在沼澤地區，微生物在厭氧（無氧）狀態下，將有機物質分解消化，變成甲烷和二氧化碳混合氣體，俗稱沼氣，含高量甲烷（天然煤氣），是可燃燒的氣體燃料。環境工程學家利用這種微生物反應來處理有機廢棄物或廢水，同時生產能源，是一舉兩得的環保生物科技。
沼氣能源的利用，在中國大陸有近百年歷史，早有羅國瑞先生創辦公司，利用水肥生產沼氣燃料。
1960～1980年間，中國大陸農村普遍缺電、缺柴，利用畜糞轉化為沼氣，是農村重要能源，當時推廣農村小沼氣的重要人物是謝志恆先生，現已往生。戶用小沼氣在中國西南地區仍相當普遍，大約有3000萬座，在東部開發地區，已有現代化超大型的沼氣發電廠。
台灣在1970～1980年代，發明了紅泥塑膠袋沼氣槽，設置簡易，風行一時，領導人物是洪嘉謨先生。筆者與謝、洪兩位先生因沼氣結緣，算是「臭味相投」。
2010年9月初，中央大學舉辦國際生質能源研討會，會議以沼氣技術為主，參加學人百餘位，包括中國大陸、美國、香港的專家，內容既深且廣，大開眼界及思路。筆者藉此拙文，希望引起相關人士的重視。
新農業方向：尋找碳源作物
首先，我們驚豔發現，沼氣事業在歐洲、中國大陸已悄悄進入能源產業的主流，瑞典城市公車已用沼氣代替柴油，德國將利用沼氣逐步取代天然煤氣，中國大陸已有一座超大型沼氣發電廠，原料是大型雞場的糞料，產氣發電供應城鎮，沼液、沼渣為有機肥料，同時，也正在試建「沼氣城市」，利用人、畜、農廢料，集中處理，輸送到加氣站為汽車燃料，全城車輛不再使用汽油。純化甲烷以及引擎改動並不複雜，台北市的計程車，已有近半數在使用甲烷。
在台灣，據聞環保署也有構想集中處理廢棄物。除了沼氣發電，也可考慮純化沼氣後進入天然煤氣通路，省了昂貴的發電機和上網設備，也避免與電力公司爭議收購電價。
在料源方面，以往是以畜產廢料為主，但是畜廢量不足以支援能源的需求。最近發現，將農作物桔桿為碳源，與畜廢共消化，可提高沼氣產量十倍以上，栽培適當的能源作物為共消化原料，不與糧爭地，可大量生產沼氣。將來利用那一類的碳源作物、如何搭配是值得研究的方向。
不論是酒精、柴油或沼氣，原料的生產、運輸、倉儲、通路，只有農業系統才有足夠的規模來成就生質能源事業，這便是本世紀開創之「新農業」，農產品不再限於糧食和纖維，還要加上能源。農業界當仁不讓，不但提高農業在經濟上之地位，也可提升科技層次及社會重視。台灣小而精幹，這是一個難逢的機會，成功啟動，示範全球。
找到關鍵技術 台灣農業有機會趕上荷蘭
台灣的土地少，自然資源缺乏，不論是傳統農業，或是能源農業，我們的利基（niche）何在？我們的競爭力何在？筆者認為事在人為，荷蘭面積與台灣相當，卻是農業強國，他們的花卉運銷全球，溫室設備世界第一，奶品、啤酒都是名列前茅。荷蘭能，我們為什麼不能？成功道理就在兩手策略，一是大處著眼：「國際市場」，二是小處著手：「關鍵技術」，臺灣的電子業，不就是這樣成功的嗎？現代農業同電子業一樣，不能依賴內需市場，在價值鏈（value chain）上，誰能掌握關鍵技術，便可活躍全球。
最大的沼氣事業市場就在我們隔壁：中國大陸。歐洲商家到中國大陸推銷沼氣技術，才發現中國大陸做得更好，便在中國大陸推銷沼氣發電機，發電機也是關鍵技術之一，因為品質優良，銷路不惡。南、北美洲的沼氣尚未開發，可去開闢市場，如果全套技術不足，可聯合中國大陸廠商一起去開發。
回顧台灣30年前發明紅泥塑膠沼氣袋，頗具匠心，簡單易行。由於政府的推廣及補助，豬場使用率達90％以上。而後30年，醱酵主體不變，前段增加了固液分離，固體收集做堆肥，液體生產沼氣，因為料源分散，廢水產氣不多。
後段加上好氧曝氣，目的在達標排放。因為沼氣袋需要修補置換，曝氣耗電，養豬戶無利可圖，逐漸失去興趣，使用率下降。不過，「前事不忘，後事之師」，30年的經驗是寶貴的，知識與技巧的累積也不容忽視，不妨共同思考改進的方向，筆者不揣學淺，就教專家學者。
農、畜、水產也需人才投入研究
為了借重經驗，便仍以豬糞尿為起點，第一個方向就是如何提高原料濃度？收集方法是否可以改進，並節水？業界傳說的「豬廁所」簡單巧妙，是否值得試用推廣？
第二，原料不必鎖定豬糞，是否可以多元化？是否可另謀碳源共消化，大量提高沼氣產量？可考慮的原料有農產、蔬果廢料、城市拉圾、廚餘、污水廠汙泥、食品業及其他工業廢料等。環保署若有意建立北、中、南三大廢棄物沼氣中心，不妨邀請經濟部，農委會共襄盛舉。並且，沿高速公路設行車加氣站，是值得推動的「重量級構想」。
第三方向是如何擴大沼氣規模才能達到經濟效益？ 如果豬場不可能集中經營，而且運送糞水困難，可否設備統一規格，建廠生產，就地組裝？低壓輸送沼氣，集中純化及利用，將可大量節省成本。
第四方向是與生質酒精或生質柴油結合，大型生質酒精與生質柴油產生大量的「下腳料」，正是沼氣原料，如何配合生產「雜交生質能（hybrid biofuels）」，是值得研究的方向。以上方向重點在發展「硬體」。
第五個方向，重點在「軟體」，沼氣槽中的微生物學，目前所知非常有限，在基礎研究上充滿新奇和挑戰，如果能找到一、兩件關鍵的細菌、酵素或基因，不但是新的發現，也可能突破沼氣產量。
生物科技在台灣儲備了很多人才，但九成以上是在鑽研醫藥，且不談醫藥研發的難度，在農產、畜產、水產以及環保，有許多的
機會被錯過了。如果部分人力、財力換個方向，台灣要趕上荷蘭不難，沼氣是一個著力點，有機會小兵立大功。 最後，筆者想到的是「人」，從事沼氣事業的心理建設有「二不二要」，不怕髒，不怕臭，要遠見，要知微。「知微」者，知微生物也。
（作者為中央研究院特聘講座、國立中央大學國鼎講座教授）
