Renewable Fuels Association (RFA)在上個月發表了一篇文章〈Top 5 Ethanol Stories for 2011〉回顧2011年美國酒精產業的5件大事，我將它整理如下：
1. E15擴大適用範圍
美國環保署(EPA)同意2001年出廠(MY 2001)的汽車添加E15酒精汽油，這項政策預期將能大幅刺激酒精的國內銷售量。
2. VEETC功成身退
Volumetric Ethanol Excise Tax Credit (VEETC) 這項補助案又稱Blender’s Tax Credit，燃料業者每混入一加侖的酒精，就可以獲得0.45美元的稅金減免，也就是說每販賣一加侖的E10燃料，業者可以獲得0.45 * 10% = 0.045美元的補助。然而這項補助案在2011年到期後不再延長，另外與這項法案相關的進口關稅也將連帶被取消。
3. 出口量達歷史新高
雖然國內銷售宥於政策限制，但在酒精業者卻在國際市場找到出路。根據估計，過去一年中約有十億(1 billion)加侖的酒精由美國出口到其他國家，而酒精生產的副產品，如：DDGS，總出口量也約在800到900公噸之譜。
在2008年被金融海嘯重創之後，纖維素酒精終於在2011年邁上商業化之路，諸如：Abengoa、Coskata、 Mascoma等都開始建設纖維素酒精的生質精煉廠，將可利用更多可再生的原物料。
5. 生物精煉廠出頭
酒精產業除了生產酒精與飼料(如：DDGS)外，玉米油、蛋白、化學原料…等，都可以進一步取代石油的角色。業者們正在證明用生物質取代原油是可能的，而且是商業上可行的。
評論：
VEETC結束代表它完成了階段性任務：扶植第一批生質酒精製造商，這個補助案並不在乎酒精是如何生產(只要不是從石化工業來的就好)、使用什麼Biomass，因此本來就是暫時性的。為了朝纖維素酒精邁進，估計未來將會有新的補助方案來推廣纖維素酒精、減少生產過程的溫室氣體排放。酒精出口量達歷史新高和達到Blend Wall有直接關係，內需飽和使得出口成為不得不的選擇，雖然E15將能提高Blend Wall，但隨著RFS2規定傳統酒精的內銷上限與燃料使用量的長期成長趨勢，展望2012年，外銷仍然會是傳統生質酒精重要的一環。另外，酒精業者也體認到光靠酒精要在市場立足相當困難，因此引入生質精煉的概念發展多種副產品來分散風險、增加獲利途徑。這篇文章裡沒有說到的是，2011年也有數間製造商經營不善而倒閉或轉手，不過倒也不用驚訝，因為成熟的產業本就是如此，回歸市場機制的競爭與淘汰，依然挺立的才真正體質健全，能夠長遠發展。總的來說，美國的生質酒精產業越來越成熟，正在朝下一個階段邁進。
延伸閱讀：
Biofuels Digest網站上週(12/27)刊出一篇文章〈The 11 Top Biofuels Trends of 2011〉談論過去一年在生質燃料界的幾大趨勢。要先提醒各位讀者的是：這篇文章是從美國的觀點來看生質燃料發展，所以有些現象與其他地區的狀況不盡相同，而且作者Jim Lane在寫作這篇文章時有些順道整理自己過去文章的意味，因此有幾點並不是”新”趨勢，或者是可以合併成一點。但這篇文章仍然值得一讀，這裡我將它摘錄翻譯如下，想了解更多的請看原文。
2010年初，開始了綠色能源的牛市，從發展用於農業廢棄物之酵素Condexis開始，接著是發展糖質轉換技術的Amyris、微藻生產龍頭Solazyme、以及生產可再生原油(renewable crude oil)的KiOR……等，市場重要玩家一家接著一家公開上市(IPO)。
2.生質柴油市場復甦
雖然生質柴油市場在2011年有幾項利多：第一、EPA要求生質柴油在美國國內的使用量要達到800 million gallon；第二、生質柴油的減稅輔助(tax credit)也獲得延長；第三、美國三大汽車製造商Ford、GM、Chrysler都同意在產品線內加入可使用B20的車種。
3.生質酒精並未式微
當「drop-in fuel」越來越被看重，仍然有人主張由生產體系與發展歷史來看，酒精才是最優秀的生質燃料。(我個人認為這一項放在”趨勢”有些奇怪，因為酒精的生產者擁護酒精並不是什麼新聞…)
4.航空用生質燃料市場成長
生質燃料除了用於車輛上，航空用途也越來越受到重視，例如：美國海軍在2011年12月簽署合約採購450,000 gallon的drop-in生質燃料，這是美國政府生質能源採購歷史上的最大一筆交易。(附帶一提，提供生質燃料的數間公司中，其中之一就是Solazyme)。
5.氣態生質燃料正在萌芽
雖然固態與液態的生質能源還是主流，但越來越多公司已開始商業生產氣態生質燃料，其中最重要的技術是「syngas fermentation」。
6.澳洲成為藻類公司的舞台
澳洲土地由於多是沙漠荒野，地理位置也不利於越洋交易，因此在能源發展上很自然地選擇藻類。近年來Algae.Tec、Aurora Algae、Solazyme…等都紛紛前往澳洲尋找公司與學校合作發展。
7.Green-Black 技術
我們常說替代能源技術是「綠色技術(green technology)」，已與過去那些會造成嚴重汙染的「黑色」石化工業技術做區隔。但這兩者卻不必定是獨立的，將綠色技術與過去的”黑色技術”整合起來也是一種選擇。例如：利用微生物處理煉鋼廠產生的一氧化碳，藉以生產生質燃料或化學原料。這些技術不但”矯正”了石化工業的缺點，也可以生產其他副產品，創造額外的價值。
8.出局
生質能源也不全是一片大好，也有像Range Fuels這樣的公司因為經營不善而倒閉。
9.往巴西前進
許多公司都紛紛往巴西前進，除了因為巴西的蔗糖酒精工業非常健全以外，蔗渣(bagasse)也可以再進一步轉化與提煉。Cobalt最近便與全球第十大化學藥品公司 Rhodia合作，要以南美為基地，將蔗渣轉化成丁醇。
10.航空用生質燃料技術蓬勃發展
隨著生質燃料的航空用途越來越受到重視，各種相關技術也跟著蓬勃發展。美國的FAA(Federal Aviation Administration)日前資助8間公司共7百70萬(7.7 million)美金發展不同的生質燃料技術。(這一點應該和第4點寫在一起)
11.生質能源影響國家安全
包含生質能源在內的各種替代能源，對於美國而言都直接與國家安全或軍事考量連結，也因此他們更願意投入資源將許多前衛的技術實際化、商品化。
作者：歐陽孚
ILUC (indirect land use change) 是個經常出現在生質燃料相關文章的詞彙，此處我把它直譯為「間接土地用途變更」。要解釋什麼是ILUC，應該要先從DLUC(direct land use change, 直接土地用途變更)說起。舉例而言：有一個美國的農夫原本種植食用的大豆，但因為生質酒精市場裡的玉米價格較高，於是該農夫在農地上改種玉米，土地的用途從糧食變成了能源，這就是DLUC。DLUC是比較容易觀察到的，然而ILUC就不一樣了。
延續上一個例子，許多農夫都做了類似決策後，造成美國的大豆總產量降低。從美國進口大豆的巴西為了彌補這個缺口，於是砍伐雨林、犧牲牧場，以新闢農地栽培大豆，滿足消費市場的需求，這一段的土地變更就是ILUC。要掌握這個階段的變化相當困難，因為乍看之下它的確是一片為滿足糧食需求而增建的農地，只是它的出現是因為他處的糧食用地減少。追蹤ILUC之所以重要，除了有利於更準確地估計能源作物造成的「排擠效應」外，更重要的是新闢農地是一種會造成大量碳排放的活動。除將林地替換為能源作物大幅降低了固碳作用外，農地的建置其實也需要投入很多能源，會造成可觀的溫室氣體釋放。將這些負面影響全都算進生質能源的生命週期裡，看下來會是弊多於利，原本認為可以減少溫室氣體排放的玉米酒精反而變成增加排放。尤有甚者，在農業發達國家的農地產量通常高於落後國家，也就是說，美國每失去一公頃的糧食用地，其他國家會需要多於一公頃的農地來彌補。
然而，要準確計算ILUC以及相關的影響卻是件困難的工作。由於它可以是國內性的，更常常是跨國性的，除非詳細追蹤國際農產交易與能源、糧食等需求的關係，否則難以評估。但這樣的追蹤本身就是件繁瑣、艱困的工作。此外，要如何界定追蹤範圍也頗具爭議性，舉例而言，將農地建置的所有溫室氣體排放都算進能源作物可能並不公平，因為農夫可以視天候與市場價格進行糧食/能源作物輪作(rotation)。需要特別說明的是：並不是所有生質能源都會有ILUC的問題，像是使用玉米穗軸等農業廢棄物生產的酒精便可以跳脫出這個泥沼，因為它不需要新闢農地。簡言之，雖然目前大家知道應該要考慮ILUC的影響，但卻還沒有人能夠提出足以服眾的計算準則。希望不出幾年，科學家們便能完成一個更可靠的計算模型，能讓我們更加認識生質能源對環境的影響。
相關文章：
生質燃料未必會造成土地用途變更
維基百科的ILUC詞條
最早提出ILUC的文章(T. Searchinger)
Ernst&Young提出的報告(2011)：“Biofuels and Indirect Land Use Change”
作者： 歐陽孚
「Ethnaol Blend Wall」或「Blend Wall」這個詞彙最近常出現在美國生質燃料的相關報導中，在這裡我將其暫譯作「添加總量」，它指的是目前市場所能夠吸收或消費的生質酒精總量。
美國目前的燃料用生質酒精有兩種主要的市場，一個是E10酒精汽油，也就是一般汽油內添加10%的酒精；第二個是使用E85的彈性燃料車(FFV)。然而誠如我們在之前文章談過的，E85目前的普及程度太低，其影響程度與真正主宰市場的E10相比實在微不足道。假如美國國內市場一年消耗100億加侖的汽油，那麼生質酒精的市場規模最大就只有10億加侖(100*10% = 10)，10億這個數字就是「Blend Wall」！要知道Blend wall在這兩年何以被頻頻拿出來討論，請讓我們由表1看起。
表1提供美國近年來的酒精生產與汽油消耗資料，其中2011與2012的部分是預測值，我們可以清楚看到，在今年也就是2011年，酒精的生產將超過Blend Wall，形成生產過剩的情況。為了增加銷售量，酒精相關業者從幾年前就開始籲請美國環保署(EPA)允許E15在市場流通，EPA先是在2010年底允許2007年以後出廠的車輛添加E15，接著又在2011年1月擴大成2001-2006年出廠的輕型車輛(light-duty vehicle)也可以添加，然而這表示市面上仍然有32%的車輛無法使用E15。而且E15的加油據點也不會在一夜之間佈滿全國，勢必要耗費數年才能普及。
即便全面提升到E15，隨著燃料消耗量長期的成長趨勢來看，不出幾年又會再次撞上Blend Wall。更麻煩的是，美國EPA頒布的RFS2規範到2022年時美國要使用36 BGY(billion gallon per year)的替代燃料，其中15 BGY是傳統生質酒精、16 BGY是纖維素酒精，也就是合計將要有31BGY的酒精市場。如何擴大市場、使用更多的生質酒精，這個問題不僅讓酒精業者煩惱，也讓EPA頭痛。或許多少也是這個緣故，近幾年許多公司朝燃料以外的化學原料或藥品發展，尋求其他獲利機會，或者是，生存機會。
相關文章：
The Ethanol Blend Wall
Ethanol Blend Wall: Are We There Yet? – Analysis
E15 ethanol: bridge to tomorrow, or bridge to nowhere?
Hitting the Ethanol Blend Wall: Examining the Science on E15
作者：楊卓儒/編輯：歐陽孚、郭致廷
圖片來源：http://www.energyandcapital.com/articles/population-resources-and-investments-seven-million-people/1878
《前言》
2011年10月，聯合國人口基金會推測世界上的人口數來到了70億。1987年7月，地球上的「第50億人」誕生在前南斯拉夫，也就是說短短不到25年，地球上的人口已經增加了20億。在這同時，地球上的自然資源包括石油、土地和水的量卻是維持不變的，這意味著平均每人能夠使用的資源量會隨著人口的激增而愈來愈少。其中人們對於石油的消耗及土地資源的使用有較多的討論及研究，但水資源的部份則是到近期才逐漸引起重視。
除了自然資源，糧食的供給也逐漸成為問題。馬爾薩斯(Thomas Robert Marthus, 1766-1834)在一七九八年出版的人口論中曾提出警告：若是不限制人口的增長，它將以等比級數的方式增加，使得糧食的消耗量的增長速度大於產量的增加速度，除了導致糧食不足之外，還可能發生飢荒與戰爭。他的預言卻因為綠色革命的出現而並沒有發生。一九四零到一九七零年間，農業機械與耕種技術的進步使得稻米與小麥等主要糧食的產量有革命性的成長，讓糧食生產的增長率遠超過人口增加的速率。就在人們認為科技可以幫助我們擺脫馬爾薩斯《人口論》的威脅時，2007年底，由於該年的氣候異常，全球糧食儲存量只剩下遠低於安全量的57天(安全標準是70天)，導致了2008年春天所發生的糧食危機。關於糧食及水資源所面臨的問題，有許多值得重視的討論，同時，這兩者與能源(特別是生質能源)皆有著非常密切的關係。這個系列的專欄，生質能源趨勢首先將介紹能源、糧食與水資源之間的交互關係，再分別介紹糧食與水資源目前遭遇到的問題，期望透過這個專欄，能夠讓讀者對於這個切身的議題有初步的認識。
能源與水
現代社會中，能源供給與水資源的關係是密不可分的。舉例來說，火力發電與核能發電的反應器需要用到大量的冷卻水；開採非常規天然氣頁岩氣(Shale Gas)所使用的液壓壓裂法(Hydraulic Fracturing)需消耗非常大量的水資源，同時可能污染地下水源；煤炭在開採過程中有破壞地面下的含水層的風險。不同發電方式發電所消耗的水量比較請見下表。
看到這邊我想讀者會有疑問，傳統的火力發電與核能發電消耗大量的水，那麼再生能源呢？事實上，再生能源中的生質燃料或是太陽能都同樣地會消耗水資源。目前生質燃料的大宗仍然是生質乙醇。除了生物質原料(如玉米及甘蔗)生長所需要的灌溉用水之外，生產過程中的發酵程序也都需要大量的水。BET生質能源趨勢之前的文章《[新聞] 生質能源是水資源的競爭者》也有提到利用大型草本植物如芒草(miscanthus)或是柳枝稷(switchgrass)作為原料時，水資源的消耗是必須正視的問題。太陽能發電廠則依冷卻方法的不同，消耗的水量也不同。以集熱式太陽能發電廠為例，傳統的濕冷卻(Wet cooling)每年消耗的水量甚巨，而乾冷卻(Dry cooling)所需水量雖下降，卻會增加成本，降低電廠的利潤。
人們一方面利用水資源來產生能源，另一方面也需要消耗能源來取得水資源。首先，日常生活中水的輸送需要能源。同樣地，水資源的處理過程包括取得、淨化、配水以及污水處理也都需要消耗能源。另外，在水資源匱乏的地區，為了取得更多可供利用的淡水，人們興建的海水淡化設施也是高耗能的裝置。許多國家實行中的調水工程(中國的南水北調、美國加州的北水南調…等)所需要消耗的能源更是不在話下。下表是從不同的水源來產生日常用水所需消耗的電量比較。
根據台灣經濟部水利署節約用水資訊網的資料，台灣平均每人每日用水量達274公升，以人口2,300萬計算，台灣每日消耗的水量為166.5百萬加侖(一加侖約為3.785公升)。根據表2提供的數據，即使以最省電的來源計算，台灣每日需要消耗233,100度的電才足夠供給我們當日消耗的水量。
對於能源相關的議題，人們常聚焦於石化燃料枯竭或是其價格上揚，並致力於減少碳排放、加速替代能源的發展。然而誠如本文所介紹，事實上水資源的消耗也是談到能源問題時不應該被忽視的部份。
糧食與能源
在生質能源發展興起以前，糧食與能源的關係主要是人們利用能源，特別是石油來生產糧食。在糧食的生產過程中，無論是耕作、收穫以至加工及運輸都需要消耗能源。特別是糧食全球化後的近代，跨國越洋的糧食運輸使得糧食價格與石油價格關係非常密切。直至近年來由於美國與巴西分別致力於玉米酒精與甘蔗酒精的發展，使得更多人認識到糧食與能源不再是獨立的兩個議題。許多人甚至認為生質燃料產業的發展，間接造成了糧食價格上升進而導致糧食危機。這也是反對生質能源者攻擊生質能源產業的主要論點之一。現階段生質能源常被貼上『與糧爭地』的標籤，事實上除了土地資源之外，生質能源原料(玉米、甘蔗、芒草…等)同時也是與糧食爭取水資源的競爭者。然而另一方面，生質能源的擁護者也提出各種報告及數據來駁斥這些言論，他們認為生質燃料並不一定是造成糧食價格上漲的原因。我們之前的文章有提到相關消息，有興趣的讀者可以參考《[新聞] 生質酒精的發展未必是糧食價格上漲的主因》這篇文章。
糧食與水
糧食與水資源的密切關係可說是不言自明，栽培任何農作物如欲將收穫的質與量最大化，無不需要充足的水資源供應。也因此，討論糧食短缺問題的同時必定會討論水資源供給的狀況。前清大彭明輝教授所著的《糧食危機關鍵報告：台灣觀察》與日本丸紅研究所所長柴田明夫的《糧食爭奪戰》中，都至少以一個章節的篇幅來討論全球水資源的變化對於糧食產業的衝擊。後續的系列專欄將會針對糧食與水資源所面臨的問題作更進一步的介紹。
相關文章：
糧食、能源、水(二) － 糧食危機(上)
糧食、能源、水(三) － 糧食危機(下)
糧食、能源、水(四) － 水資源
糧食、能源、水(五) － 結語
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