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2013 年 06 月 23 日 / SYYang

畜產試驗所 新竹分所 梁世祥博士

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圖片來源

訪問:生質能源趨勢團隊
整理:楊卓儒

 

今年四月的時候,生質能源趨勢團隊收到畜產試驗所新竹分所助理研究員梁世祥博士的來信,信中提到他目前正在進行利用能源昆蟲黑水虻提煉生質柴油的相關研究。本著吸收新知及互相交流的心情,我們誠摯地邀請梁博士接受訪談,希望藉著這次機會讓讀者進一步地了解黑水虻是什麼?又如何能夠從黑水虻來提煉生質能源?

 

背景簡介

在介紹黑水虻之前,必須要先交待一下畜產試驗所的背景及研究。畜產試驗所隸屬於行政院農業委員會,負責全國畜禽產業相關的試驗研究與輔導工作,共有8個所屬單位:包括新竹分所、宜蘭分所和恆春分所,彰化種畜繁殖場、高雄種畜繁殖場、花蓮種畜繁場和臺東種畜繁殖場,以及澎湖工作站。梁博士所屬的新竹分所主要的研究方向與任務是乳牛相關的科技與經營研究。1頭乳牛每天的排糞量以30公斤計,飼養100頭乳牛的畜牧場,每天會有3,000公斤左右的牛糞產生,過去畜禽糞以製作畜禽糞堆肥利用,由於製作堆肥費時耗能,又容易造成空氣、土壤和地下水的污染,因此尋找牛糞新的有效率與增值的處理方法,希望推動產業進步。正因為這樣的契機,讓梁博士開始尋找潛在適合的小型動物,希望藉由小動物的生物轉換,將有機廢棄物資源循環利用,創造更高的價值,也才注意到應用雙翅目食腐性昆蟲黑水虻,協助處理有機廢棄物的參考資料
黑水虻和蒼蠅有類似的習性,當老熟幼蟲要蛻變成蛹時,會離開原本的環境,移動到較乾燥安全的地方化蛹,利用這樣的特性,當人們想利用虻蟲蛹時,只要設計走道讓老熟幼蟲自動爬出來就可以很簡單的收集到蛹。黑水虻不同於蒼蠅,因為蒼蠅會傳播病原,在飼養管理上需更謹慎,應設置隔離的飼養場所,杜絕蒼蠅逃逸的任何可能性,避免蒼蠅逃逸造成生態和環境的污染,這會產生高昂的生產成本與風險,讓蒼蠅養殖業難以興起。已知黑水虻並非病源傳播媒介昆蟲,在侵入台灣半世紀以來,並沒有任何文獻提到黑水虻危害農產品,造成農業損失;也沒有干擾禽畜動物或傳播禽畜疾病的報導;更沒有對人類生活產生影響的紀錄,顯示黑水虻對農業環境、禽畜飼養和人類生活的有害風險極低。梁博士認為黑水虻是繼家蠶和蜜蜂之後,最有潛力被大規模量產應用的昆蟲物種,透過黑水虻的生物轉換,能夠協助人類解決各種有機廢棄物處理的問題,包括可減少廢棄物體積達50%,降低廢棄物中有害重金屬濃度10~50%,減少廢棄物腐熟過程產生的惡臭等。

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黑水虻成蟲,圖片由梁世祥博士提供

 

然而,縱使黑水虻在處理有機廢棄物方面有許多優點,但是卻非常難以規模化穩定量產,根據梁博士自身的經驗,從2010年7月他誘引第1批黑水虻開始,到在實驗室全環控條件下穩定量產種群期間大約歷經了2年半左右的時間。

 

萃油方式及過程

能源昆蟲黑水虻的蛹,能夠做為萃取生質能源的料源。在訪談的過程中,梁博士特別指出利用黑水虻自我收集(selt-harvest)的習性,極簡單的取得虻蟲蛹,這點使得黑水虻在料源收集方面,與其它潛在生質柴油料源(藻類或痲瘋樹)相比容易許多。料源(蛹)收集完畢後,經過殺滅的程序,再將料源放進80度的烘箱烘乾2天,之後便可以視為植物的種子處理。目前,梁博士是與明志科技大學化學工程系(所)暨生化工程研究所的蘇家弘助理教授合作,探討黑水虻油脂脂肪酸組成、蟲源脂肪酸轉化生質柴油的方法及生質柴油品質分析等,乾燥後的虻蟲蛹含脂肪酸約佔總重的30~35%,相當於每公斤乾燥蟲蛹可轉化為300公克左右的生質柴油。

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料源:黑水虻的蛹。圖片由梁世祥博士提供

 

以黑水虻作為料源的優勢在於生產週期短。黑水虻的生命週期如下:卵期大約3~5天,經過15~20天的幼蟲期後進入15天左右的蛹期,成為成蟲後的黑水虻壽命也只有5~7天左右。平均的生產週期大約就是幼蟲期的20天左右,與能源作物一年頂多只有收穫數次相比,差異非常顯著。

 

瓶頸及未來研究方向

梁博士在訪談中表示,黑水虻應用研究的瓶頸是人工控製環境條件下量產繁殖不夠穩定。昆蟲學背景的梁博士指出,黑水虻是需要求偶飛翔行為才會進行交配的物種,雖然已經克服在控制環境下能夠繼代繁殖,但仍未達商業規模所需的最小產量。現階段梁博士的實驗室約可以每天穩定生產12個卵團,最大幼蟲養殖規模約在15~30萬隻幼蟲、每天羽化的成蟲約1,200隻。在有限的設備及資源下,逐步以複合雜交混合選種的方式,對黑水虻西湖品系進行育種改良,期望能選出適合大規模量產的新品系。
 
展望未來,梁博士希望能夠逐步選育適合量產應用的黑水虻品系,並測試黑水虻量產的最適規模與方法,將量產的製程標準化,並選育含油脂成分更高的品系,更適合在生質能源產業應用。在與梁博士進行訪談的過程中,我們可以感受到他對黑水虻應用研究所投注的心血與熱忱。生質能源趨勢很榮幸可以與這樣的研究人員進行交流,也對於梁博士將來的研究成果充滿期待。對於黑水虻有興趣的讀者,如果想知道更多資訊,可以透過以下信箱與他本人連繫:shliang@mail.tlri.gov.tw或是liangshihhsiang@gmail.com,文末我們也將附上能源月刊近期關於黑水虻的文章,讓有興趣的讀者延伸閱讀。

 

延伸閱讀
生質柴油界「蛹」兵突起
專題報導:利用水虻科 (Stratiomyidae) 昆蟲生產高品質動物性蛋白質

台灣生質能源研究組織介紹 – 前言
水產試驗所 東港生技研究中心 蘇惠美博士
國立台灣海洋大學食品科學系 潘崇良教授
台灣電力公司的微藻碳捕捉計劃
畜產試驗所 新竹分所 梁世祥博士
臺灣大學動物科學技術學系 – 蘇忠楨教授

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