观念平台-碳捕捉技术方兴未艾
碳捕捉技术起源于美军用以移除潜水艇或是太空梭上呼吸产生的二氧化碳。在1970年代开始商业化,大多设置于电厂内,采用燃烧前加工或燃烧后以氧化钙、氨水或胺类吸附剂从烟道间捕捉二氧化碳,美加及欧洲居技术领先地位。因燃烧煤炭的烟气约有10~15%的二氧化碳,燃烧天然气则约有5~10%,从排放点直接收集二氧化碳较有效率,且将二氧化碳注入将枯竭的油井与原油混合后,原油的黏性会减低,更容易浮到顶部被抽取,可提高原油采收率约60%并延长油田寿命,美国政府亦对此提供租税减免,很受石油公司欢迎。
碳捕捉的实用性一度遭到质疑,经济学人杂志曾指出它有两个待解决问题,一是价格昂贵,二是不确定这项技术是否管用;且碳捕捉后须以高温还原耗费大量电力,若该电力是由传统火力电厂提供,变成捕捉二氧化碳的过程中又制造二氧化碳的诡异现象,幸而现今再生能源兴起使此困境有解;另二氧化碳捕捉后若不再利用以创造收益,仅仅存放在地底下似不具商业模式,这些都是前几年推动进程有限的原因。
国际能源总署原规划在2010至2020年间发展100个大规模碳捕捉、利用与封存(CCUS)计划、每年储存3亿吨二氧化碳,最后实际上仅达成4千万吨,为原目标13%。
不过此技术受重视程度与日俱增,联合国欧洲经济委员会今年3月发布的报告指出:大规模运用碳捕捉技术,已经是能源、工业产业刻不容缓的优先事项。「结构性改革所剩时间已不多,在区域内燃烧化石燃料仍占发电比重80%情况下,发展CCUS先帮助产业去碳化,可作为暂时性因应手段等待未来处理碳能源的科技跟上」。联合国政府间气候变化专门委员会形容CCUS技术是众多应对气候方法中最具成本效益的方案,如果没有此技术,遏制全球暖化的成本将增加一倍。最近全球的能源危机也显示脱碳并不是一条容易的路,各项大增的成本将冲击普罗大众荷包。
冰岛的Orca碳捕捉工厂在8个货柜空间中装满风扇和滤网,风扇将空气吸入收集箱,其中的二氧化碳会被吸附在滤网上,充满后收集箱会关闭并升温至100度,此时高浓度二氧化碳会被释出,与水混合成「苏打水」后注入地底深处玄武岩层,冷却凝固成深灰色的碳酸盐矿物,所需电力来自隔邻的地热电厂,相较于以往还原需加热至800~900度,可节省许多成本。
除此之外,二氧化碳也能被拿来再利用,例如可与氢气结合产制甲醇,此技术刚好可解决氢气输送所面对的危险及气体压缩成本问题,转换成甲醇既安全又方便输送,可加速氢能发展,若能商业化将成为明日之星;另二氧化碳也能转化为肥料,导入温室帮助植物生长,也可导入工厂制作碳酸饮料。但二氧化碳再利用无法达到负排放,它只能做到二氧化碳的循环利用。
碳捕捉后存放的地点至关重要,若因地震或其他缘故导致泄漏则前功尽弃,目前以存放于超过1,000米深的油田、气田、咸水层或无法开采的煤矿中最为可行,利用压力使其固化。如英国政府正规划将捕获的碳储存在北海油田钻采石油后留下的空洞中,将北海油田转型为碳储存基地。另捕捉后若放置于海洋底部可能造成海水酸化问题,不利于海洋生物生长,不被科学家所推荐。
自空气中捕捉二氧化碳的成本每吨约200至600美元,随着滤材设计的改良及规模经济,期望能降到100美元以下,许多国家纷纷投入研发与示范计划。国际能源总署估算,为了控制气温上升在1.5度范围内,在不同条件下计算出未来需从空气中移除量为100至1,000亿吨,对比台北市一年排碳量约1,000万吨、目前处理量、完成期限及所需成本,挑战之艰巨可以想见。