- (一) 樹種在生物炭的應用
根據陳鴻鈞(2021)研究，蜜棗、芭樂及西施柚三種枝條製成之生物炭，以棗枝生物炭對物質吸附性最高，其吸水量達3.3±0.12 g-water/g，吸農藥克收欣及納乃得，分別及7.16±0.06與15.2±0.82 mg/g，此外，棗枝亦可吸附微生物膜達1.1±0.06 g-濕重/g-biochar。精製後柚/芭生物炭吸水量提高較明顯，但以吸附總水量而言，仍以棗枝生物炭為高，約4.2±0.08 g/g。精製後棗枝生物炭可多吸收25%納乃得，但另二種精製後生物炭則否。
煙霧冷凝液測出豐富有機成份，其中以酚類為主，且棗枝及柚枝者為高，分別佔所有成份的38%及36%。棗枝煙霧冷凝液抑菌性最佳，10 %所產生的抑菌面積即高出為75 %乙醇的1.36倍。
此外國內針對不同竹種製成竹炭的研究結果頗為詳盡，故將依據盧崑宗、周坤池(2009)的研究，以竹炭為例說明不同竹種製成生物炭與竹醋液後在基本性質上的差異，此研究以電熱是機械窯在升溫速率25℃/hr的情況下，升溫至600℃，並持溫1小時將竹材炭化，並收集竹醋液。
- 1. 竹炭
- (1) 收率 = (竹材炭化重量/竹材炭化前之絕乾重) × 100。
- (2) 元素組成：使用元素分析儀進行C、H、O、N、S含量分析。
- (3) 孔隙度 = [(真密度–視密度)/視密度] × 100。
- (4) pH值：以酸鹼度計測定。
- (5) 藍牟爾比表面積
- 2. 竹醋液
- (1) 收率 = (粗竹醋液重/竹材炭化前之絕乾重) × 100。
- (2) 含水率 = [(水層重−餘重)/粗竹醋液重] × 100。
- (3) 顏色：利用液體比色計測定。
- (4) 比重：室溫下以比重瓶進行測定。
- (5) 溶解焦油 = (加熱200℃後殘餘物重量/試樣竹醋液重) × 100。
- (6) pH值：以酸鹼度計測定。
- (7) 有機酸含量
表16不同竹炭之基本性質
|
竹種
|
收率
(%)
|
元素組成(%)
|
孔隙度(%)
|
pH值
|
藍牟爾比表面積
(m2/g)
|
|
C
|
H
|
O
|
N
|
S
|
|
|
|
|
桂竹
|
32.0
|
80.73
|
0.94
|
17.45
|
0.65
|
0.53
|
73.77
|
8.56
|
354.0
|
|
麻竹
|
34.1
|
74.74
|
0.71
|
23.72
|
0.47
|
0.36
|
83.60
|
7.04
|
496.9
|
|
綠竹
|
35.1
|
83.69
|
0.96
|
14.45
|
0.63
|
0.27
|
81.49
|
8.25
|
436.7
|
|
莿竹
|
33.4
|
64.87
|
1.46
|
33.24
|
0.22
|
0.21
|
86.71
|
9.50
|
408.6
|
|
孟宗竹
|
31.1
|
89.22
|
0.82
|
9.16
|
0.52
|
0.28
|
81.08
|
7.44
|
462.4
|
|
長枝竹
|
35.8
|
80.49
|
1.14
|
16.58
|
0.74
|
1.05
|
67.10
|
8.47
|
179.1
|
表17不同竹醋液之基本性質
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竹種
|
收率
(%)
|
含水率(%)
|
顏色
|
比重
|
溶解焦油(%)
|
pH值
|
有機酸含量(%)
|
|
桂竹
|
21.9
|
85.0
|
15.1
|
1.135
|
2.14
|
3.3
|
12.5
|
|
麻竹
|
26.3
|
87.3
|
15.2
|
1.097
|
1.78
|
3.2
|
10.0
|
|
綠竹
|
28.5
|
84.0
|
15.8
|
1.096
|
0.94
|
3.0
|
12.0
|
|
莿竹
|
31.2
|
89.8
|
11.7
|
1.039
|
0.87
|
3.2
|
9.9
|
|
孟宗竹
|
29.9
|
84.4
|
17.3
|
1.105
|
1.77
|
2.9
|
13.6
|
|
長枝竹
|
31.8
|
86.3
|
14.6
|
1.099
|
1.42
|
3.3
|
10.8
|
- (二) 燒結溫度
炭化乃將木(竹)材在隔絕空氣或限制空氣環境中(如窯或爐)以高溫進行熱分解，溫度自250℃開始，超出此溫度時，組成元素的氧及氫絕大部分被除去，剩下以碳為主的結構體，僅含少量的氫、氧和極少量的微量元素，若加熱至1,600-3,000℃則會更進一步石墨化。
以竹炭為例，不同溫度所燒製的不同竹炭，因竹材結構型態與微量成分有所差異，故竹炭仍有特異的性質。而在竹材炭化的工業製程中，依據產物的不同又分為以碳為主產物的製炭工業，以及以竹醋液為主產物的乾餾工業。製炭工業升溫速度較為緩慢，最高溫度達900-1,000℃，乾餾工業則是短時間內快速升溫，最終溫度僅400-500℃。竹材炭化溫度的高低，可以改變竹炭的微結組織、硬度、炭化率、電阻係數及其官能基等之物性，炭化溫度達450-800℃時，完成「一次炭化」，如果需要達到竹炭特殊功能的需求的話，可提高溫度至800-1,200℃時，稱為「二次炭化」。用於土壤改良或是肥料等農業用途，以低溫(450-600℃)製造即可；經由中溫(600-800℃)燒製成的竹炭，可用作除臭、吸濕；要用於產生遠紅外線、阻隔電磁波或是產生負離子等健康用途，需選擇經800-1,000℃以上的高溫精煉而成的竹炭。
根據劉正宇(2010)的整理，日本針對不同用途的竹炭訂有基準，如下表所示：
表18日本不同用途別竹炭之基準
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用途
|
基準
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|
炭化溫度
|
精煉度
|
水分
|
備考
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|
燃料用
|
|
|
|
包裝須堅固，不可使內容物外漏者。
|
|
土壤改良用
|
|
|
|
適用地力增進法(1984)之規定。
|
|
調濕用
|
400℃以上
|
|
15%
|
包裝須不受腐蝕，而保持透氣性，且不損及調濕性者。
|
|
保鮮用
|
700℃以上
|
4以下
|
10%以下
|
包裝須能保持透氣性，且不損及調濕性者。
|
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水處理用
|
600℃以上
|
6以下
|
15%以下
|
自竹炭所溶出之物質中，對處理水有所影響的物質，需在環境基準法(1993)第16條所規定有關水質汙濁環境基準的適用基準以下。
|
|
飲用水用
|
700℃以上
|
4以下
|
|
包裝須能保持透氣性、通水性、耐熱性。自竹炭所溶出之物質中，對飲用水有影響的物質，需在水道法(1957)第4條與水質基準之規定有關之省令之適用基準以下。
|
|
煮飯用
|
700℃以上
|
4以下
|
|
包裝須能保持透氣性、通水性、耐熱性。自竹炭所溶出之物質中，對食品有影響的物質，需在水道法(1957)第4條與水質基準之規定有關之省令之適用基準以下。
|
|
浴池用
|
|
|
|
包裝須能保持透氣性、通水性、耐熱性者。
|
|
除臭用
|
|
|
|
包裝須不受腐蝕，而損及透氣性及調濕性。
|
|
寢具用
|
|
|
|
包裝須不損及透氣性及調濕性。
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根據日本全國燃料學會對木炭訂的基準，如下表所示：
表19日本不同用途別木炭之基準
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用途
|
基準
|
|
炭化溫度
|
精煉度
|
水分
|
備考
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|
煮飯用
|
800℃以上
|
0~4
|
|
包裝須能保持透氣性、通水性、耐熱性。自竹炭所溶出之物質中，對飲用水有影響的物質，
需在水道法(1957)第4條與水質基準之規定有關之省令之適用基準以下。
|
|
飲用水用
|
800℃以上
|
0~4
|
|
包裝須能保持透氣性、通水性、耐熱性。自竹炭所溶出之物質中，對飲用水有影響的物質，
需在水道法(1957)第4條與水質基準之規定有關之省令之適用基準以下。
|
|
除臭用
|
600℃以上
|
|
15%以下
|
包裝須不受腐蝕，而損及透氣性及調濕性。
|
|
浴池用
|
800℃以上
|
0~4
|
|
包裝須能保持透氣性、通水性、耐熱性者。
|
|
寢具用
|
600℃以上
|
|
|
包裝須不損及透氣性及調濕性。
|
|
保鮮用
|
800℃以上
|
|
10%以下
|
包裝須不受腐蝕，而保持透氣性，且不損及調濕性者。
|
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室內調濕用
|
400℃以上
|
|
15%以下
|
包裝須能保持透氣性，且不損及調濕性者。
|
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建材用
|
600℃以上
|
|
|
包裝須不受腐蝕，而保持透氣性，且不損及調濕性者。
|
|
土壤改良用
|
400℃以上
|
|
|
適用地力增進法(1984)之規定。
|
|
水質改善用
|
800℃以上
|
0~4
|
|
包裝須能保持透氣性、通水性、耐熱性。自竹炭所溶出之物質中，對飲用水有影響的物質，
需在水道法(1957)第4條與水質基準之規定有關之省令之適用基準以下。
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