台南區農業專訊第33期:13~18頁(2000年9月)

應用生物分解垃圾袋蒐集有機廢棄物產製堆肥

文/圖  楊紹榮、黃山內  

前言

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量也頗多。在這些塑膠廢棄物中,有57%為塑膠袋及膜。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、採用生物可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。

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利用生物分解垃圾袋蒐集有機廢棄物

國外利用概況

目前生物分解垃圾袋可配合利用於社區廚餘,公園、庭院枝葉及果菜批發市場等有機廢棄物分類蒐集。以社區廚餘及庭院枝葉而言,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,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加崙的生物分解堆肥袋;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生物分解材料所產製的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 Linssen氏報導(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。BAW袋必需有足夠的強度填裝一星期的廚餘,而且作為廚餘的袋子不要太大(小於15公升),因為廚餘送到有機廢棄物處理工廠時,儘可能越新鮮越好。據荷蘭Protrra公司,Behage 氏(1999)之報導:在荷蘭至少有10家廠商生產生物分解垃圾袋,袋子的大小有5、10、40、80、120及240公升不等。亞洲地區,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。在韓國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月宣佈採用含30%澱粉之部份可生物分解蒐集袋,以減少掩埋場之處理空間,未來將考慮提高使用VCF制度含採用之垃圾袋費用,俾能嘗試使用價格較貴的完全生物分解蒐集袋。

根據Behage氏(1999)之報導:1996年,美國、西歐及日本生物分解聚合物的需求量為14,000噸,產值為7,000萬美元,其中有38%利用於堆肥袋,預期到2001年生物分解聚合物的需求量將增加到70,000噸,因此利用於堆肥袋的比例也將大幅成長。

國內研發現況

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,調查得知: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集袋填加有機廢棄物之實際評估。供試有機廢棄物包含庭院落葉,廚餘及果菜市場廢棄物,茲分述之:

生物分解垃圾袋在庭園落葉之堆肥化利用

於台南縣佳里鎮農牧廢棄資源處理中心進行生物分解垃圾袋填加庭院落葉之堆肥化評估,計有三種處理,分別為Mater-Bi白色生物分解垃圾袋內裝填榕樹落葉(每袋裝50個)及白色生物分解蒐集袋(未裝榕樹落葉),每一種分別有50個樣品,並以處理中心原牛糞等材料為對照。將前述100個樣品分別放置於混合牛糞、菇類木屑等粗原料之發酵槽(每一槽放50個)。每隔一星期翻堆一次,經過12次翻堆後,於掩埋13週發酵完成後,分別裝袋運回台南場進行有機肥料之水分、pH、有機質含量,重金屬(鐵、錳、鋅、銅、鎳、鉛、鎘、鉻)等含量分析。另將前述三種不同處理有機質肥料分別秤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,調查不同處理對植株生育、產量及品質之影響,茲將結果敘述如下:

一、生物分解垃圾袋在堆肥槽之分解率

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,因此分解袋有卷曲情形發生,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。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。

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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
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生物分解膜(左,右邊為傳統PE膜)經42天堆肥化處理後分解情形

二、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機質成品分析及利用

(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(處理中心原牛糞等原料)處理。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)。至於微生物含量,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(表一)。

表一、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機質產品物性分析及微生物相含量

處理

水分(%) 有機質含量(%) pH(1:5) 細菌(Cfu/g) 真菌 放射菌
(Propugules/g)
生物分解袋**/牛糞等 54.6a 49.1a 9.02a 2.3×107a 2.27×103a 30.7×104b
榕樹落葉/生物分解袋/牛糞等 52.9a 49.0a 9.01a 2.05×107a 0.97×103a 43.3×104a
對照(處理中心原牛糞等材料) 36.6b 46.2a 7.24b 2.26×107a* 6.13×103a 0.86×104c

*: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
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-幾丁脂瓊脂

(二)生物分解垃圾袋堆肥化後之重金屬含量

生物分解垃圾袋堆肥化後之重金屬鐵、鉻、銅、錳、鋅、鎘、鉛及鎳等含量均以摻混生物分解袋及另外填榕樹落葉所產製之有機肥較少(表二)。根據簡氏等在”堆肥品質鑑定方法”之報告指出:台灣垃圾重金屬鎘、鉻、銅、鎳、鉛及鋅的容許量分別為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,另外,由於供試白色生物分解垃圾袋測試前分析其重金屬含量均低,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。

表二、生物分解垃圾袋堆肥化後之有機質重金屬含量分析

處理
(ppm)
生物分解袋**/牛糞等 2,583a 3.73b 89.3b 185b 245b 0.87b 4.1b 4.4b
榕樹落葉/生物分解袋/牛糞等 2,691a 3.77b 92.9b 189b 255b 0.77b 3.1b 4.3b
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)

(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(表三)。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。

表三、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 葉數 葉面積 單株重 可溶性固形物 維他命C
(cm) (枚) (cm2) (g) (Brix° ) (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-播收期:89年4月11日∼89年5月10日
*:Mater-Bi生物分解垃圾袋(白色,0.03mm)

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。

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生物分解垃圾袋(左)及裝填榕樹落葉(右)所產製的有機質肥料
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採用生物分解垃圾袋(中)進行榕樹落葉所產製的有機肥(右)利用於短期葉菜栽培

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。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進行堆肥產製,所有的結果將待進一步檢視。

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。調查得知:10公斤的甘藍廢棄外葉可產生5,300 C.C.的發酵液及2.2公斤的有機肥。

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生物分解垃圾袋利用於果菜批發市場之廢棄物蒐集

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×20m m)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,而人工除袋不佳成本增加也不衛生。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。又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塑膠袋填裝廚餘,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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