華信光電將參加日本國際雷射加工技術展 Photonix 2016, 歡迎您的來訪!!
聚焦地科
聚焦地科2024-06-19
永續的碳循環產業鏈，讓二氧化碳不再人人喊「減」
陳彥諺｜ 科技大觀園特約編輯
臺灣不論是政府還是產業界，皆陸續出現碳捕捉與再利用的成功案例。上圖為臺中減碳技術園區。圖片來源：楊明偉資深專員提供
溫室氣體也能再利用？
在這個因為工業化發展，導致大量溫室氣體排放，造成全球氣候異常的時代，「氣候變遷」幾乎變成了全民議題。在國家 2050 淨零排放的政策趨勢下，從政府到民間，人人無不將減碳作為主要目標。而溫室氣體其實有很多種，當談到溫室氣體，第一個躍入多數人的腦海中的關鍵字，往往就是「二氧化碳（CO2）」。
然而你是否想過？聽起來幾乎是人人喊「減」的二氧化碳，也能廣泛地再利用！
其實在工業上，經常直接使用二氧化碳，或是將其作為原材料，轉化後再利用。台電綜合研究所化學資深研究專員楊明偉資深專員分享，在一般工業上，二氧化碳可以大致分成「直接再利用」與「轉化（重組）再利用」。
「直接再利用」是以二氧化碳的型態，直接用於相關製造程序上，例如：焊接用保護氣體、清洗用氣體、製造乾冰、溫室植物養植等。而「轉化再利用」則是與其他化學品一起反應製成其他成品，例如：加氫反應成甲烷、甲酸、甲醇等。就連生活中常見的氣泡飲品、CO2 型滅火器等，也會用到二氧化碳，可見 CO2 的利用，跟我們的日常息息相關。
在工業上，經常會使用二氧化碳，大致可分成「直接再利用」與「轉化（重組）再利用」。圖片來源：楊明偉資深專員提供
從減碳到零碳，甚至還能負碳！？
聰明如你，看到這邊應該就會想到，既然一方面在工業製程上，二氧化碳等溫室氣體大量排放是個問題，而另一方面，許多地方又需要利用二氧化碳，是不是能想出一套辦法，將這些製程中產生的二氧化碳給捕捉起來，再將它封存或利用？
沒錯，這邊就要介紹到「二氧化碳捕捉、封存、再利用技術（Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS）」。CCUS 簡單來說，主要是利用化學吸收和物理分離，或是其他技術包括如薄膜、化學循環或鈣迴路等方法，將工廠製程排放或大氣中的二氧化碳進行捕集，灌入地（海）底封存或再利用的技術，目前在國際間，能源、化學、鋼鐵、水泥、航空等高碳排產業也爭相發展，以降低二氧化碳排放量。
這樣的技術誕生後，國外甚至有服裝品牌，將工廠製程廢氣中的二氧化碳捕捉後，經過一連串的轉化，再製成聚酯纖維，打造出廢氣回收衣。而在國內，也有實際案例，藉由碳捕捉技術將工廠煙道的二氧化碳再製成化學原料。因此在未來，我們可以期盼，如果利用二氧化碳捕捉技術所製成的原料來生產產品，它所消耗或利用的碳，可能大於製造過程所排放的碳，甚至有機會達到負排碳的效果！
打造永續碳循環，關鍵產業要搭配
碳捕捉再利用與封存技術，現在幾乎被認為是最直接、最有效的減碳方法之一。目前國際上陸續出現「永續碳循環」模式的成功案例，例如，澳洲雪梨大學日前利用非熱電漿技術產生的高能電子打斷化學鍵，將垃圾掩埋場排出的甲烷和二氧化碳重組，藉由這個程序生產出永續航空燃料。這個模式對高碳排的航空業來說，就像一道邁向淨零的曙光。回顧臺灣，楊明偉資深專員也分享，像工研院等技術單位或是石化、鋼鐵、水泥產業也陸續出現成功案例。
然而，目前難以普及的原因之一在於，碳捕捉技術仍然屬於發展中的階段，技術驗證與設備建置的成本相當高昂。楊明偉資深專員補充說明，臺灣現階段碳捕捉的技術落實，在成本、能耗、規模上，都有待努力，才能真正成為量產製程。
考慮到產業鏈的整體能耗，碳捕捉與再利用技術可能效益不佳。例如：一個高碳排的工廠或產業，以及利用二氧化碳作為原料的產業，如果相距太遠，在碳捕捉後，可能產生運輸耗能太多，或在運輸過程中逸散的問題。因此在未來，產業之間的搭配，將會是關鍵。
你能想像一個永續的碳循環產業鏈嗎？如果能夠將排碳、捕捉與轉化碳以及利用碳的產業相結合，我們，就有機會。
楊明偉資深專員也認為未來可期，「中鋼與中油的鋼化聯產試驗計畫就是一個案例，利用工研院的碳捕捉（Carbon Capture and Storage, CCS）、氣體純化（觸媒轉化）、電解產氫三大關鍵技術，將煉鋼的製程燃（廢）氣轉換為化學品。」
減碳大趨勢，攜手邁向循環經濟
目前世界各國無不積極發展碳捕捉與再利用技術，國際能源署（International Energy Agency, IEA）在 2021 年發布的淨零碳排路徑分析報告中也提到，減碳方法中的七項重要技術（包含提升能源效率、減少浪費、電力化、再生能源、氫能、生質能以及碳捕捉），其中之一就是積極發展碳捕捉技術。
更重要的是，「積極減碳」並非要追求不排碳或是不再使用碳，而是要導入循環經濟的概念，創造出永續的碳循環模式。利用碳捕捉與再利用技術，將人類活動所產生的二氧化碳排放捕獲後，導入再利用端或者是封存，改變以往工業製程的碳排放直接逸散到地球大氣中的模式。
期望有那麼一天，二氧化碳不再人人喊「減」，而是隨著再利用技術積極發展，實現 2050 淨零排放的目標，同時達到人類與環境的永續平衡。
資料來源
本文轉載自科技大觀園，連結如下：https://scitechvista.nat.gov.tw/Article/C000003/detail?ID=0d7b30c2-37fa-4897-92ce-3b9c04211cfb
臺灣不論是政府還是產業界，皆陸續出現碳捕捉與再利用的成功案例。上圖為臺中減碳技術園區。圖片來源：楊明偉資深專員提供
溫室氣體也能再利用？
在這個因為工業化發展，導致大量溫室氣體排放，造成全球氣候異常的時代，「氣候變遷」幾乎變成了全民議題。在國家 2050 淨零排放的政策趨勢下，從政府到民間，人人無不將減碳作為主要目標。而溫室氣體其實有很多種，當談到溫室氣體，第一個躍入多數人的腦海中的關鍵字，往往就是「二氧化碳（CO2）」。
然而你是否想過？聽起來幾乎是人人喊「減」的二氧化碳，也能廣泛地再利用！
其實在工業上，經常直接使用二氧化碳，或是將其作為原材料，轉化後再利用。台電綜合研究所化學資深研究專員楊明偉資深專員分享，在一般工業上，二氧化碳可以大致分成「直接再利用」與「轉化（重組）再利用」。
「直接再利用」是以二氧化碳的型態，直接用於相關製造程序上，例如：焊接用保護氣體、清洗用氣體、製造乾冰、溫室植物養植等。而「轉化再利用」則是與其他化學品一起反應製成其他成品，例如：加氫反應成甲烷、甲酸、甲醇等。就連生活中常見的氣泡飲品、CO2 型滅火器等，也會用到二氧化碳，可見 CO2 的利用，跟我們的日常息息相關。
在工業上，經常會使用二氧化碳，大致可分成「直接再利用」與「轉化（重組）再利用」。圖片來源：楊明偉資深專員提供
從減碳到零碳，甚至還能負碳！？
聰明如你，看到這邊應該就會想到，既然一方面在工業製程上，二氧化碳等溫室氣體大量排放是個問題，而另一方面，許多地方又需要利用二氧化碳，是不是能想出一套辦法，將這些製程中產生的二氧化碳給捕捉起來，再將它封存或利用？
沒錯，這邊就要介紹到「二氧化碳捕捉、封存、再利用技術（Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS）」。CCUS 簡單來說，主要是利用化學吸收和物理分離，或是其他技術包括如薄膜、化學循環或鈣迴路等方法，將工廠製程排放或大氣中的二氧化碳進行捕集，灌入地（海）底封存或再利用的技術，目前在國際間，能源、化學、鋼鐵、水泥、航空等高碳排產業也爭相發展，以降低二氧化碳排放量。
這樣的技術誕生後，國外甚至有服裝品牌，將工廠製程廢氣中的二氧化碳捕捉後，經過一連串的轉化，再製成聚酯纖維，打造出廢氣回收衣。而在國內，也有實際案例，藉由碳捕捉技術將工廠煙道的二氧化碳再製成化學原料。因此在未來，我們可以期盼，如果利用二氧化碳捕捉技術所製成的原料來生產產品，它所消耗或利用的碳，可能大於製造過程所排放的碳，甚至有機會達到負排碳的效果！
打造永續碳循環，關鍵產業要搭配
碳捕捉再利用與封存技術，現在幾乎被認為是最直接、最有效的減碳方法之一。目前國際上陸續出現「永續碳循環」模式的成功案例，例如，澳洲雪梨大學日前利用非熱電漿技術產生的高能電子打斷化學鍵，將垃圾掩埋場排出的甲烷和二氧化碳重組，藉由這個程序生產出永續航空燃料。這個模式對高碳排的航空業來說，就像一道邁向淨零的曙光。回顧臺灣，楊明偉資深專員也分享，像工研院等技術單位或是石化、鋼鐵、水泥產業也陸續出現成功案例。
然而，目前難以普及的原因之一在於，碳捕捉技術仍然屬於發展中的階段，技術驗證與設備建置的成本相當高昂。楊明偉資深專員補充說明，臺灣現階段碳捕捉的技術落實，在成本、能耗、規模上，都有待努力，才能真正成為量產製程。
考慮到產業鏈的整體能耗，碳捕捉與再利用技術可能效益不佳。例如：一個高碳排的工廠或產業，以及利用二氧化碳作為原料的產業，如果相距太遠，在碳捕捉後，可能產生運輸耗能太多，或在運輸過程中逸散的問題。因此在未來，產業之間的搭配，將會是關鍵。
你能想像一個永續的碳循環產業鏈嗎？如果能夠將排碳、捕捉與轉化碳以及利用碳的產業相結合，我們，就有機會。
楊明偉資深專員也認為未來可期，「中鋼與中油的鋼化聯產試驗計畫就是一個案例，利用工研院的碳捕捉（Carbon Capture and Storage, CCS）、氣體純化（觸媒轉化）、電解產氫三大關鍵技術，將煉鋼的製程燃（廢）氣轉換為化學品。」
減碳大趨勢，攜手邁向循環經濟
目前世界各國無不積極發展碳捕捉與再利用技術，國際能源署（International Energy Agency, IEA）在 2021 年發布的淨零碳排路徑分析報告中也提到，減碳方法中的七項重要技術（包含提升能源效率、減少浪費、電力化、再生能源、氫能、生質能以及碳捕捉），其中之一就是積極發展碳捕捉技術。
更重要的是，「積極減碳」並非要追求不排碳或是不再使用碳，而是要導入循環經濟的概念，創造出永續的碳循環模式。利用碳捕捉與再利用技術，將人類活動所產生的二氧化碳排放捕獲後，導入再利用端或者是封存，改變以往工業製程的碳排放直接逸散到地球大氣中的模式。
期望有那麼一天，二氧化碳不再人人喊「減」，而是隨著再利用技術積極發展，實現 2050 淨零排放的目標，同時達到人類與環境的永續平衡。
資料來源
- 採訪台電綜合研究所楊明偉資深研究專員
本文轉載自科技大觀園，連結如下：https://scitechvista.nat.gov.tw/Article/C000003/detail?ID=0d7b30c2-37fa-4897-92ce-3b9c04211cfb