拯救世界的負碳技術超人身家背景大揭露

拯救世界的負碳技術超人身家背景大揭露


蝴蝶,蝴蝶,生得真美麗。頭戴著金絲,身穿花花衣。你愛花兒,花兒也愛你,你會跳舞,它有甜蜜。|世界童謠

  這幾年我時常周末就往山上跑,爬遍臺灣的大小百岳。一個每天待辦公室的生質能技術工作者在爬山的時候思索人與自然是否能像蝴蝶與花的關係,想著想著看現在天氣熱到像是地球要把人類團滅似的,不禁擔心綠學院專欄文章寫的節能、綠能、碳交易等碳中和策略是否來得及,也許我們工程師應該從技術的角度提供解方?

  這個解方就是負碳技術(Negative Emissions Technologies, NET),比較精準的用詞是負排放技術。我們之前文章說過,碳中和是指一個國家或一個企業把排放到大氣中的「人為額外」碳排放量透過植樹或工程技術移除,或運用碳交易等方式取得碳權來抵換,達到正負相抵,名義上不製造額外的碳。

  負碳技術的原則就是要使這裡的「移除」碳排放量,大於排放到大氣中的人為額外碳排放量,才能算負排放行為(Greenhouse Gas Removal),否則頂多就是達到碳中和,沒有負碳效果。

三種負碳技術類型

  負碳技術百百種,簡單理解有三種類型,一種是大自然的技術,兩種是人類的技術。

用自然碳匯儲存二氧化碳

  自然碳匯已經儼然成為負碳技術中的時尚精品。幾位綠色帶路人私下開玩笑說,明明都是減相同的一噸碳,鍋爐節能、照明設備更換,甚至太陽能、風力發電等再生能源竟然在市場都沒有森林碳權有價值,大自然的負碳技術能力估值只怕比獨角獸企業還高!在《三分鐘帶你看懂綠碳、藍碳、黃碳》中,我們已經詳細介紹這三種自然碳匯儲存二氧化碳的方式,值得注意的是,這些儲存都不是永久儲存,以地球的時間尺度來說,自然碳匯儲存的二氧化碳終究會跑出來,只是以人類壽命長度來說,這儲存時間對我們來說夠用了。 

用科學技術儲存二氧化碳

  也就是碳捕集及封存(Carbon Capture and Storage, CCS),逐字翻譯CC是碳捕集,S是封存,總之就是用人為方式儲存二氧化碳。常聽到的燃燒前、燃燒後、富氧燃燒、直接空氣捕集等方式,只是會影響碳捕集的二氧化碳濃度、組成或捕集位置不同而已,如此排放行為經過這樣移除人為額外碳排放量,頂多達到碳中和,但絕對稱不上是負碳,碳捕集及封存要有負碳的效果,其實需要走這兩種技術路線:

  1. 直接空氣捕集及封存技術(Direct Air Carbon Capture and Storage, DACCS)

  既然森林、海洋、土壤是儲存二氧化碳的天然倉庫,那也可以動腦筋到空氣上,空氣中有16%左右的二氧化碳,可以透過技術將二氧化碳捕集下來並封存。實際較常使用的碳捕集技術原理,不外乎先用液態的吸收劑吸收二氧化碳或用固態吸附劑吸附二氧化碳,然後再釋放出高純度的二氧化碳,或是使用薄膜技術,藉由不同氣體穿透膜的能力不同,進而分離出二氧化碳,最後再藉由加壓的方式將分離出的二氧化碳強制灌到地下,使二氧化碳在地下岩層中逐漸礦化成岩石,達到長期貯存的目的。當然,這些也都有可能因為地殼運動而再次釋出。

  1. 生質能整合碳捕集及封存技術(Bioenergy with Carbon Capture and Storage, BECCS)

  為什麼要特別把生質能算一類?因為生質能電廠使用的原料就是前述吸收二氧化碳生長的生質物,燃燒會排放二氧化碳,但因這樣先吸收、再排放二氧化碳的方式剛好相互抵消,雖不能減少大氣中的二氧化碳,但也不會增加二氧化碳,這時接著再將燃燒產生的二氧化碳捕集下來並封存,就是負碳了。

用產品或材料儲存二氧化碳

  有自然碳匯,就會有人為碳匯,我們可以把二氧化碳儲存在生命週期長的產品或材料的肚子裡。例如,不要把木材拿去燒,而是將木材製成傢俱、建材、建築,木材的肚子就會繼續貯存它生前儲存的二氧化碳,符合碳儲存於長生命週期產品的特徵。

  這裡很容易聯想到碳捕集、利用及封存(Carbon Capture Utilization and Storage, CCUS)中的U利用,不過這兩者並不相同。CCUS中的U目前技術並不成熟,許多人認為的U利用,其實比較像循環經濟,必須要能把二氧化碳直接拿來再利用做成可以使用很久的產品,才有機會算負碳技術。

看完這篇文章我們得到了三個知識升級:

  1. 負碳技術的原則是要能讓「移除」碳排放量大於排放到大氣中的人為額外碳排放量,因此只要捕集二氧化碳的來源是化石燃料,就不可能成為負碳,頂多達到碳中和
  2. 要達到負碳一定要連結生質物的種植與利用方式,否則就需要直接從大氣中直接移除二氧化碳
  3. 負碳技術算前沿綠色科技,自然也缺少方法學,因此除了森林碳匯之外,很少看到負碳技術申請到碳權

  目前所有負碳技術的成熟度皆相當有限,成本昂貴,短期內不具競爭力,「革命尚未成功,同志仍需努力」,我們仍須先看綠學院的專欄文章從低碳做起,才能邁向負碳!

(註)本文所使用的分類方式為歐盟最近正在推動的碳移除驗證架構法案(EU Carbon Removal Certification Framework),本案仍有很多爭議與問題待釐清,在可預見的未來,負碳技術的分類甚至定義都將持續優化

(封面來源:iStock)

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