生物炭有助於去除PFAS，緬因州生物炭廠商的發展與挑戰

前言

之前整理了一些生物炭的文章，包含了生物炭的特性與應用、相關碳權標準、碳權效益與注意事項、馬來西亞案例等。今天看到一篇介紹緬因州生物炭生產商與研究成果的報導，相當詳細，難得有特別帶到生產細節以及廠商觀點，很值得參考了解美國現況與挑戰。

先簡單介紹PFAS。

全氟烷基化合物（poly- and perfluoroalkyl substances, PFASs）

全氟烷基化合物 (PFASs) 是一群人工合成物質之總稱，由於具疏水性、疏油性、表面活性特性及化學穩定性，廣泛應用於工業及民生消費品中。全氟烷基化合物屬於環境荷爾蒙，進入人體後會干擾正常的內分泌系統運作，影響人體健康。暴露過量的全氟烷基化合物可能導致膽固醇及肝酵素升高、睾丸癌、腎癌發生機率增加、生育能力降低、免疫系統抑制以及甲狀腺疾病，嬰幼兒為敏感群族，暴露過量的全氟烷基化合物會導致新生兒出生體重下降、早產、神經發育及生殖功能障礙。

詳細資訊請參考連結，衛福部食品藥物管理署。

摘要翻譯

緬因州與全美各地的農場正在採用一項源自古老農業智慧的新技術，應對現代農業挑戰。

這項技術的核心是生物炭（Biochar） —— 一種由森林與農業廢棄物等有機生物質經高溫加熱製成的炭狀物質。研究顯示，將它加入受污染的土壤後，能有效減少農作物吸收「永久性化學物質」（forever chemicals）的風險。此外，它具備蓄水功能，可在乾旱時釋放水分，並能提升土壤的養分保留能力與碳封存效益。American Farmland Trust 認為這些特點使生物炭成為應對土壤與糧食問題的重要工具。

如果當前的研究能有效解決這些影響糧食供應的重大挑戰，生物炭市場將有望迅速成長，而緬因州已為此未雨綢繆，積極備戰。十月，緬因州第二家生物炭生產商開始商業化生產，進一步推動該技術在農業的應用。Standard Biocarbon 的共同創辦人 Fred Horton 表示，公司位於 Penobscot 郡 Enfield 的工廠每天可生產 50 立方碼（cubic yards, 1 立方碼 = 0.765立方公尺）的生物炭，這種有機生物炭不會對已受 PFAS 污染的農田造成二次污染。

PFAS 在 1980 和 1990 年代緬因州的農田污泥中發現，與人類的腎癌、睾丸癌及新生兒低出生體重等健康問題有密切關聯。

Horton 表示：

“生物炭的作用類似於活性碳，能有效過濾土壤中的重金屬、砷、鉛及其他有毒物質。”

位於 Greenville 的另一家生物炭製造商 Clean Maine Carbon 則於 2023 年 6 月投產，日產量達 20 立方碼，足以每三天裝滿一輛大型拖車。公司總裁 Pat Jones 指出，該產品目前主要用於農業，透過增加土壤中的碳含量來改善土壤品質。該工廠設立於 Greenville 的舊蒸汽發電廠內。

南美亞馬遜河流域的農民早在 2,500 多年前就製造了類似於現代生物炭的炭質土壤，但現代生物炭利用現代設備提升了其吸附性能。在緬因州，生物炭已作為發電廠的副產品生產，但其可能含有高濃度的重金屬，對土壤不利。Standard Biocarbon 採取了一些品質控制措施，首先選擇了當地 Pleasant River Lumber 鋸木廠的生物質作為原料，該鋸木廠將雲杉和冷杉木材加工成標準規格木材。Standard Biocarbon 使用高溫窯爐去除木材中的雜質。

該公司通過稱為 pyrolysis（熱裂解）的工藝生產生物炭，過程需要高溫並隔絕氧氣。Horton 表示，公司購買了德國公司 PYREG 製造的美國首台生物炭生產機器。這台兩層樓高的機器包含三個主要組件：反應室、爐體和過濾器。

首先，爐體使用丙烷點燃，直至木屑釋放出一種稱為 syngas（合成氣）的生物氣體，該氣體通過陶瓷過濾器被抽出。材料隨後繼續以約 2,900 華氏（約 1,600 攝氏）燃燒。木屑經過一個氣閘室，以防止氧氣進入，最終只留下主要由碳組成的物質。最終產品生物炭中，碳含量達到 90%。

生物炭的最終產品外觀類似深色的木屑，具有高度多孔性，使其能有效吸附 PFAS。然而，Horton 強調，仍需更多研究來確定其實際效用，包括生物炭吸附 PFAS 的持久性、在農田中的使用量以及需要多頻繁添加到土壤中。

“理想狀況下，我們希望一次施用就能永久中斷作物對 PFAS 的吸收，但這仍需要進一步研究和實驗來驗證。”

Clean Maine Carbon 的總裁 Jones 提到，生物炭普及速度不如預期快。目前，大多數產品銷售對象為農業用戶與研究項目，但一般消費者也可以直接向公司購買小包裝的產品。此外，一些大型零售商如 Home Depot 和 Lowe’s 亦有販售小包裝生物炭，或生物炭與堆肥混合的產品，專為家庭園藝愛好者設計。

Jones 表示：

“施用生物炭後，農民需要等上一年才能知道效果，這並不是一種能立竿見影的技術。”

投資者對生物炭的態度也趨於謹慎，通常要求看到具體效益後才願意資助新的公司或項目。儘管 Horton 已成功籌措資金，涵蓋了目前超過 1,000 萬美元的資本支出，但他仍在積極尋求更多資金支持。他指出，如果市場需求不足，生物炭的成本會過高，進而阻礙市場的建立與成長。

美國農業部目前提供一項獎勵計畫，補貼農民使用生物炭改善土壤，每立方碼補貼約 200 美元。然而，Horton 認為，農民不太可能選擇那些定價高於補貼標準的產品。

“生物炭對農民來說，價格基本上必須是接近零，否則即使它的效果再好，他們也不會考慮使用。”

對於想吸引投資的公司來說，他們面臨著一個矛盾的挑戰：既需要證明生物炭的確有效，又需要資金來生產足夠的產品供研究測試使用。

Unity 地區 Little Darling’s Dairy 乳品場的主人 Keith Hunter 表示，他的奶牛因食用含 PFAS 的飼料而受到污染。他進一步說：“他們得透過研究來證明它真的有用，如果生物炭有效，且能持續長期發揮作用，那資金可能自然就會到位。”

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