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負碳技術是什麼?如何應用?負碳技術減碳成效比一比!揭密封存二氧化碳的3大技術

根據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的評估,必須將全球升溫控制在1.5°C 以內才可以避免氣候變遷所帶來的災難,而欲實現這個目標的管道之一是採用負碳技術(Negative Emissions Technologies, NET),透過此技術可以抵消日常和企業無法避免產生的碳排。

負碳技術的原理是讓二氧化碳的移除量大於人為碳排放量,藉此降低大氣中的二氧化碳濃度。其主要可分為三種類型:

 

自然碳匯:泛指自然環境中可吸收並儲存二氧化碳的領域,包含森林、海洋和土壤等。其中森林碳匯的發展相對成熟,因其已發展較多方法學以進行測量;土壤碳匯的方法學及相關研究則最為不足。


人為碳匯:指將二氧化碳儲存在產品或特定材料中。如將木材製成建材以持續貯存二氧化碳。

 

直接空氣捕集及封存技術(DACCS)或生質能與碳捕集和封存技術(BECCS):DACCS是利用化學或物理[1]過程直接從空氣中提取二氧化碳;BECCS則是捕集燃燒木屑和作物等所釋放的碳,並將其封存於地下。(你可能也想看:不只賣空氣清淨機,3M在紐約氣候週展示「負排放」技術,直接在空氣去除二氧化碳!

 

這三種負碳技術發展尚未完整,因此較少企業願意投入;儘管如此,因其作為實現淨零目標的重要管道,企業仍須充分了解,尤其對於水泥、鋼鐵等高碳排產業而言,碳捕集與封存(或利用)已是成本相對低廉的解決方案。

 

負碳技術的發展挑戰

負碳技術可以幫助國家或企業達成碳中和甚至淨零,然其在發展上有兩項主要的挑戰待克服。

 

第一:高昂的成本

 

縱使隨著市場及技術成長,負碳技術已擁有龐大的成本降低空間,但其仍難與風力及太陽能的發電成本抗衡。(如下圖一所示)

 

此外,雖然有當前許多碳定價制度的支持,例如一度達到每噸100歐元的歐盟碳價,卻還不足以使負碳技術具經濟吸引力。因成本是許多企業投入與否的重要因子,加上負碳技術效能的不確定性,使其普及速度相當緩慢。

 

第二:負碳技術需要大量的土地及水

 

全球每年的碳排放量約為400多億噸,以BECCS為例,欲吸收十億噸的二氧化碳需要約40萬平方公里的土地,若要種植夠多作物以作為生物燃料,將可能導致樹木被濫伐,同時也可能破壞動植物的棲息地,與保護環境的初衷背道而馳。

 

此外,種植作物的過程也需要大量的水和肥料,對本就有限的資源而言實屬一大負擔。除了BECCS外,自然碳匯(以再造林為例)若要達成一定的負碳成效,勢必也會需要大量的土地,這對許多企業和國家來說也是難以克服的難題。

 

這是一張圖

圖一、不同負碳技術的成本

 

負碳技術的減碳成效

儘管受制於高昂的成本及對多數企業而言實施困難,但若負碳技術發展成功,其移除碳的能力將相當可觀。透過下圖二可以發現,DACCS和BECCS未來每年可能移除50億噸的二氧化碳,相當於全球10%到15%的排放量。

 

這是一張圖

圖二、不同負碳技術的預期成效及至2050年每年可移除的碳排放量

 

現行的負碳技術大約可移除1.6億噸二氧化碳,然而若要實現升溫控制在1.5°C 以內的目標,全球在2025年前大約還需要移除至少3.5億噸的二氧化碳,龐大的需求缺口再加上政策支持,使得越來越多企業願意投入負碳技術的發展,例如比爾蓋茲投資的Carbon Engineering和Climeworks,皆是全球知名的碳捕捉企業。

 

企業如何應用負碳技術 

即使困難重重,有些企業特別適合採用負碳技術,因此技術在特定產業的成本降低幅度大,例如水泥業。

 

以台灣水泥為例,因水泥的原料石灰石在燃燒過程即會產生碳排,故台泥採取的是鈣迴路技術,利用水泥製程的高溫,以石灰原料作為吸附劑進行碳捕捉循環。

 

此方法既可以減少消耗,成本也較低廉;儲存後的高純度二氧化碳更被用來養殖微藻,製成保養品販售,其經濟效益更勝一般的化學吸附碳捕捉。

 

受限於成本和自然資源等限制,負碳技術並非適用於所有產業,企業在被它強大的減碳成效吸引之前,應優先評估自身產業特性,或者考慮以合作形式進行,才是較符合成本效益的做法。

 

[1] 化學方式如透過氫氧化鉀溶液;而物理方式則使用風扇等。

[2] 數據來源參考IEA及IPCC。

[3] 數據來源參考IPCC、Carbon Brief、American University, Washington, D.C.,進行綜合性的區間分佈。

 

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減碳