雜草的春天

「菅芒花、菅芒花，生佇山邊，開佇谷底，有葉無枝，秣曉靠勢，風若吹來頭累累…，」這首台灣歌謠描述芒草從山脊、水濱無所不在的身影。又稱菅芒花、菅蓁的芒草，滿山遍野，不僅許多鳥類在其中築巢、覓食，也和台灣先民生活密不可分，農民將之做成掃帚、草堂屋頂、防風的圍籬、童玩，它還是優良的牧草，以及原住民祭祀避邪的法器。

可惜進入工業社會後，芒草已無用武之地，淪為野草一族。但風水輪流轉，近年芒草被歐美科學家相中，被視為是生質燃料的一顆新星。而台灣因為特殊的地理位置和地形，芒草種類繁多，在國際研究中扮演重要角色。

許多台灣民眾以為芒草就是「五節芒」，其實五節芒只是在五月節（端午節）開花的一個品種，全台灣共有8個品種，在低、中、高海拔分別有白背芒、台灣芒、高山芒，加上蘭嶼、綠島的八丈芒，以及 3個已發現但尚未確認的新種。

「台灣除了嘉南平原因乾季長，沒有芒草外，幾乎處處可見，」成大生命科學系教授蔣鎮宇說，全世界芒草分布地區只在東亞和東南亞，其中台灣和日本種類最多，連廣袤的中國大陸土地上也找不到幾種。

農委會特有生物研究保育中心合歡山實驗站主任許再文表示，芒草的生命力特強，以長相和芒草近似的蘆葦來說，蘆葦一定要水邊沼澤地才能存活，芒草則是水邊、山上、乾旱地、海邊鹹地、雪地，火災過後的破壞地、重金屬汙染的土地上，任何惡劣的環境都能生長。

成大能源中心主任吳文騰（左）、生命科學系教授蔣鎮宇（右）是芒草生質能研究的推手，芒草經過焙燒、炭化即成黑色的芒草炭，可和煤混燒發電，減少二氧化碳排放，值得投入。

生命力超強的芒草，因而在科學家遍尋第二代生質燃料對象中雀屏中選。

比較二代生質燃料，第一代生質燃料引發的爭議在於，大面積種植甘蔗、玉米、大豆、棕櫚等作物來製成生質酒精、生質柴油，無異是「與糧搶地」，惡化糧荒問題；中南美、東南亞甚至砍伐熱帶雨林來種植單一生質作物，造成生態浩劫，也消滅了森林「吸碳」功能，科學家因而積極研究第二代生質能源，嘗試以農業廢棄物如稻稈、蔗渣等來加工後燃燒或萃取酒精，以及從其他「不破壞環境」的植物來動腦筋。

英國和歐盟廣泛研究過上百種雜草、植物後，發現芒草「野火燒不盡，春風吹又生」的生態特性，加上光合作用效率高（吸收同樣的陽光，植株長得較大較快），生物量大的優勢，非常適合做生質燃料。

「15年前歐洲就來信請中研院提供芒草『生物量』資料，」蔣鎮宇說，芒草因不具經濟價值，早年只有中研院植物所周昌弘所長做過研究，1995年他自己剛從美國回台，因緣際會地投入研究。不過，由於當年生物能源還沒抬頭，蔣鎮宇也只做了幾個遺傳多樣性的研究發表在學術期刊，但並未持續。

台灣近來又積極投入研究，則導因於5、6年前英國的「雜草研究所」科學家從文獻資料得知，芒草的兩大群（五節芒、中國芒）中，中國芒（白背芒、台灣芒、高山芒、八丈芒）的變異度最大，但他們實地前往亞洲採集後發現，中國大陸的芒草植株小、種類少，毫無優勢，好的品種都在台灣，才主動尋求合作，希望引進種源在英國種植。

嘉義農試所近年投入芒草研究，實驗哪個品種、如何種植、收割周期最符合經濟效益。

台灣在輸出英國種源的同時，也展開芒草生質能的研究。包括加工烘焙後以固態燃料加入煤，混燒發電，或者做成酒精、油類後加入汽油、柴油做汽車燃料，這三大方向各有不同技術和成本問題待解決。

以做成固態燃料來說，成大能源科技中心實驗以「熱裂解」（缺氧或無氧加熱分解）方式焙燒「芒草炭」。該中心陳冠邦博士表示，芒草日曬、壓縮後直接拿去燒，成本最低，但因仍含有水份，燃燒效率不高，也因體積大會腐壞，不利儲存運輸；烘焙成「芒草炭」能解決前述問題，不過用電烘焙不划算，所以他們以回收裂解出的氣體來烘焙來節省能源，最後還要做成「車載型裂解爐」，移動裂解爐到各地來處理芒草以節省運費。

成大能源中心主任吳文騰表示，種植芒草一公頃土地可年收成38公噸芒草，再經焙燒、炭化可得到40%的芒草炭，加入火力電廠和煤一起燃燒，等於減少用15公噸煤炭產生的二氧化碳。

但經濟效益如何，值得投入嗎？

若以煤一公噸80美元價格計，農民種一公頃15公噸芒草炭賣給電廠，年收入為1,200美元，平均一公頃地每月才得到100美元收益，似乎毫無誘因。「重點是開徵碳稅後，」吳文騰說，以目前一公噸碳排放，開徵800~1,000元台幣碳稅計，一公噸煤排放2.6公噸二氧化碳，15公噸芒草炭可節省4萬元的碳稅，經濟效益大增。

其次，產量大小也和選擇品種、種植、收割的方式息息相關。農委會嘉義農試所研究員黃哲倫表示，台灣氣候以種五節芒最適合，他們實驗2年發現，一年收成一次和二收總產量不相上下，每株間隔1公尺是最佳狀態，一公頃可達50公噸產量。

芒草的生命力特強，除了山巔水涯，乾地、鹹地、火災過後的破壞地、重金屬汙染地皆可生長。圖為金瓜石礦區附近。

芒草除了當固態燃料，做成酒精也是一大方向，但技術難度高。酒精發酵技術領先的美國，3年前也找上台灣合作。

成大生命科學系教授蔣鎮宇表示，合作案由美國農業部出面和農委會簽約，美國伊利諾大學團隊負責發酵的技術研發，包括篩選適合菌種、提高發酵效率；國內則由成大負責找出適合的品系和基因改良，嘉義大學副校長古森本進行光合作用效率的研究。

蔣鎮宇表示，所謂「適合品系」的條件，包括找出抗病力強和木質素少的品種，好讓菌種易於分解。另外也透過傳統育種或基因改造，希望做出3~5倍生物量的品種，以降低生產成本。

第二代生質能的精神在於，以微生物、酵素來分解農業廢棄物或雜草類的纖維素，不像第一代需消耗石化能源來種植作物，投入能源和二氧化碳減量效果相抵而受質疑。但第二代生質能的關鍵技術必須突破植物纖維素的分解，因為植物為了自我保護，細胞壁組成複雜，其中堅韌的網狀結構更是難以發酵崩解，因此各國競相投入研發，目前已找到若干可分解纖維素的菌種，成本可望降低。

蔣鎮宇表示，目前「纖維素酒精」發酵技術，只能先用碾碎等物理方式將細胞壁的木質素組織破壞，讓植物的纖維素、半纖維素暴露在外，再用微生物去分解製成酒精。

此外，成大能源科技中心和雲科大、高苑科大則研究將芒草做成「裂解油」，以加入柴油一起燃燒。吳文騰表示，由於裂解油中含水，無法像生質柴油一樣加入柴油一起使用，車輛須做若干改裝才能使用，目前他們正進行和柴油混燒的技術突破研究。

問題是，芒草做成固態芒草炭或是酒精、裂解油和柴油混燒，究竟哪一個潛力最高？蔣鎮宇表示，固態燃料技術已趨成熟，短期以芒草和芒草炭為主流，歐美已用於商業化發電，芒草酒精則是中長期發展重點。

據愛爾蘭學者的研究，若歐洲10%的可用耕地用來種植芒草，就可提供歐盟國家9%~10%的用電，歐盟已大力推動在山坡和高速公路兩旁種植。

至於國內，農委會表示，芒草根系長，一旦大量種在休耕地，將難以復耕而持保留態度。目前能源局的替代能源政策以太陽能、風力為主軸，生質能的角色尚不明顯。

蔣鎮宇認為，即便休耕地不宜種植，仍可找到適合的地區，例如台灣西岸沿海易淹水地區、鹽地等。歐盟引進外來種芒草大量種植，雖有嚴密管控機制，仍有潛在生態失衡的風險，然而為了發展替代能源，只能兩害相權取其輕；反觀台灣，芒草條件得天獨厚，政府應及早提出新一代生質能主張，否則台灣研發出的先進技術可能因商業利益被技轉至國外，錯失擁有自產能源的契機。