台南區農業改良場技術專刊 89-5 (No.103)

生物分解垃圾袋在有機廢棄物堆肥化之應用

文/ 楊紹榮 
審稿/ 黃山內 

前 言

台灣一般垃圾組成比例圖(紙29.1%,塑膠19.6%,廚餘23%,玻璃5%,其他18%,金屬5.53%)根據環保署「中華民國台灣地區環境保護統計年報」資料（1992∼1999）顯示：一般垃圾之物理成分中廚餘類佔有比率在17.9∼25.7％之間，倘能善加利用，將廚餘及果菜市場產生的有機廢棄物等資源進行堆肥化處理，如此不但可解決有機廢棄物污染環境的問題，維護生態環境，還可利用其所富含的有機物及養分，改善土壤之理化性質，提高土壤肥力，增加作物生產與改善產品品質。另外，由於有機廢棄物的減量因而延長垃圾掩埋場使用年限，在目前掩埋場日趨飽和且覓地不易的情況下，可減少民眾抗爭所導致的社會成本支出。另據台灣塑膠公會的統計（1990∼1998），台灣地區每人每年塑膠的消費量為105.3∼134.5公斤。因此每年所產生的塑膠廢棄物也頗多。在這些塑膠廢棄物中，有57％為塑膠袋及膜。由於前述一般垃圾之物理成分中塑膠類之比率也在17.8∼20％（1992∼1999），凡此均顯示塑膠過度的氾濫使用，這些塑膠類品，不易分解，阻塞排水溝渠，妨礙根部伸長，影響環境瞻觀。為了減少日常生活中傳統塑膠的使用、採用生物分解垃圾袋配合廚餘，庭院枯枝落葉等有機廢棄物的分類蒐集，進行資源再生對於廢棄物減量及現行的垃圾處理方式將有莫大的助益。

目前生物分解垃圾袋可配合利用於社區廚餘，公園、庭院落葉及果菜批發市場等有機廢棄物分類蒐集。以社區廚餘及庭院落葉而言，可由環保機關結合社區民眾做好垃圾分袋，由清潔車定時收集，再送至大型有機廢棄物處理場進行堆肥化處理。據美國密西根州立大學Narayan博士之報導：由於多數區域及地方的堆肥處理場已禁止非分解性塑膠的使用，因此當堆肥化技術日趨成長及穩定時，則有更多的有機廢棄物如庭院枯葉、修剪後殘枝及生物固體混合廢利用生物分解垃圾袋蒐集有機廢棄物棄物等，將從掩埋處理改為堆肥化處理。在美國一些庭園廢棄物之掩埋，大約佔一般廢棄物的10％，目前有26個州及華盛頓特區是禁止掩埋。基於此，庭園廢棄物堆肥化之設備從1989年的650處劇增到1992年的2,500處。因此生物分解堆肥袋之用量也隨之開始增加。1997年美國Cargill公司採用Ecopla生物分解聚合物，生產30加侖的生物分解堆肥袋；杜邦及ConAgra 合資機構則生產Enpac 商標之生物分解堆肥袋行銷市場；加州的Biocorp公司也生產商品名Mater bag之生物分解垃圾袋做為食物殘渣、庭園枯葉及修剪後殘渣蒐集之用。晚近利用義大利Novamont公司研發的Mater-Bi生物分解堆肥袋已逐漸被採用於芬蘭、義大利等歐盟諸國的50餘個社區，德國巴伐利亞的Landkrerxs Furstenfeldbruck於1992年率先使用。另根據Viona Lissen報導（1999），在瑞士己有不同的廠家生產不同型式的生物分解堆肥袋（BAW袋）廣泛地供大批發商進行有機廢棄物的蒐集，部份市政當局也有意跟進。在日本群馬縣的板倉町以生物分解垃圾袋裝填廚餘產製有機肥料成果頗佳。據Shin及Han氏之報告：南韓為了配合依廢棄物體積收費（Volume-based collection fee，簡稱VCF）制度，在1999年9月宣佈採用部份可生物分解的蒐集袋（含30％澱粉）以減少掩埋場之空間，未來將考慮提高使用VCF制度所採用之垃圾袋之費用，俾能嘗試採用完全生物分解蒐集袋。根據Behage（1999）之報導：1996年，美國、西歐及日本之生物分解聚合物的需求量為14,000噸，產值為7,000萬美金，其中有38％應用於堆肥袋，預期到2001年生物分解聚合物的需求量將增加到70,000噸，因此利用於堆肥袋比例也將增加。

本文旨在評估台灣廠商與國外技術合作生產的生物分解垃圾袋裝填有機廢棄物進行堆肥化之成效，俾供未來相關單位進行有機廢棄物資源再利用之參考。

生物分解膜分解率評估

為瞭解生物分解膜之分解情形，本場採用偉盟工業股份有限公司與義大利Novamont公司合作生產之Mater-Bi生物分解塑膠材料（代號NF01U，成分為50％澱粉；50％聚己內酯，簡稱PCL），於台南縣佳里鎮農牧廢棄資源處理中心進行生物分解膜分解率調查。該中心主要以牛糞混合菇類木屑產製有機質肥料。將Mater-Bi生物膜（黑色，厚度0.03mm）裁成35cm×35cm大小，計10片，先以分析天平秤重後，再裝進50cm×50cm白色24目紗網袋，分三層隨機平鋪於廢棄資源處理中心之發酵槽中與牛糞等堆肥資材堆積，每一週翻堆一次，經6週後，取出供試材料沖洗後，經70℃烘乾二天後再秤重計算其失重率，以膜失重之多寡，評定其分解程度。初步評估得知：Mater-Bi生物分解膜在堆肥化處理後28天，生物分解膜之失重率為37.8％；處理後42天，失重率達82.9％。試驗期間，堆肥槽的溫度為44∼65℃。由於生物分解膜經堆肥化處理後的初步評估效果良好，因此進行生物分解垃圾袋填加有機廢棄物之實際評估。

生物分解膜於農牧廢棄處理中心發酵槽進行
生物分解膜於農牧廢棄處理中心發酵槽進行
分解膜裂解率評估		 生物分解膜（左，右邊為傳統PE膜）經28天堆肥化處理後分解情形
生物分解膜（左，右邊為傳統PE膜）經28天
堆肥化處理後分解情形

生物分解垃圾袋在庭園落葉之堆肥化利用

另將前述三種不同處理產製的有機質肥料分別秤0.5公斤，混以2.5公斤栽培介質，充分拌勻後置於8英吋素燒盆，進行小白菜（三鳳種）盆植試驗，調查不同處理採收時之株高、葉數、葉面積、單株重及可溶性固形物，茲將結果分敘如下：

一、生物分解垃圾袋在堆肥發酵槽之分解率

當生物分解垃圾袋埋入農牧廢棄處理中心發酵堆肥槽中，由於槽內溫度在50℃以上，因此分解膜有卷曲情形發生，2週後開始破裂分解，且速度相當快，3週後破損率達50∼60％，4週後破損率已達85∼90％，5週後生物可分解垃圾袋幾乎完全分解。第一週時，未填加榕樹落葉的生物分解垃圾袋處理比填加榕樹落葉之生物分解垃圾袋處理分解較快，但第2週時，後者比前面處理分解快且分解為小塊，究其原因乃填加榕樹落葉之生物分解垃圾袋之枯葉本身已有菌絲可以加速分解，而第1週，未填加榕樹落葉的生物分解垃圾袋處理，因生物分解垃圾袋直接埋入高溫中（圖一），致垃圾袋快速卷曲，但到第4∼5週時，二種處理之垃圾袋均已完全分解，惟榕樹落葉則到第8週才腐熟。由於供試生物分解垃圾袋，是由50％澱粉及50％PCL摻混而成，二者均是可以生物分解的材料，因此做為有機廢棄物的垃圾袋進行堆肥化處理之效果相當良好。 圖一、生物分解垃圾袋堆肥化處理之溫度變化（88年12月23日∼89年3月29日）
圖一、生物分解垃圾袋堆肥化處理之溫度變化（88年12月23日∼89年3月29日）
採用Mater-Bi生物分解垃圾袋（前）進行庭院落葉蒐集
採用Mater-Bi生物分解垃圾袋（前）進行庭院落葉蒐集		 含榕樹落葉的生物分解垃圾袋堆置於農牧廢棄物處理中心準備進行堆肥化翻堆
含榕樹落葉的生物分解垃圾袋堆置於農牧廢棄物處理中心準備進行堆肥化翻堆
白色生物分解垃圾袋填加榕樹落葉進行堆肥化處理時，袋子及落葉分解情形(處理後35天)
白色生物分解垃圾袋填加榕樹落葉進行堆肥化處理時，袋子及落葉分解情形(處理後35天)		 生物分解袋（內裝榕樹落葉）於農牧廢棄物處理中心經3個月之翻堆後所生產的有機質肥料品質甚佳
生物分解袋（內裝榕樹落葉）於農牧廢棄物處理中心經3個月之翻堆後所生產的有機質肥料品質甚佳

二、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機質成品分析

（一）生物分解垃圾袋堆肥化後之有機質物性分析

在農牧廢棄資源處理中心經13週掩埋及翻堆後所產製的有機質肥料經取樣分析得知：生物分解垃圾袋填加榕樹落葉與否，其pH值均大於對照（處理中心原牛糞等材料）處理，而電導度值（EC）則較少。有機質與水份含量則均以摻混生物垃圾袋及榕樹落葉之處理較多（表一）。李氏指出：「一般堆肥」之水分含量規定在35％以下，如此不但可配合機械施肥且對於搬運施用也較方便，同時對環境衛生的影響也較小。本研究生物分解垃圾袋與袋內另填加榕樹落葉所產製的有機肥，其水分含量雖然高達50％以上，惟89年6月施用於西瓜田作為基肥用，並無操作的困難。由於前述生物分解垃圾袋與袋內另填加榕樹落葉所產製的有機肥，其水分含量較高，因此未來再進行堆肥化處理時，後期翻堆次數宜增加及成品延後包裝，應可降低產品之水分含量。至於微生物相含量，三種處理堆肥化後有機質肥料之細菌及真菌統計上均無顯著差異，惟放射菌含量則以對照最少，摻混榕樹落葉生物分解袋之堆肥最多，呈顯著差異（表二）。

表一、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機質產品分析

處 理

 水分(％) 有機質含量 (％) pH（1:5） 電導度(mS/cm)
生物分解袋**／牛糞等 54.6a 49.1a 9.02a 10.7a
榕樹落葉／生物分解袋／牛糞等 52.9a 49.0a 9.01a 12.9a
對照（處理中心原牛糞等材料） 36.6b* 46.2a 7.24b 13.7a

＊：同一直欄內英文字母相同者表差異不顯著（P=5％）
＊：Mater-Bi生物分解垃圾袋(白色，0.03mm)； 處理期間：88年12月23日∼89年3月29日

表二、生物分解垃圾袋堆肥化後之微生物相含量

處 理 細 菌(Cfu/g) 真 菌(Propugules/g) 放射菌(Propugules/g)
庭園落葉/生物分解袋／牛糞等 2.05×107a 0.97× 103a 43.3×104a
生物分解袋**／牛糞等 2.35×107a 2.27×103a 30.7×104b
對照（處理中心原牛糞等材料） 2.26×107a* 6.13×103a 0.86×104c

培養基：細菌--肉汁瓊脂；真菌--蛋白凍葡萄糖、玫瑰紅瓊脂；放射菌--幾丁質瓊脂
＊見表一
＊：Mater-Bi生物分解垃圾袋(白色，0.03mm)

（二）生物分解垃圾袋堆肥化後之主要元素及重金屬含量

生物分解垃圾袋堆肥化後之有機肥主要元素（N.P.K.Ca及Mg）含量均以對照處理（處理中心原牛糞等原料）最多（表三），惟重金屬Fe.Cr.Cu.Mn.Zn.Cd.Pb及Ni等含量則均以摻混生物分解袋及另外填加榕樹落葉所產製之有機肥較少(表四)。李氏（1999）報導：依行政院86年2月公告之有機質肥料之規格，「一般堆肥」之重金屬如Cu及Zn的規定含量分別為100ppm及800ppm以下，觀本研究以生物分解袋與袋內另填加榕樹落葉所產製的有機肥其銅Cu及鋅Zn含量（表四）均遠低於前述規定含量。根據簡氏等在”堆肥品質鑑定方法”之報告指出：台灣垃圾重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Pb及Zn的容許量分別為5，150，150，25，150及500ppm均遠大於本研究生物分解袋或生物分解袋填加榕樹落葉所產製的有機肥。此外日本生物分解塑膠研究會，在1994及1995年曾經以Mater-Bi生物分解袋蒐集一般家庭、旅館及雜貨店的廢棄物進行堆肥化處理，經40天第二次發酵後所產製的堆肥之重金屬如Zn、Cu、Pb及Cd分別為490ppm，64ppm，19ppm及0.42ppm，除了符合財團法人日本肥糧檢定協會所規定的標準值外，也均低於台灣一般垃圾堆肥之規定容許量。由於本研究供試白色生物分解垃圾袋測試前分析其重金屬含量（表五）均低，因此採用生物分解垃圾袋進行堆肥化處理，應不致有重金屬污染的問題。

表三、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機質主要元素含量分析

(單位：%)

處 理 N P K Ca Mg
庭園落葉/生物分解袋／牛糞等 1.23b 0.92b 1.28a 3.38b 0.39b
生物分解袋**／牛糞等 1.17b 0.89b 1.24a 2.98b 0.39b
對照（處理中心原牛糞等材料） 1.77a＊ 1.84a 1.38a 4.31a 0.61a

＊見表一
＊：Mater-Bi生物分解垃圾袋(白色，0.03mm)

表四、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機質重金屬含量分析

(單位：ppm)

處       理

 Fe Cr Cu Mn Zn Cd Pb Ni
庭園落葉/生物分解袋／牛糞等 2,691a 3.77b 92.9b 189b 255b 0.77b 3.1b 4.3b
生物分解袋**／牛糞等 2,583a 3.73b 89.3b 185b 245b 0.87b 4.1b 4.4b
對照（處理中心原牛糞等材料） 4,188a＊ 8.57a 208a 311a 740a 1.17a 8.8a 7.4a

見表一
＊：Mater-Bi生物分解垃圾袋(白色，0.03mm)

表五、生物分解袋及庭園落葉（榕樹）測試前之重金屬含量

(單位：ppm)

供試材料 Zn Cd Pb Ni Fe Cr Cu
生物分解袋 68.9 0.10 0.3 0.1 4.1 0.1 0.2
庭園落葉（榕樹） 23.5 0.5 3.8 2.3 2,670 28.2 4.0

三、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機肥進行小白菜盆植試驗

將生物分解垃圾袋堆肥化後所產製的有機質肥料進行小白菜盆植試驗，調查得知：植株生育及採收時株高，葉面積及單株重均以摻混生物分解垃圾袋堆肥化後之有機肥表現較佳，比對照產品分別增加8.6％，16.3％及9.9％，惟統計上差異均不顯著（表六）。小白菜之可溶性固形物亦無顯著差異。維他命C含量則以處理中心原牛糞等材料之對照處理較多，生物分解垃圾袋填加榕樹落葉的次之，惟差異不顯著。三種不同處理採收之小白菜之重金屬含量亦均無顯著差異（表七）。據福田和彥之報告（1996）：日本肥糧檢定協會利用Mater-Bi等生物分解袋堆肥化處理所產製的第一次及第二次發酵有機肥進行小松菜的發芽試驗，結果均非常良好。另外廣島縣農業技術中心，也將前述經40天第二次發酵後之有機肥進行白菜及甘藍的試驗，結果亦無問題，與本研究採用生物分解垃圾袋填裝榕樹落葉堆肥化後產製的有機肥利用於蔬菜栽培的結果是一致的。 採用生物分解垃圾袋（中）與袋內填加榕樹落葉所產製的有機肥（右）利用於短期葉菜栽培，小白菜植株生育佳（植株生育中期）
採用生物分解垃圾袋（中）與袋內填加榕樹落葉所產製的有機肥（右）利用於短期葉菜栽培，小白菜植株生育佳（植株生育中期）

　

表六、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機肥進行小白菜盆植比較

處 理 株 高
(cm)		 葉 數
(枚)		 葉面積
(cm2)		 單株重
(g)		 可溶性固形物
(Brix° )		 維他命C含量
（ug/g）
生物分解袋**／牛糞等 38.7a 3.8a 780.2a 26.1a 6.7a 396b
榕樹落葉／生物分解袋／牛糞等 40.1a 4.0a 840.8a 25.8a 7.7a 434ab
對照（處理中心原牛糞等材料） 36.1a* 4.2a 703.4a 23.6a 7.7a 477a

：見表一；種植婹膠炭薄G89年4月11日∼89年5月10日
＊：Mater-Bi生物分解垃圾袋(白色，0.03mm)

表七、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機肥利用於盆植小白菜採收時之重金屬含量

(單位：ppm)

供試材料 Zn Cd Pb Ni Fe Cr Cu
生物分解袋**／牛糞等 8.5a N.D. 0.09a 0.08a 5.8a 0.02a 0.5a
榕樹落葉／生物分解袋／牛糞等 7.7a N.D. 0.08a 0.05a 6.3a 0.01a 0.5a
對照（處理中心原牛糞等材料） 10.2a* N.D. 0.08a 0.05a 5.8a 0.02a 0.5a

＊：見表一
＊：Mater-Bi生物分解垃圾袋(白色，0.03mm)
N.D.：表末檢測出

從以上的初步調查分析得知：採用本國廠商與國外技術合作產製的生物分解垃圾袋裝填榕樹落葉，在台南縣佳里農牧廢棄資源處理中心，經三個月餘的發酵翻堆後，所產製的有機質肥料產品品質甚佳，有機質含量為49％，較對照（原處理中心牛糞等材料）產品為高，重金屬含量均較對照產品為低，再將所獲得的有機質肥料栽培短期葉菜類之小白菜，植株生長亦佳。

生物分解垃圾袋在廚餘之堆肥化利用

除了庭園落葉可利用生物分解垃圾袋進行堆肥化處理外，目前佔家庭垃圾最大來源的廚餘也可利用生物分解垃圾袋進行堆肥化處理。本場在89年3月也於台南縣仁德鄉農會進行小規模探討，初步觀察得知：將一些果皮蔬菜廢葉、魚肉骨頭、蛋殼等有機廢棄物，略為沖洗，瀝乾水分後放置於生物分解垃圾袋，再置於塑膠發酵桶（約60∼66公升），經2∼3個月後，生物分解垃圾袋也可以漸次分解，惟由於發酵桶內溫度，不若前述農牧廢棄處理中心高且發酵期間未經翻堆，故產製的有機肥品質較前述農牧廢棄資源處理中心，比有經過定期翻堆發酵的略差。因此採用生物分解垃圾袋裝填廚餘之堆肥化處理仍待進一步大規模持續評估。另外為了配合專用垃圾袋的實施，台北市內湖區的西安里及西湖里地區的五千多位社區住戶也已經從89年7月開始利用生物可分解垃圾袋進行廚餘回收之試辦作業，每週一、三、五訂為廚餘回收日。將回收的廚餘運往山豬窟掩埋場俟廚餘堆肥設施完成後再進行堆肥產製，所有的結果將待進一步檢視。

採用生物分解垃圾袋（右，左為一般垃圾袋）蒐集廚餘
採用生物分解垃圾袋（右，左為一般垃圾袋）蒐集廚餘		 廚餘廢棄物置於生物分解垃圾袋經發酵後體積及重量大幅減少
廚餘廢棄物置於生物分解垃圾袋經發酵後體積及重量大幅減少
將廚餘等有機廢棄物置於生物分解垃圾袋，隨後覆上一層發酵輔助菌進行堆肥化處理
將廚餘等有機廢棄物置於生物分解垃圾袋，隨後覆上一層發酵輔助菌進行堆肥化處理		 採用生物分解垃圾袋蒐集廚餘發酵後所得之有機肥利用於小白菜栽培
採用生物分解垃圾袋蒐集廚餘發酵後所得之有機肥利用於小白菜栽培

生物分解垃圾袋在果菜市場廢棄物之堆肥化利用

據估計台灣地區每年產生704,304公噸的果菜市場廢棄物（簡及莊，1999）若能善加利用將可減少對環境污染之衝擊。本場在民國89年5月上旬於鄰近菜市場蒐集廢棄蔬菜物（甘藍外葉）進行堆肥化初步評估。將10公斤的甘藍廢棄物外葉蒐集後，置於白色生物分解垃圾袋，再置於簡易的塑膠發酵桶，經過2.5個月後，生物分解垃圾袋也開始變碎裂解。調查而知：10公斤的甘藍廢棄外葉可產生5,300㏄的發酵液及2.2公斤的有機肥，將其利用於小白菜栽培，植株生育亦佳。

利用生物分解垃圾袋蒐集果菜廢棄物（甘藍外葉）
利用生物分解垃圾袋蒐集果菜廢棄物（甘藍外葉）		 有機廢棄物置於生物分解垃圾袋，隨後覆上一層發酵輔助菌進行堆肥化處理
有機廢棄物置於生物分解垃圾袋，隨後覆上一層發酵輔助菌進行堆肥化處理
果菜市場蒐集之甘藍外葉廢棄物置於生物分解垃圾袋2.5個月後所產生的發酵液及堆肥成品
果菜市場蒐集之甘藍外葉廢棄物置於生物分解垃圾袋2.5個月後所產生的發酵液及堆肥成品		 採用生物分解垃圾袋裝填果菜廢棄物發酵後所得之有機肥利用於小白菜栽培之產量比較
採用生物分解垃圾袋裝填果菜廢棄物發酵後所得之有機肥利用於小白菜栽培之產量比較

展 望

據美國堆肥協會的資料：使用生物分解垃圾袋堆肥化之成本可依垃圾袋本身的成本費用、去袋程序所需費用、被塑膠所污染的表土丟棄及處理費用、以及降低堆肥產品品質所損失金額及設備投資等費用綜合考量。在美國一般塑膠袋約美金10∼20分錢，生物可分解袋需25∼40分錢。在台灣採用Mater-Bi生物分解袋，每只（57cm×42.5cm×0.02mm）需2.3元新台幣，而同樣大小形狀的一般塑膠袋每只僅需0.55元。惟一般塑膠袋去袋費用每立方碼約美金2∼6元，生物分解袋可自然分解，不需額外費用，而人工除袋不僅成本增加也不衛生。此外投資去袋程序之設備，在美國最小的設備也要美金25,000∼50,000元的投資。堆肥產品中若摻有不易分解的一般塑膠，不僅影響堆肥產出率也影響堆肥品質。美國華盛頓州立大學的Dan F. Caldwell教授於民國88年應邀來台提供技術服務，在參觀主婦聯盟推行堆肥計畫時，建議若能使用生物分解垃圾袋，則整個操作程序及循環應可加快，此外亦可降低清運人員可能受到的工作傷害。因此未來採用生物分解垃圾袋蒐集有機廢棄物將是必然趨勢。

為了確保城鄉、社區的居家生活品質，垃圾減量及資源再生是未來的必然趨勢。實施過程中，倘能利用與環境友善的生物分解資材進行有機廢棄物的堆肥化處理，對於農業生態環境的維護及永續發展經營將有莫大的助益。

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