一杯咖啡內含140公升虛擬水的探究

Tony Allan教授的"煮一杯咖啡需要多少水"(Virtual water)[1]，最令人訝異的資料之一是，生產一公斤的咖啡大約需要21,000公升的水，竟然比生產一公斤的牛肉(需要16,000公升的水)消耗更多的水。
這麼大的數字，大家或許沒有特別感覺，以大約7公克的咖啡豆煮一杯125cc的咖啡，其內涵的虛擬水高達140公升(0.1度的水)，換言之，要讓人可以品嘗一杯125cc的咖啡，整個生產過程需要耗用140公升的水。
大家第一個直覺是"哪有可能這麼高"。

這本書沒有在這點做太多著墨，這個數據其實是來自，UNESCO-IHE聯合國教科文組織的水教育學院，在2003年所提出之一篇42頁的報告，報告名稱為"一杯荷蘭咖啡所需要的用水量"[2]，這個是有關於水的價值之系列研究報告的第十四篇報告。
這篇研究報告的目的是要探討在荷蘭地區，喝咖啡需要用到的水量。另一方面也要喚醒大家了解自然資源利用的形式，可能的影響面相。
咖啡的虛擬水，在此定義為生產咖啡所需要的全部用水，包含種植，加工，運輸等所需的用水。
生產咖啡所需要的水，視生產地的天候以及每公頃的產量而定。有關於栽種咖啡所需要的灌溉用水，是使用聯合國糧食與農業組織所提供的資料，這個資料稱為CROPWAT。CROPWAT是聯合國糧食與農業組織的土地與水開發部門，所開發的一個決策資源工具，它可以依據土壤、氣候、和農作物的資料，計算出作物需要的水量，以及灌溉的需求[3]。例如報告的表4-1顯示，Brail(巴西)灌溉一公頃(ha)的作物需要1277mm的灌溉水，而Colombia(哥倫比亞)則只需893mm。
因為咖啡豆成熟時會變成豔紅色，狀似櫻桃，所以稱為coffee cherry。
一顆咖啡豆由外而內分別為外皮(skin)、果肉(pulp)、內果皮(Parchment)、銀皮(silver)、及種子(bean)，將種子外側部份全部去除就是咖啡生豆。

資料來源:http://www.ucc-coffee.com.tw/cyclopedia.html

資料來源: [2]

咖啡種植收成後，加工過程也需要用水，為了了解加工階段所需的虛擬水數量，本研究仔細研究每個階段所需要的水量。
咖啡豆的加工處理，可以分為日曬法 (Dry processing)與水洗法 (Wet processing)[4]。
就咖啡豆加工處理的過程整體所需要的水來看，日曬法與水洗法的水量沒有很大的差異，依據這份研究報告的資料顯示，用於水洗加工咖啡豆所需要的水，大約只有種植所需水的0.34%，所以是極少的量。問題在於清洗咖啡豆的水是地表水(藍水)，而種植咖啡所需要的是綠水。就人的生存來說，藍水比綠水珍貴，因為藍水可以直接飲用。所以用珍貴的地表水來洗豆子，這點在評估水資源利用上，有其等效上的困難點。此外水洗法的廢水通常都是嚴重污染。而種植咖啡所需的水通常來自降雨，通常比較不會像地表水，有使用上的競爭與排擠效應。

上面這個表2-1是在巴西以水洗法生產咖啡，每個階段所需要耗用的虛擬水。計算結果，每生產一公噸的咖啡，需要22,530頓的虛擬水。

表2-2則是在巴西以日曬法生產咖啡，每個階段所需要耗用的虛擬水。計算結果，每生產一公噸的咖啡，需要22,458頓的虛擬水。
所以其實兩種方法使用的虛擬水幾乎一樣，只是水洗法用到珍貴的地表水。
因為本研究是以荷蘭的咖啡使用的研究標的，因此此研究是以1995~1999年的咖啡進出口量為研究樣本
下面的表3,1為這5年之間，荷蘭的年咖啡進出口量，5年的總數量為進口16萬6千多公噸，出口1萬6千多公噸，出口約為進口的1/10。出口的應該都是加工過的咖啡，例如雀巢三合一咖啡。

在計算咖啡加工過程中，所需要的虛擬水，或是烘乾後，水分蒸發，導致重量減輕，而反推需要增加虛擬水等，都是來自聯合國或是國際間相關組織的統計資料。
下表(4.1)為荷蘭有進口咖啡豆的國家，其生產咖啡所需的相關數據，以巴西(Brail)為例子
種植需要的用水(最左邊一欄: Crop water requirement)，資料來自CORPWAT[2]，為每公頃(ha)1277mm
生豆產量(第二欄: Yield of green coffee) 0.68 ton/ha，每公頃生產0.68公噸
生豆的虛擬水含量(第三欄: Virtual water content of green coffee) 18,925 m3/ton，每公噸含有18,925立方公尺(公噸)的虛擬水
烘焙後咖啡豆的虛擬水含量(第四欄: Virtual water content of green coffee) 22,530 m3/ton，每公噸含有22,530立方公尺(公噸)的虛擬水
平均年產量(1995~99)(第五欄: Average production (1995~99)) 1,370,232 ton/yr，平均每年生產1百37萬多噸
相對的生產量(最右邊那欄 Relative weight in production)表示在荷蘭有進口咖啡之國家的總產量(參閱下表的A)中，巴西產量(參閱下表的B)所佔的比例，也就是1,370,232/5,227,567=0.262

然後將上述資料跟荷蘭進口的生豆與烘焙後的豆子做計算後，得出荷蘭在1995~99年間，每年進口14萬1千公噸的生豆，以及2萬6千公噸的烘焙豆。換算出每公斤生豆的虛擬水是17.1立方公尺(17,100公升)，烘焙豆的虛擬水是20.4立方公尺(20,400公升),這個數字跟全球的數字相當接近，換言之，可以將荷蘭的數據，推論出全球各國的數據。
最後得出下表(6.1)的綠色框框結果，140公升。

結論

1. 本研究發現，在荷蘭喝一杯標準杯(125 cc)的咖啡，最多需要用掉140公升的水。
2. 在荷蘭喝咖啡所需要的水，事實上並非荷蘭的水，因為咖啡主要來自拉丁美洲，非洲和亞洲，特別是巴西和哥倫比亞。
3. 這是一篇完整的聯合國報告，研究所使用的方法，數據等都是很嚴謹的，非常具有參考價值
4. 這是取自1995~1999年的資料，等於是20年前的資料，隨著氣候變遷與農業技術的進步，或許跟現今的狀況會有差距，也有人提出這個質疑
5. 在沒有更新的研究資料出現之前，我覺得這篇報告最重要的是，喚醒大家對於水資源的認識，以及看不到的浪費與使用是更大更恐怖。
6. 隨著人口的成長，以及氣候的變遷，缺水是必然會發生的，如何透過科學的研究，找出有效的節水方法與途徑，或許是除了在馬桶水箱放磚塊之外，更積極有效的途徑。
7. 這篇研究報告結論的最後一段很有意思，喝茶可以節省非常多的水資源。就一杯容量為250 cc的茶葉而言，只需要34公升的水，大約只有咖啡的1/8。因為一杯125cc的咖啡虛耗掉140的水，而250cc的茶只需34公升，所以是1/8。
8. 所以為了解決台灣的缺水問題，大家可以:

1)多喝茶，少喝台灣的咖啡
2)多喝進口咖啡(進口虛擬水)，少喝台灣種的咖啡
上述觀點只是好玩，不過也是一個值得思考的地方。
更正確的說法是，若有一塊地，準備要種咖啡或是茶葉，就水資源的觀點來說，應該要種茶葉。

參考資料

1. http://www.books.com.tw/products/0010589270
2. 1A.K. Chapagain, A.Y. Hoekstra, The water needed to have the Dutch drink coffee, UNESCO-IHE, August 2003, http://waterfootprint.org/media/downloads/Report14.pdf
3. http://www.fao.org/land-water/databases-and-software/cropwat/en/
4. 黃校翊、蕭孟衿、吳聲舜，咖啡加工處理介紹，茶葉專訊，88期，103/6，PP 12~14