竹炭及竹醋液功用 Bamboo Charcoal Function

竹炭之主要特徵

竹炭在日本正式燒製與發展之歷史僅十餘年,因此竹炭窯之種類與製炭方法未如木炭者多。木炭常依使用不同之樹種而有不同之特徵與性質,而竹炭之特徵與性質受竹種之影響較不明顯,因此一般不以竹材之種類加以區分而通稱為「竹炭」。竹炭可稱之為「二十一世紀人類健康生活與環境保護之新資材」,要瞭解竹炭之前必須對木炭之燒製、性質與利用應有相當之認識,而竹炭與木炭之性質有明顯之差異,其主要特徵如下:
(一) 竹炭之比表面積大、吸附力強 竹材燒製竹炭時,體積收縮三分之一,其孔洞之橫斷面由成束之微細管狀構造而成。孔洞之內部表面積依測定方法之不同而有或多或少之差異,通常以木炭內部表面積測定方法實測時,每克竹炭之內部表面積高達300 m2而遠大於木炭,同時在竹炭之內部表面有無數之熱分解殘留基而表現出獨特之吸附現象。因此竹炭具有卓越之吸附力而可供作除臭、淨化空氣與淨化水質之用。
(二) 竹炭之孔隙分佈廣 竹炭中之孔洞在橫斷面呈蜂巢狀,其大小分布很廣,直徑由10-7 mm至10-3 mm,而吸附作用主要在直徑以10-7 mm為單位之微細孔洞中進行。在孔洞之表面由於主成分之纖維素類與木質素在炭化過程中,經熱分解之作用而產生複雜之形狀,因所有之孔洞均與外界相接觸而使得空氣與水分容易通過,同時在孔洞中容易取得外界之養分而成為微生物繁殖之良好環境,如絲狀菌在大孔洞中、放射菌在小孔洞中、細菌類在更微細之細胞間隙中分別著生。在孔洞中著生之微生物製造微生物膜可分解竹炭所吸附水或空氣中之有機物、有臭味之不純物與有害之化學物質。
(三) 竹炭含有多量之礦物質與矽酸 竹炭在自來水中可溶出含有豐富對健康不可或缺之礦物質,在自來水中放入竹炭除了可改善水質使其味道有如礦泉水之外,亦可有效補充日常飲食中不足之「鉀」。竹材之表皮含有多量之矽酸,而矽酸在農業中常被稱為『土壤之要素』,為培育農作物與補強土壤生產力不可或缺之成分,因此竹炭可成為非常有效之土壤改良材與有機肥料添加材。

竹炭之利用

  1. 農業用之土壤改良劑 竹炭具有強大之吸附力可使土壤淨化,抑制病蟲害之發生。竹炭具有豐富之礦物質可增加植物體各種機能之活性,提高作物之品質。竹炭內部之孔洞為有益微生物良好棲息與繁殖之場所。竹炭為弱鹼性可改善過度使用農藥、化學肥料之土壤或受酸雨侵害之酸性土壤。竹炭為多孔性具良好之保水性、通氣性與保肥性。
  2. 保持蔬果與魚肉之鮮度 竹炭可吸附水果與蔬菜所產生之乙烯氣體,可延緩包裝後蔬果之熟成、變質與腐爛。在漁船之貯魚槽內放置竹炭可達到保鮮與除臭之目的。
  3. 消除臭氣與有害之化學物質 居住環境中常使用活性炭除臭與淨化空氣,然而因受限於孔徑分佈範圍小,使得棲息於竹炭內部分解所吸附臭味成分之微生物種類亦受限制,而降低其除臭之效果,一般作為日常生活中之除臭劑與空氣淨化材,以竹炭較為適合。新居裝璜後由木質傢俱、塗料或壁紙膠合劑所揮發出之甲醛、丙酮等有害之化學物質可使用竹炭加以吸附除去。
  4. 調節室內之濕度 竹炭內部發達之微細孔對水分具有吸附與脫附之作用而有調濕之效果。由京都府立大學農學部林學科木材科學研究室之試驗結果得知孟宗竹炭在炭化溫度700℃時,其水分吸附能力最大。
  5. 淨化水質 竹炭內部孔洞之表面積大具有卓越之吸附力為淨化河川、湖泊與生活污水之優良材料,可吸附污水中之清潔劑等與微量之化學物質。在污水處理法中所使用之淨化材大都小石為主,而微生物只能寄生於小石之表面,相對之下多孔質之竹炭可讓更多之微生物寄生於其內部孔洞而有較高之淨化能力。
  6. 增加飲用水之礦物質與美味 竹炭不僅可吸附自來水中不可口之成分、有害物質與異味,亦可在水中溶出對健康不可或缺之豐富礦物質,進而改善自來水之水質與有效補充日常飲食中不足之礦物質。
  7. 增加米飯之品質與香味 電鍋煮飯時放入竹炭,由竹炭溶出之無機成分經水滲入飯粒中,增加米飯之美味,在電鍋內長時間溫度在100℃以上,由炭所放射之遠紅外線亦為提高米飯口感之重要因素,同時電鍋內放入竹炭後亦可減少米飯變黃。
  8. 遮蔽電磁波 竹炭之精煉度與表面電阻係數有密切之關係,700℃以上之高溫燒製之竹炭電阻係數降低而具有導電性,可供作遮蔽電磁波之材料。
  9. 健康沐浴材 浴槽中放入竹炭可吸附自來水中之氯氣與有機物並由棲息在孔洞中之微生物加以分解,去除水中對肌膚不良之成分。同時由竹炭可溶出有益於肌膚美容之礦物質。
  10. 健康寢具 竹炭具有卓越之吸濕作用與除臭作用,可吸收睡眠中所呼出之二氧化碳與排出之汗水與汗臭。同時作為枕頭之炭粒,硬度較其他材質大,可具有按摩頸部與頭部之效果。

竹醋液之收集

在燒製竹炭時將竹材熱分解所產生之氣體與水蒸氣等煙霧,由煙囪排出後經集煙罩、集煙管與冷卻管凝結成水滴,並沿管壁向下流收集而得之竹醋液原液稱之為粗竹醋液。竹醋液收集時之集煙罩、集煙管與冷卻管應採用不銹鋼之製品為宜,集煙罩與煙囪口之距離應保持20~30 cm之距離,集煙管與冷卻管之斜度以30~40度為佳,冷卻管之支數愈多、長度愈長,收集量則愈多,收集時之煙囪溫度以80~150℃為宜,竹醋液之收集容器須使用耐酸性之塑膠或不銹鋼之製品,同時收集時應避免與鐵製之器材直接接觸,貯藏時應放置於陰涼之暗處,避免直射陽光之照射。

竹醋液之辨識方法:

  1. 溶解性焦油3 %以下。
  2. pH為3.0~3.1。
  3. 灼熱殘渣在0.2 %以下。
  4. 比重約1.010~1.050。
  5. 顏色為淡黃色或淺茶褐色。
  6. 透明度良好,以肉眼觀之無微細粒子之混濁。
  7. 具有竹醋液特有之煙燻味

竹醋液之精製法

蒸餾法 :依沸點之不同可將混合物中之成分分離精製,可分常壓蒸餾法與減壓蒸餾法而後者為了調節減壓度與溫度而須要較高之技術。

竹醋液之利用

  1. 改良土壤:增強肥料之吸收、減少病蟲害、幫助作物之根生長、改善土壤 環境、增加有用微生物之活動。
  2. 促進植物生長:促進作物之發芽與生長,但濃度過高反而阻礙生長。
  3. 堆肥用:竹醋液之成分成為微生物養分、增加微生物之繁殖、促進堆肥之發酵、防止阿摩尼亞氣體之發散、中和與分解堆肥之臭味。
  4. 特定農藥用:農藥摻入竹醋液中可使藥效成分充分溶解,滲透至作物組織內部,提高農藥之效果,減少農藥之使用量。竹醋液中所含醋酸等之有機酸類具有殺菌與抗菌作用,且對人體無害,亦不會產生公害,適合發展於無農藥之有機農業。
  5. 畜舍之除臭:竹醋液可中和或包埋阿摩尼亞與硫化物等臭味之成分,並在化學作用下轉換成無臭之物質。
  6. 飼料之添加劑:將吸附竹醋液之炭粉作為飼料,可減少動物排泄物臭味,增加動物之食欲與改善其生育狀態。
  7. 護膚用:竹醋液之主成分醋酸對皮膚之角質層具有柔化與緊縮之作用,酒精之成分具有清潔皮膚與殺菌、消毒之作用。
資料來源:農委會林業試驗所森林利用組組長 黃國雄博士