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科技農工 減碳增值

科技農工 減碳增值

陳怡如

科技

工業技術與資訊、Shutterstock

2023-06-20 14:48

農業作為人類食物來源,也是人與自然間的重要紐帶,位居淨零排放要角。

結合工業與高科技所帶動的農業低碳循環模式,透過更完善的農業減碳行動,在生產、享受美好食物的同時,也為地球的永續貢獻一份心力。

淨零排放時代的明日之星

科技協助農業 減碳救地球

 

1.5℃,是地球環境和人類存亡的「臨界點」。想要阻止地球暖化和氣候變遷對環境帶來的致命影響,必須在2050年之前,將地球升溫幅度控制在1.5℃之內。根據聯合國指出,若要達成這個目標,2030年全球人為二氧化碳淨排放量,需比2010年降低45%,如此在2050年便能達到淨零排放。為了控制升溫,所有產業都要動起來,農業也不例外。

 

農機吹起電動化

農機吹起電動化風潮,使用能源效率較高的設備,對減碳可達到立即成效,臺灣率先宣示2040要達到百分百農機電動化的目標。

 

全球糧食和農業對地球環境產生的影響深遠,根據Hannah Ritchies & Max Roser在2020年的調查指出,食品生產占全球溫室氣體排放量26%,農業使用全球50%可居住土地、70%淡水抽取量,造成全球78%海洋和淡水優氧化。

 

事實上,農業不僅是二氧化碳的排放來源,更是固碳增匯的主要貢獻者。廣義的農業包含森林、海洋和土壤,全是儲存二氧化碳的天然倉庫。目前產業界正為尋找可交易的碳權所苦,而農業正是一個好的提供者,如果能夠善用科技輔助、妥善規劃,將有很大機會成為淨零時代的商機。

 

傳統農業

科技協助農業減碳與增匯帶來的契機,不僅能擴大傳統農業的視野,在淨零碳排的目標下,有機會成為跨領域產業投資標的,以及企業轉型的布局目標。

 

不同切入角度 一窺全球減碳策略

 

農業對淨零排放的貢獻不容小覷,各國紛紛從不同面向切入。一向身為綠色永續模範生的歐盟,提出「農場至餐桌策略」(Farm to Fork Strategy),明列27項促進綠色食品生產、發展更健康永續的飲食以及減少食物浪費的措施,預計到2030年,將有機農業面積增加至少25%,並減少50%的化學農藥用量和風險,以及減少20%的化肥使用。

 

美國則發起「農業創新議程」(Agriculture Innovation Agenda;AIA),整合美國農業部所需的資源、計畫與研究,為農民提供工具,並將美國農業定位為能持續供給未來糧食、纖維、燃料、飼料需求之領導者。目標在2030年達到食品廢棄物減少50%,2050年農業產量增加 40%、環境碳足跡減半。

 

日本也發表「綠色糧食戰略」,從經濟、社會、環境三大面向切入,以長期視野規劃攸關人民健康飲食生活、永續生產和擴大ESG消費市場等目標策略,期望2030年達到食品產業朝向永續發展,2050年農業二氧化碳零排放、有機農業擴大至25%。

 

目光轉回臺灣,根據「我國國家溫室氣體排放清冊」指出,臺灣農業約占我國溫室氣體總排放量1.17%,明顯低於國際水準許多。農委會率先宣示,透過「減量」、「增匯」、「循環」及「綠趨勢」共四大主軸,臺灣農業將在2040年達成淨零排放,比全球共識2050提早了10年。

 

四大面向 打造食品產業循環經濟

 

農業想要減碳,就要打造新的循環經濟。工研院產業科技國際策略發展所產業分析師邱純慧認為,推動「食品產業循環經濟」,可以對抗氣候變遷和減少地球資源耗竭,達成食品產業零廢棄的終極目標。

 

這套系統主要包含4個面向,首先是增加有機種植的農作物。食品產業應減少化學肥料和農藥的使用,除了可以改善土壤狀態減輕環境傷害,無法食用的生質料源,也能生產其他高附加價值的產品。

 

第二是優化食品加工業的生產製程,可將水、能源、資源使用效率極大化,有效將資源全利用,以生產製程零廢棄、零排放為最終目標。

 

第三是生質料源循環再利用,藉由純化萃取技術,生產藥品、美妝品、保健食品、飲料、生質塑膠和高性能材料等,讓食物資源發揮最大的利用價值。

 

第四是增加生物可分解生質肥,食品廢棄物經堆肥處理增加腐植質,生產土壤增肥、保肥的有機質肥料,可以增進土壤生產力,並避免食品廢棄物棄置對環境所產生的衝擊。

 

農食剩餘材料再利用 垃圾變黃金

 

「避免食物浪費」已是全球趨勢,歐盟將基於各會員國於2022年提出的數據,在2030年前將零售端和消費者個人所造成的人均食物浪費減少50%,並調查生產端的食物浪費原因,透過跨國資訊整合平台—歐盟糧食損失和糧食浪費平台(EU Platform on Food Losses and Food Waste)提出改善建議。

 

在後端廢棄階段,農業廢剩物的再利用也備受關注。在食物生產過程有許多副產物,像是果皮渣、酒粕、稻稈、豆渣、咖啡渣與茶葉渣等,都有其利用價值,未來應用「全利用、零廢棄」的思維,重新規劃建立食品循環系統,提高這些剩餘資材的價值。

 

根據市調公司Polaris Market Research調查,全球農業與食品加工剩餘資材循環再利用創造360億美元產值;臺灣每年農產廢棄物高達490萬公噸以上,其中農產廢棄物與畜產廢棄物占比高達96.6%,都能化為龐大商機。

 

像是針對臺灣第一大農作物水稻,在加工成稻米的過程中,最主要的剩餘資材,就是稻稈和稻殼。稻殼焚燒後產生的稻殼灰,目前多免費提供給契作農戶,或以極低的價格銷售給農戶做為有機肥料,無法提高材料的附加價值。其實稻殼灰含有高達85%至89%的二氧化矽,而二氧化矽正是常見的工業原料,將稻殼灰作為永續循環材料,具有市場應用的發展潛力,2021年全球市場規模高達26.1億美元。

 

食品循環

 

食品循環

在食物生產過程有許多副產物,未來應用「全利用、零廢棄」的思維,重新規劃建立食品循環系統,提高這些剩餘資材的價值。
 

替代蛋白、智慧電動 農業減碳多管齊下

 

在農業生產上,很大一部分碳排來自畜牧,其中牛隻更是排放之王。當牛進行反芻時,會排出大量的甲烷氣體,甲烷不只僅次於二氧化碳,是第二大的溫室氣體,暖化潛能更比二氧化碳還要高21倍,對環境影響巨大。不少人因而開始提倡多吃蔬食、減少加工品,或是研發可替代性蛋白與未來食物,造就了「植物肉」蓬勃發展,用「吃」也能改變世界。

 

從能源使用的角度切入,也是農業減碳的好方法。像是建置綠能設備,打造能源自主的農漁村;吃柴油的農機具也是碳排一大來源,就像油車走向電動車的趨勢一樣,農機也吹起電動化風潮,使用能源效率較高的設備,對減碳將能達到立即成效,臺灣就率先宣示2040要達到百分百農機電動化的目標。

 

其他還有食用當季、在地食材,縮短食物運送路程,降低運輸過程產生的碳排放量;以及使用環保、可重複利用或回收的包材;還有增加森林、海洋及土壤的碳匯,強化負碳農法,都是農業減碳不可或缺的一環。

 

技術打包輸出 瞄準全球商機

 

對於協助農業減碳,工研院也沒有缺席。工研院中分院副執行長李士畦表示,工研院具備能源、機械、資通、感測、晶片、量測,以及生技與材料等與科技農業直接相關的全方位技術發展能量,透過快速整合,目前在生態材料、生物質全循環、替代蛋白(植物肉)、智慧感測、智電載具方面,都已陸續投入研發或技轉,科技輔助農業科技化減碳已經是進行式,未來「協助農業朝智慧、生態與永續的方向邁進」是必須堅持的一條路。也因為「農業代表的是生命,我們要用生命的角度、週期的觀念來看待並協助這個領域的發展。」

 

科技協助農業減碳與增匯帶來的契機,不僅能擴大傳統農業的視野,在淨零碳排的大目標下,有機會成為跨領域產業投資標的,以及企業轉型的布局目標。在未來大鳴大放的碳交易時代,自然碳匯逐步完成各種認證準備後,也會成為國際競逐的碳權交易重點。「以前我們期待與推動的主軸是『以工輔農』,現在必須再加入『以農助工』的目標。」李士畦表示,當未來這些農業的負碳材料或低碳工具,以及造就出來的碳匯量可以被清楚的認證與量化計算,就有機會形成可交易的碳權。這方面的需求會來的很快,我們得更加快一些,為農民和跨領域應用產業帶來實質的幫助。

 

這個商機不只在臺灣,更是放眼全球,未來工研院將以「包裹式」的技術輸出為目標,而「國內驗證、國外實施」則是重要的發展核心。李士畦解釋,所謂的包裹式技術,是指整合所有的科技農業減碳技術,提供一條龍的服務。

 

這包括由農試機關提供潛力低碳作物以及田間實務驗證的全面合作。再加上工研院與學業界在生產端的智電協作、加工設備、檢測儀器,與最終的減碳評估、碳權驗證與生物質全循環材料的相關供應鏈等,所有環節的打包輸出。「這對每個農民與任何國家來說,都非常具有吸引力,因為從來沒有一個人可以告訴你,這些東西全部組織起來該怎麼做,以及如何去選擇自己最需要的組合。」李士畦說,以農產業實務需求對應可提供的減碳技術、工具與負碳材料,以科技加速布局農工減碳技術與服務體系,才能在進入淨零排放的大時代中搶得先機。

 

想了解更多淨零時代精彩報導,請看6月號工業技術與資訊月刊

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