如何減少大氣中的二氧化碳與人為碳排放，已是淨零排放重要課題。（製圖：RECCESSARY）
為緩解氣候變遷、控制全球升溫，減少大氣中的二氧化碳與人為碳排放已是當務之急，如何捕捉二氧化碳進行再利用與封存，將成為重要課題。《RECCESSARY》特別整理碳捕捉的特點與重要性，帶讀者一次看。
自工業革命以來，人類排放超過20兆噸二氧化碳進入大氣中，日積月累下高濃度溫室氣體是造成全球暖化元凶之一。如今邁向環境永續，科學家致力開發再生能源與碳捕捉技術，希望可藉此減少全球碳排放與大氣二氧化碳濃度。
碳捕捉是什麼與其原理？
碳捕捉與封存（Carbon Capture and Storage，CCS），顧名思義是捕捉工廠排出或是大氣中的二氧化碳，最後封存在地底，其過程包含3部分。
首先將二氧化碳從排放源中捕捉並分離出來，之後將二氧化碳運輸到儲存地點，通常在地底深處的地質構造，可以安全地長期儲存二氧化碳，最後將二氧化碳注入地底的儲存庫。
捕獲而來的二氧化碳也可以善加利用，讓廉價的二氧化碳能用於生產高價值的化學品，以抵消捕集作業所花費的成本。
碳捕捉的重要性
在淨零轉型路徑中，提高能源效率、改用再生能源或低碳能源都是解方，可以大幅減少人為的碳排放，然而過去與現在的工業活動仍排放許多二氧化碳，持續影響全球氣候。
因此二氧化碳捕捉及封存技術特別重要，透過碳捕捉的方式，捕捉人為產生的二氧化碳，並利用碳封存方法，讓二氧化碳與大氣處於長期隔絕的狀態中，讓大氣層內的二氧化碳濃度維持穩定，降低全球暖化。
碳捕捉的優缺點
將來碳捕捉技術會是許多重工業、化石燃料發電廠邁向淨零的方式之一，截至2022年，全球二氧化碳排放量中約有千分之一經碳捕捉技術捕獲，大多數都是在天然氣處理廠內運作，研究也指出，如果將捕捉到的二氧化碳灌入尚在開採的油井中封存，還可以提高石油的採收率。
不過碳捕捉為新興技術，成本高昂、成功率僅落在50%至68%之間，在捕捉與儲存過程中，也會有二氧化碳洩漏的風險，反對者認為這是工業大戶與化石燃料繼續排碳的藉口。
根據國際環境法中心（CIEL）的研究，如果廣泛部署碳捕捉計畫，即使是0.1%的小規模洩漏，也可能導致本世紀二氧化碳排放量增加25億噸。
除此之外，也有成本高昂的問題，目前成本落在每噸50美元到70美元，成本需降低至35美元才有機會大量商轉，且由於碳捕捉成本相對昂貴，其再利用產出來的東西往往又過於便宜，影響企業投入意願。
2007年英國石油（BP）取消蘇格蘭價值5億英鎊的碳捕獲計畫；美國密西西比州的碳捕存計畫因進度落後及嚴重超支，不得不關閉。根據研究，直至 2020 年底，在美國已有超過80%的碳捕捉計畫宣告失敗。
今年全球最大碳捕捉廠於冰島啟用，目標是每年吸除3萬6,000公噸的二氧化碳，等同減少路上8,600輛車。（圖片來源：Climeworks）
碳捕捉的方法並介紹相關案例
常見的二氧化碳捕獲技術分為4種：
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燃燒後捕獲：燃料燃燒後，利用液態溶劑從煙氣中捕獲二氧化碳，發展最成熟。
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燃燒前捕獲：燃燒前捕獲，則是先將燃料轉化為二氧化碳及氫氣的混合氣體，再將其分成二氧化碳流與氫流，氫流作為能源使用，二氧化碳流則進行捕獲。
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富氧燃燒：以氧氣取代空氣進行燃燒，產生以水氣和二氧化碳為主的煙氣，並透過冷卻及壓縮清除水氣，捕獲煙氣中的二氧化碳。
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直接空氣捕獲（Direct Air Capture，DAC）：別於與工業廠房搭配的碳捕捉設備，現在也有專門從大氣捕捉二氧化碳的DAC技術，利用固體或液體吸收大氣中的二氧化碳。
國際能源總署（IEA）表示，在美、英、冰島、波斯灣國家與肯亞等地已有近30個碳捕捉與封存的相關計畫啟動，預計2030年底前這些計畫將能封存近1,000萬噸二氧化碳。
此外，東南亞國家籌備中的碳捕捉計畫超過50個，大多數處於規劃階段並專注在石化產業，其中印尼有23個計畫最多，泰國以15個居次，馬來西亞則有8個碳捕捉計劃，預計到2030年，東南亞國家每年將捕獲超過1億噸二氧化碳。
碳捕捉利用及封存技術也是台灣2050淨零12大項關鍵策略之一。不過相關應用技術仍處於試驗階段，在能源、化學、鋼鐵、水泥等領域都有產官學合作建立示範與技術驗證，目標2030年減碳460萬噸。
盤點碳捕捉實際應用，世界最大碳捕捉封存設施在冰島啟用。瑞士公司Climeworks在冰島建設廠房，將二氧化碳注入地底深處，自然轉化為石頭永久封存，預估每年可封存3.6萬噸二氧化碳，相當於路上減少8000輛燃油車。
至於亞太國家，為緩解工業用戶的碳排放，日本7大公司包含日本伊藤忠商事、日本製鐵、太平洋水泥社、三菱重工、伊藤忠石油勘探、INPEX和大成商事，在去年8月聯手開展碳捕集和封存專案的可行性研究。
台灣碳捕捉技術剛起步，多數為企業攜手產官學研合作。例如工研院與台電合作，在台中火力發電廠合作碳捕捉，規劃每年捕獲2,000噸二氧化碳技術與再利用驗證；南部的高雄仁武汽電共生工廠，工研院、台塑、成功大學攜手應用醋酸鉀捕獲劑捕捉二氧化碳；工研院與中鋼也計劃以中鋼製程的轉爐氣捕捉碳。
目標2025年完善相關規範與配套，目標減碳460萬噸。（圖片來源：國科會）
目前執行碳捕捉的挑戰
根據國際與台灣的碳捕捉技術推動經驗，若要擴大應用，主要面臨問題包括技術成本高、技術能效待提升、地質調查資料、封存場址與社會溝通、相關配套法規及利害關係人溝通等議題。
若要擴大國內碳捕捉與封存量能，國內開發、國際合作、人才培育與跨部會應用驗證不可少。（圖片來源：國科會）
未來將以科技研發、法規政策面與公正轉型三大面向推動碳捕捉、封存與再利用技術。國科會與中研院肩負前瞻技術開發，經濟部與國民營事業共同推動示範案場，驗證相關技術；環境部則須完善法規架構，建置減量方法學與查驗機制，也需要跨部會鏈結國際。
目前台灣欠缺碳封存法規與標準，環保與安全等議題不容忽視，公正轉型則需要關注勞工、產業與民生跟區域環境影響，需要擬定公正轉型政策配套措施，盤點所有會受影響的利害關係人，並建立透明資訊平台。
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