科學人／淨零關鍵策略！臺灣如何實現「碳捕集」？規模化還有3挑戰

碳排資源化：臺灣中油在高雄的大林煉油廠設立了碳捕集再利用系統，可把煙囪排放出的二氧化碳經化學反應轉化爲甲醇。圖／臺灣中油

全球暖化與極端氣候的危害日益加劇，國際社會紛紛制定碳減排目標，以達成2050年淨零排放的願景。臺灣在2022年公佈的「2050淨零排放路徑及策略總說明」中，把碳捕集、利用及封存（CCUS）列爲12項關鍵策略之一，是能源、石化及製造業減碳的關鍵技術。

碳捕集對石化業來說並非新鮮事，最早石化業者在天然氣開採過程中就使用液態胺類（liquid amine）做爲吸收劑，吸收二氧化碳（CO2）做爲工業原料來販售，目前的塑膠產業鏈的乙二醇廠中也運用了此類技術。

以液態胺類爲主的化學吸收法捕集效率雖高，但要分離吸收劑上的CO2這道稱爲脫附的過程極爲耗能。爲克服這些挑戰，工業研究院材料與化工研究所（以下簡稱材化所）經理劉彥君表示，材化所參考國際業界實務經驗，以二級胺與三級胺取代傳統的一級胺吸收劑，並透過化學改質調整其官能基結構，在降低脫附所需能耗的同時，捕集率仍可達90%。臺灣中油煉製研究所所長蔡銘璋將此改良比喻爲「難分難捨的情侶變成有點黏又不太黏的夥伴」。

此外，熱交換的改良也扮演重要角色。例如在吸收塔取出一部份已吸收CO2的液態胺，經冷卻降溫後，再送回吸收塔繼續吸收CO2，提升整體吸收效率。臺灣中油則從節能着手，盤點煉油廠的廢熱規劃做爲脫附的能源。

除了減少CO2排放外，CCUS 技術還可以把CO2轉化爲再利用的資源。例如材化所與奇美實業合作研發的再利用技術，能把CO2轉化爲二烷基碳酸酯類（DRC），再轉化爲製造塑膠的原料，能降低製造過程中約17%的碳排量；臺灣中油則把捕集下來的CO2轉化爲甲醇，用於化工原料或綠色燃料。

若再利用無法完全轉化捕集的碳量，碳封存也是一種可行途徑。這項技術源自於油氣生產技術中的「激勵採油法」（EOR），透過灌入不同氣體進入油井中，逼出地層中的油氣以提高開採量，而挪威自1996年開始嘗試把捕集的CO2灌入過去的油氣生產田中進行碳封存。

臺灣也有類似經驗。位於苗栗鐵砧山的天然氣井，曾是臺灣天然氣的重要產地，後來因產量減少而停止開採。隨着能源政策轉向進口液化天然氣，儲存需求增加，臺灣中油把液化天然氣注入天然氣井中，於是鐵砧山變成天然氣儲存窖。

臺灣中油探採事業部執行長湯守立表示，自1965年正式開採至今，臺灣中油已高度掌握鐵砧山的地質結構，目前正評估在該區另開一口井，利用地質結構的砂岩層孔隙與頁岩層阻隔性，把壓縮後的CO2以超臨界流體形式儲存於地下，做爲碳封存基地。

然而，要把這些碳捕集相關技術規模化，會面臨三大挑戰，首先是碳源分散性，大多數工業煙囪設置分散，若要爲每座煙囪建造捕集設備，將需要額外土地，而各碳源的濃度差異也影響能採用的碳捕集技術；其次是去化途徑，目前多數的再利用技術仍發展中，封存也待驗證；最後則是經濟效益，近年投入CCUS試驗的企業，多數是停留在概念驗證，現階段雖有不錯的成果，未來仍需面對建置和運作成本高昂的現實情況。

蔡銘璋指出，以目前美國的商用碳捕集技術爲例，每捕集一公噸CO2的成本約需新臺幣2000元，高於臺灣即將課徵每公噸300元的碳費。企業若僅從短期經濟效益考量，可能選擇繳納碳費而非投資CCUS。湯守立則表示，儘管挑戰重重，此領域的技術正迅速發展，隨着技術進步與規模化，碳捕集成本預計將持續下降，CCUS有機會成爲更具吸引力的選項。

CCUS技術爲碳密集產業提供了可持續發展的途徑。期望在不遠的將來，我們能打造一個人工固碳循環，進入淨零排放的新時代。

（本文出自2024.12.01《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）