〈地球氣候〉碳封存新技術 礦化封存有潛力

汪中和 / 中央研究院研究員 2021/12/15 14:19 點閱 1389 次

11月結束的COP26氣候峰會通過哥拉斯哥氣候協定,力拼在2050年左右使全球達到淨零排放,將暖化控制在2℃以內。除了要快速與大幅的降低化石燃料的使用外,二氧化碳的捕獲封存與再利用技術,在全球溫室氣體減量上也扮演日益重要的角色,主要的工業化國家包括美、加、英、法、德、荷蘭、挪威等各國,均已投入龐大的資源進行相關研究。

碳封存方式多元

目前二氧化碳再利用的量能有限,絕大部分捕獲的二氧化碳還是需要以地質封存、海洋封存、礦化封存等方式儲存起來,以期能與大氣環境長期隔離。

地質封存是利用岩石圈的密閉空間或岩層裡的孔隙儲存二氧化碳,是目前最接近實用與產業化的技術,也是各國推行綠色新政的重要手段,可是有二次洩漏及引起地層構造不穩定的疑慮。

海洋封存是藉由海洋微生物的吸收,以及直接灌注於深海環境來貯存,因有影響海洋生物聚落及生態環境,以及海流擾動的洩露風險,進展十分緩慢。

礦化封存指二氧化碳和矽酸鹽類的岩石反應,形成如碳酸鈣、碳酸鎂等礦物,是最安全穩定的封存方式;缺點是自然的反應速率非常緩慢,要耗時百年到千年的時間,很難彰顯減碳的效益。

新技術低成本高安全

近期美國、南非與冰島的國際研究團隊,開發出「非飽和水溶液」的注入技術,將發電廠排放的二氧化碳灌入冰島地溫梯度較高的玄武岩地層內,結果發現不到二年,實驗中95%的二氧化碳都成功的固化成礦,實驗結果令人振奮。

這項技術由於不用先把二氧化碳完全分離純化,可以混合其他氣體進行灌注作業,大幅降低了處理的成本;而二氧化碳能與岩層快速反應,短期內就大幅降低了濃度,也減少了可能產生的不穩定風險,是礦化封存技術的一大突破,有望成為減緩全球暖化甚具潛力的新技術。

利用這個新的技術,瑞士新創公司Climeworks建造的「Orca」工廠(圖),就在今年9月在冰島啟用,是第一個永久捕獲和儲存二氧化碳的工廠,預計每年可捕獲4000噸的二氧化碳。這個數量雖然只有全球每年碳排放量的千萬分之一,卻是碳捕捉與封存產業的一個重要里程碑。

這個新技術需要克服的挑戰之一是用水量相當大,例如封存1公噸的二氧化碳約耗掉25公噸的水,限制了在水資源不足的地方使用,未來如果能夠利用海水取代淡水,就可大幅推廣到靠近海岸的地區。

臺灣發展前景佳

封存二氧化碳的成功與否,取決於它的長期儲存安全性和公眾接受度,包括封存後的監管與安全措施、環境衝擊低與經濟壓力小等因素。礦化封存沒有誘發地震與洩漏的風險,成本相對較低,利於長期和安全的碳儲存,是目前最適於發展的選項。

我國碳排放每年高達2.6億公噸,要在2050年時達到碳中和的目標,減碳與碳捕捉封存都必須同步加速進行。澎湖群島的地質主要是玄武岩所組成,建議政府立即進行相關的測試,相信對於推展本土化的碳捕捉與封存技術,將會有非常重要的助益。