國外稻草再利用技術
中國舒蘭稻草出口
舒蘭市是中國重點商品糧基地,全市水田面積4萬多公頃,年產稻草約24萬公噸左右,距市區20公里半徑地域年產稻草10萬噸以上,扣除農戶自用外,可供草源4萬噸以上。稻草塊在國際市場暢銷,並逐年增加,且可充分利用豐富稻草資源,舒蘭市出口稻草塊可達到每年3萬公噸。
由於日本國內飼養業之發展,其獨有的肉食牛“和牛”,必須以稻草作飼料,才能產出肉質鮮美、口味獨特的牛肉;此外榻榻米之製造也需大量之稻草。由於耕地面積少,日本國內生產之稻草遠無法滿足需要,要從其他國家大量進口,其工業和飼養業之稻草塊年需要量在100萬噸以上,而整個中國每年只能提供55萬噸,離日本之需求尚有一半左右;中國稻草之出口價格最高時達每噸200美元以上,甚至超過了大米之價格,因此當時稻草有“金草”之稱;截至民國91年3月,中國共出口稻草55萬噸,創匯1.2億美元。近年來日本雖從其他地區,如韓國等地進口一定數量之稻草塊,仍無法滿足需求,還需大量進口。
此外,韓國科技人員研發將稻草制作高蛋白飼料之可能。作法將稻草鍘成長5-8厘米的小段,每100公斤稻草加3公斤尿素(尿素用30公斤水溶解後均勻噴灑在稻草上),接種發酵杆菌,放入窯(池)中壓實蓋膜密封,常溫下15-20天後即可飼用,其蛋白質含量可提高數倍,宜飼喂牛、羊等反芻動物。
「稻草氨化」製成飼料始於70年代,此項技術目前於中國內地積極被探討及使用,氨化起因係由於稻桿飼料蛋白質低,當與氨相遇時,其有機物與氨發生氨解反應,破化木質素與多醣(纖維素、半纖維素)鏈間的脂鍵結合,並形成氨鹽,成為羊胃內微生物的氮源。同時,氨溶于水形成氫氧化銨,對稻桿製成之粗飼料有鹼化作用。因此,氨化處理是通過氨化與鹼化雙重作用以提高營養價值,稻稈經氨化處理後,粗蛋白質含量可提高100%-150%,纖維素含量降低10%,有機物消化率提高20%以上,是牛、羊反芻家畜良好的粗飼料。氨化飼料的質量,受桿飼料本身的氨化方法諸多因素所影響。氨源的種類很多,目前各國之使用多利用液氨,需有專用設備,進行工廠化加工或流動服務。中國內地之農村則多利用尿素、碳酸氫銨作氨源。
稻桿加工調製亦可採用機械方式將稻草製成牛、羊可食用之飼料,處理流程先後為:(1)鍘碎:利用鍘草機將稻桿切短成1~2釐米(2)粉碎:利用8~10毫米之粉碎機將鍘碎後之稻草粉碎,以便於精飼料之混拌(3)揉碎:接續第二步驟之成品揉搓成絲條狀,進而提高飼料利用率與適口性。據中國研究資料顯示,此方式是當前稻草等粗桿性飼料利用比較理想的加工方法,目前也被中國境內相關農業人員採用。此外,採行熱加工將稻草蒸煮和膨化亦為另一項可行的方式,但由於設備投資大成為廣泛使用之難點。
稻草加工亦可以生物學之方式處理,微生物種類很多,但用於飼料生產中真正有價值的是乳酸菌、纖維分解菌和某些真菌。應用這些微生物加工調製的飼料如青貯飼料、發酵飼料和一些微生物製劑。據中國新疆地區之海星農業科學技術應用推廣服務站推出的「稻稈發酵活幹菌」,也是在厭氧條件下,加入適當的水分、糖分,在密閉的環境下,進行乳酸發酵。而多國微生物學家,多年來亦進行了大量的試驗研究,企圖尋找某種微生物以分解低質粗飼料(如稻桿、玉米桿)中的纖維素和木質素,以提高其營養價值。但多數因操作技術複雜、投入成本太高,而難以在生產線上推廣應用。
綜觀稻草加工調製的途徑很多,在實際應用中,往往是多種方法結合應用。加工調製途徑的選擇,要根據當地生產條件、粗飼料的特點、經濟投入的大小、飼料營養價提高的幅度和家畜飼養的經濟效益等綜合因素,加以科學化應用。具有一定規模的飼養業,飼料加工調製要向集約化和工廠化方向發展,並選擇簡便易行、適合當地條件的加工調製方法,並應向專業加工和建立服務體系方向發展,以促進農業廢棄物之永續利用及畜牧業高速發展。 
日本之稻草文化及利用
稻垣村位於日本青森縣津輕平原西北部,南北長8公里東西寬4.6公里的一片平坦地區。約有26個大小聚落散布在稻垣村裡,共同看守著這片土地。現在人口約有5,700人,土地面積中有75%是農業用地,可說是純粹的農村地區。自古以來,皆利用岩木川來灌溉水田,居民們對稻作非常執著和用心,並以產米之村為傲。
稻草和稻米是一體的,因此可將稻草視為稻之本體。從這點來看,在日本的稻草文化裡,把稻草視為日常的材料,用在居住空間、編織品、燃料及祭祀廟會等方面。然而,進入追求經濟效益的時代,稻草被視作麻煩的東西,被丟棄在稻田中或燒掉。趁著老一輩的人還健在,還知道如何在生活中利用稻草的時候,垣村體認到此時正是保存與繼承日本稻草文化最後的時機,因此決心推資源再生型產業,重新拾起對稻草的執著。稻垣村為此,首先致力於榻榻米生產,即有效地利用村裡之稻草,生產能大量消費的榻榻米。這不僅把當地的稻草資源做有效之利用,而且防止露天燃燒稻草所造成之空氣污染,此外,更增加了平均每戶農家25萬日圓之收入。
隨著日本高齡化社會之進展,配合福祉措施增進老人家的生命力,為稻垣村之重點工作之一。因此,當地建造利用溫泉地熱的溫室、附有地板暖氣設備的稻草編織工房,讓老人得以在舒適的環境下編織稻草,製成草鞋、草靴、草墊、裝飾用品與神社用稻草製品等。除此之外,以小學生為對象開辦稻草編織教室,老人與小孩之間藉由編織的手藝展開交流,並使稻草之傳統工藝得以傳承。
在稻垣村可以學習孕育當地稻草之文化。在人們漸漸遺忘自古以來之生活方式、稻草傳統文化之同時,稻垣讓有關稻草有形與無形之財產保留給後代並傳承下去。
使得可取代柴油之無污染生化燃油更具競爭性。
加拿大之生化燃油
生化燃油主要利用「厭氧快速熱解」技術,在無氧之環境下,將有機生物質快速熱解,經冷卻後形成液態燃料。生化燃油之材料主要為農林業廢棄物如稻草、稻桿、稻殼、甘蔗渣等。
生化燃油為一可清潔燃燒之液體,可取代石化燃料使用在柴油引擎、汽渦輪機、燃燒鍋爐及發電機上。由於生化燃油係取之於有機農業廢棄物,其成分不含任何硫化合物,且氮化物亦只有石化燃料之三分之一,因而不會造成溫室效應。對於解決農林廢棄物污染以及舒緩溫室效應上,此技術本身即具有雙層環保之效果,同時更符合當地二氧化碳排放權之規定,加大其經濟效益。
生化燃油技術已存在20幾年,但起初出油率只有20%左右,且溫度需達1,000℃以上。之後陸續改善,如今可提昇至出油率高達55-75%,而溫度只需400℃上下;亦即若100噸之廢渣進入生化物反應爐,出油率可達55-75噸左右。其餘約15-25%為焦炭,而焦炭經濟價值高,可作為燒烤用之炭火,更有進一步開發為製造活性碳之上乘原料;另外,有15-20%為不可凝聚之氣體,如一氧化碳、二氧化碳等,這些熱氣可回收再使用至高溫熱解槽中,減少燃料之使用。因此,其製作過程幾乎無任何污染,不會產生造成溫室效應之二氧化硫廢氣;至於其所產生少量之二氧化碳,則因其原料全來自農林業廢棄物,故可抵銷大氣中二氧化碳之含量,因此還可增加企業的二氧化碳抵償額(CO2 Offset Credit)。
對於自給自足的島型經濟國家而言,生化燃油更是迫切需要之技術。由於需仰賴費用高昂之進口能源,電力通常無法供應無虞,若能將當地之農業廢棄物轉化為生化燃油,以供應所需能源,如此可降低石油進口之開支,提昇國際競爭力。而歐洲課徵高額之石化燃油污染稅,使得可取代柴油之無污染生化燃油更具競爭性。
休閒農業看日本稻草應用之文化
休閒農業是利用當地的人文、景觀、生態及環境資源,塑造具地方特色的農村環境魅力,尤其結合當地的農村產業及農村文化,創造優質的體驗活動,營造特殊的氣氛與感覺,方能吸引遊客滿足休憩、娛樂、觀光、學習、交友、運動以及好奇心等需求,進而能促銷當地農產品,活化當地社區,創造當地在地的居民就業機會。日本在休閒農業方面的發展及成功為亞洲之冠,尤其是稻草應用之文化,充分地展現在休閒農業的經營效益上。下列介紹日本在稻草的應用成果。
(一)、稻草傳統藝品生產合作社
日本政府為因應稻米產量減產政策,以及發展當地觀光休閒農業,新瀉縣六日町魚沼村的農民集資運用廢棄倉庫組成公司,合作經營「稻草傳統藝品」之生產。藝品之生產,除了傳統祭祠用品,並配合現代人的需求編製為飾品或環保插花器;這些藝品的主要原料,是運用收割不產稻米的稻草,經染色乾燥處理為綠稻草,再以綠稻草包覆褐變稻草(未染色稻草),增加作品的美感及魅力,並提升水稻生產的附加價值。稻草傳統藝品為當地農民開創另類的水稻生產方式,不但開創當地老人、婦女之就業機會,更吸引觀光客,活絡社區,其功能相當大。
(二)、手工稻草藝品館
群馬縣片品町農會有感於應用稻草編製的傳統手工藝品及技藝必須傳承,並應予農村老人自我肯定的照顧福址,設置手工稻草藝品館,並以此館吸引觀光客之賣點。館內展售之作品均由當地老人編製,作品琳瑯滿目,有傳統、有現代,有純稻草編製,亦有與其他材料混合編製的手工藝品,並附設「體驗教室」供遊客親身體驗製作稻草藝品或試用稻草編製之用具。
(三)、民宿業者運用稻草藝品佈置室內及供體驗活動
在民宿業者方面,每家業者均呈現善用稻草的不同用法,有用於祈願品,有佈置於吧檯,有為櫥窗展示品,有以百年老屋牆面裸露,有供遊客穿載照相,有融入古老農機具之運用。在民宿的庭園中,常見稻草應用於涼亭之屋頂;農園體驗活動的土畦亦以稻草覆蓋為多。讓人覺得,走入鄉間就有稻草的味道。
(四)、農產加工品運用稻草包裝
日本政府為促銷農產品而設置的「道之駅」,亦即公路休息站,以及一家「酒主題館」,產品以稻草包裝或加乘裝飾、文宣效果,此種構想可以提供國內在發展農產品加工包裝上的參考。
(五)、農業體驗博物館展示之稻草作品
農業體驗博物館位於千葉縣,為成田機場回饋當地居民所設置,屬教育性質,並以小孩為優先家長支持之原則為免費入內參觀;但體驗活動項目需付費,每項活動在100~300日元間。建築以江戶時代之風貌展現,展示器具富有傳統的農家生活味道,處處可見稻草用品諸如祭祠用品、桌椅墊、掃帚、防晒衣、草鞋、草繩、草蓆、鍋墊、稻草人等等。甚至提供遊客體驗編製草蓆、搓草繩、製作童玩。
 稻草藝品生產,開創老人及婦女就業機會 
 
 
 稻草傳統藝品
美國稻草廢棄物處理技術
過去幾年來,位於美國德州農工大學,以何查波(Holtzapple)教授為首的研究,目前已經發展出一套新技術,以生物及化學方法,乾脆而有效地將稻草(農業廢棄物)轉變成多種具有價值的產品,例如動物飼料、有機酸、酮及酒精,流程如圖1所示。由於這項技術兼顧效率、環保及經濟,更於民國八十五年榮獲美國總統柯林頓及副總統高爾所頒之「挑戰綠色化學」總統獎(Presidential Green Chemistry Challenge Award)。此程序之所有步驟及技術,在實驗室中已可證實其可行性,目前正建造一座日處理量50磅的小型試驗工廠,第一階段之工程已近完工。
此項研究不僅在技術方面具有高度可行性,在環境面及經濟面上亦是。它的特色包括:
(一)、所有副產品完全回收利用,沒有二次公害問題,是一項極乾淨之廢棄物處理技術。
(二)、可利用之原料種類繁多,可視建廠地點的地方產業來決定使用何種原料(例如稻米產區可用稻草,糖廠附近可用甘蔗渣……),以節省運輸成本;由於原料是廢棄物,多半可以免費或以極低之代價取得。
(三)、此技術相當具有彈性,可視市場需求及價格來調整產品的種類與數量。
(四)、應用許多新穎的技術,建廠及操作成本低廉。
 
 
英國利用稻草燃燒發電
 
在國外,稻草在質能運用上表現出色。如在加拿大已建立以農業廢棄物(稻草為主)日產2公噸生化燃料之熱解實驗工廠;在英國有專門燃燒稻草之發電廠;而世界各地也陸續興建以使用草稈及其他生質能,當作燃料的汽電共生廠。
稻草處理廠之設置-西班牙
在西班牙瓦倫西亞自治區內,將設立稻草處理廠,一年處理約五百噸稻草,以減少焚燒稻草造成之空氣污染。此稻草處理廠之處理方式是將稻草輾碎,再混合泥漿,經淨化後又與其他有機化學物質混合,以製成有機肥料,以避免傳統方式將稻草以焚燒方式處理所造成的空氣污染。
事實上,在歐洲其他國家也採用各種不同之方式處理稻草,以義大利為例,為了避免森林大火,以及影響道路視線和空氣品質,在當地已極少看到焚燒稻草之行為。每年小麥收成後,大批的麥草成綑地散置在麥田之間,稻草處理公司就會前往收購,但依規定這些稻草不可直接餵養牛隻,必須經過再處理後,才能依牧草性質、營養成份等分別處理,有些作為肥料,有些則作為飼料。