、竹顆粒、竹粉、竹粒片等，就無法進行炭化，對消費需求之粉狀竹炭，需於竹桿炭化後再破碎、研磨，增加其處理費用，且原料無法有效利用。

為擴大其用途領域，惟有採用機械爐進行炭化，進而以水蒸氣或二氧化碳在無氧炭化過程進行活化，以製造竹活性碳。

機械炭化爐為能炭化竹粉、竹粒片、竹屑等，有平爐、流動炭化爐、旋轉炭化爐等。其中流動炭化爐、旋轉炭化爐等可使竹粉、竹粒片、竹屑置於輸送帶上面，在爐內邊流動邊炭化之裝置．而且這些炭化爐可自動化，少數作業員即可運作。

這些機械炭化爐之建設費用，可依農委會公告之「農產品初級加工場管理辦法」有關規定申請補助，以減低投資與營運成本。

四、消費需求端方面

竹（木）炭依炭化加工方法，如炭化溫度高低，炭化與活化處理等之不同，可產生各種不同特性之竹（木）炭，內部比表面積多寡，微細孔徑分布，固碳率高低，遠紅外線吸附效果等均會不同。但不同特性之竹（木）炭仍然是具有半永久性材料之特性，為拓展竹（木）炭之市場規模，惟有促進不同領域使用需求，在此就農業領域進行說明。

（一）土壤改良資材使用

竹（木）炭具多孔性，微細孔徑（直徑0.001～0.28㎛），之內部表面積係俗稱黑炭1g有380～420m²，白炭為200～250 m²，如此大的比表面積，當竹（木）炭作為土壤改良資材時會產生作用．而其中作為土壤改良資材被認為直接的理由，是土壤之透水性的改善效果。因竹（木）炭在土壤排水不良時，會有透水性，相對的，土壤過度排水時會有保水效果。表1為黑炭、白炭之保水性，透水性改善率。

表1、黑炭、白炭之保水性透水性改善率

400℃炭化之木炭為微酸性，600～700℃以上高溫炭化木炭為鹼性，因此低溫炭化木炭酸性會吸著鹼性之氨氣（Ammonia）或胺類（Amine），而高溫炭化之木炭會吸著有機酸、無機酸。但竹炭則在低溫至高溫炭化均為鹼性。

當竹（木）炭施用於土壤中時，因竹（木）炭存在有多數微細孔隙，故多數微生物會聚集，周邊土壤之微生物相會改變。竹（木）炭粉混入土壤中栽培作物時，土壤中之固氮菌（Azotobacter），細菌、放射菌、絲狀菌等會增加。〔Azotobacter：在土壤中獨立生活，分解糖類之同時，會將空氣中之氮固化，合成氨基酸（Amino acid）等有機物的細菌〕。

在高溫熱分解所得之竹（木）炭，已不含有機物、因此以有機物為營養源之微生物是不會在竹（木）炭中繁殖，但竹（木）炭中所含有微量的礦物質會被固氮菌藉由本身之氮加以固定而繁殖。氮會被蓄積起來時，以其為目的之植物的根會伸長過來，與根共生之VA菌根菌等生育、接著其他微生物亦會繁殖起來。

VA菌根菌會與植物之根共生，伸長至土中之菌絲會吸收溶解在土中之水分的、磷、鎂、鉀等礦物質或氮等養分，再輸送至植物的根，從根部得到碳水化合物而生長。菌根菌附著在根部，植物的生長會良好，礦物質不足，或病原菌所引起植物的病害會變少，其結果會促進植物的生長。

竹（木）炭燃燒後殘留之灰分，含有鈣、鉀、鐵、鎂等，通常竹炭灰分高達5％，木炭灰分為2～3％。

竹（木）炭在土中排水會良好，不僅通氣性佳，亦能適度的保持水分，又可防止肥料之流失，且具有使肥料緩慢釋放之作用。鹼性之竹（木）炭可調整土壤之酸度。在土壤中施用竹（木）炭之效果，其是如上述各種效果複合作用所產生的。

（二）在土壤中施用竹（木）炭之固碳效果

在農地土壤中施用竹（木）炭進行土壤改質之同時，亦具有固碳效果。

例如：以600℃炭化之竹炭，收炭率為24～33％，平均28％，密度為0.37g/cm³（＝370kg/m³），固碳率為60％，假定作為農地土壤資材，欲混入竹炭範圍係在表土至深度15cm，則1公頃農地土壤體積為10,000 m² × 0.15 m = 1,500 m³。混入竹炭為5％，則竹炭量為1,500 m³ × 0.05 ＝75 m³。

竹炭密度為375 kg/m³，即竹炭重量為375 kg/m³ × 75 m³ = 28,125 kg。其固碳量為28,125 kg × 60 ％ = 16,875 kg，換算成固定（涵存）二氧化碳量為16,875 kg × 3.67 = 61.931 kg-CO₂。即約為61.9公噸- CO₂ / 公頃。

五、結言

在CAS林產品項目中一般用途竹炭之定義，依用途區分，有列出調濕用，保鮮用，水處理用，飲用水用，除臭用，洗滌用，保健用，纖維紡織用，及其他共9項。

在CAS林產品項目中，木炭之定義，依用途區分：有列出燃料用、調濕用，保鮮用，水質處理用，除臭用，洗滌用，工藝用及其他共8項。

建議在竹炭、及木炭之一般用途，增加「農地土壤改良資材用」之品項，並訂定「功能品質」，鼓勵業界開發該品項，並申請CAS驗證，以拓展竹炭及木炭之產量。

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