COP27
減排最後一哩路:碳捕集、再利用與封存技術

減排最後一哩路:碳捕集、再利用與封存技術

減排最後一哩路:碳捕集、再利用與封存技術

撰寫人:陳奕儒(COP27組員)

隨著各國相繼宣布淨零碳排路徑,將碳排量逐漸歸零已成為應對全球暖化危機的重要趨勢。但是石化、鋼鐵、水泥等高碳排產業與大型電廠即使利用最新製程,仍未能完全擺脫二氧化碳的排放,使淨零的目標難以達成,而國際上也迫切需要一個可將各國的歷史碳排從大氣中「取回來」的技術,才能將全球升溫降至可接受的程度。因此,碳捕集、再利用與封存技術(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)便應運而生,將工業產生的二氧化碳捕捉及使用,最後再封存於地質構造內長期保存,以大量移除部分產業無法完全減低的碳排放量。

作為負碳技術之一的CCUS牽涉一套多樣且複雜的二氧化碳回收系統,其中再利用(Utilization)環節常會置於循環經濟的討論中,而捕捉(Capture)與封存(Storage)則是防止二氧化碳大量釋放到大氣中的措施(兩者會並稱為CCS)。根據 Global CCS Institute 的介紹,碳捕捉與碳封存可從源頭攔截大型工業設施產生的碳排放,並將二氧化碳壓縮後經過管線等運輸方式送至儲藏地點後,再將其注入經地質探勘挑選為合適地點的儲集層(reservoir)進行長期保存。CCUS技術容易嵌入既有的工業生產流程中,也可以解決現行使用化石燃料的排放問題,更可為難以減排的重工業提供解決方案,因此至少有24國的減碳計劃都有包含CCUS。台灣的2050淨零排放規劃中,也安排於2050年時採用CCUS負排放技術,解決無法移除的4020萬噸碳匯。

歷史上,最早開始商業運轉的CCUS設施是1972年啟用的美國德州巴爾韋德(Val Verde)天然氣加工廠,採用提高石油採收率技術(Enhanced Oil Recovery, EOR)將二氧化碳注入油井以提高原油產量,而首項專門提供二氧化碳儲存服務的計劃則是1996年於挪威外海啟用的斯萊普納離岸天然氣田(Sleipner gas field)。另一方面,台灣也曾針對CCUS技術有一系列的嘗試,自1988年起能源局與工研院就開始進行了各項研究與評估計畫。觀察過去CCUS的國內外發展,可發現大部分計劃皆是利用二氧化碳增進石油與天然氣的生產效率,其核心目標並非是為了減少二氧化碳排放。而在氣候變遷意識尚未興起、碳定價制度還未確定時,碳封存技術也因其高額的投資金額而沒有商業上的可行性。

隨著巴黎協定的簽訂及各國減碳目標的規劃出爐,CCUS技術在近年來成為政策及國家投資計劃的焦點之一。根據國際能源總署(IEA)的報告,全球至2020年為止共有21個大型CCUS設施,每年可以處理4000萬噸的二氧化碳,大部分集中於美國。在台灣,部分公私立法人機構於2011年也成立了「CCS策略聯盟」,各自推行CCUS技術在台灣的應用。例如工研院與台泥合作研發新型碳捕獲技術,將二氧化碳固定在水泥產品中;而台電則在電廠中利用藻類光合作用作為碳捕捉,減少火力電廠碳排;中油與台電則預計利用苗栗山區與台西臨海平原作為碳封存場址。雖然台灣與部分國家都有持續投入於CCUS技術的研發與驗證,但是一般認為CCUS計劃的投資與增長速度遠遠未達到應有的水準,也落後其他綠能技術,僅佔全球清潔能源與能源效率投資的0.5%。另一方面,CCUS的大量資金與科研需求不一定能夠獲得國家持續的政策支持,一般大眾也對陸上碳封存場址仍存有疑慮,擔心將二氧化碳儲存在陸地上可能會引發外洩等環境問題,而環保團體更擔心碳封存技術會淪為大型國際石油公司為自身碳排責任進行「漂綠(Greenwash)」的手法。

在各國加強氣候承諾、邁向2050淨零碳排的路徑中,CCUS技術只會越來越受到重視,不過至今的發展情況仍不免讓人覺得「雷聲大雨點小」,無法完全滿足未來的負碳技術需求。然而隨著各項氣候解決方案的投資環境改善與碳排放交易系統的建立,發展CCUS技術開始具有足夠的商業可行性,歐盟也將CCUS的發展目標轉為開發可共享二氧化碳運輸及封存的工業樞紐(industrial hubs),以降低風險與融資成本。在台灣的2050淨零路徑中,也將開始開發碳封存潛力場址,並展開安全試驗計劃,驗證CCUS技術在台灣的可能應用。

資料來源

  • 李元亨(2017/06/23)。什麼是碳捕存(CCS)?原理及重要性。科技大觀園。https://pse.is/4bteke
  • 范建得(2022/03/31)。面對淨零碳排,碳封存會是臺灣需要發展的關鍵技術嗎?。科技大觀園。https://pse.is/4bfrdy
  • 廖英凱(2015/10/10)。碳封存,是逆天而行的工程神話,還是順應自然的科學奇觀?。泛科學。https://pse.is/499p6a