假扮拯救世界的負碳技術超人:發電廠碳捕集、混氫混氨發電、生物炭

假扮拯救世界的負碳技術超人:發電廠碳捕集、混氫混氨發電、生物炭


  國慶連假期間,以色列和巴勒斯坦又爆發激烈衝突,預計受牽連的國家甚廣,殺紅眼的人越來越多,無論聯合國秘書長再怎麼強調氣候變遷已經失控,恐怕也無法讓人類同心同德往2050淨零目標推進。

  距離2050只剩下二十多年,拯救世界的負碳技術超人還在刷牙洗臉還沒出門,怎麼辦呢?於是我們需要假扮超人。

負碳技術vs發電廠碳捕集及封存

  既然說火力發電會排碳,將燃煤、燃油、燃氣等化石燃料電廠排放的二氧化碳進行捕集及封存算負碳嗎?

  黑貓白貓能減碳的就是好貓。把火力發電廠進行碳捕集及封存可以減碳,甚至達到碳中和,但不能算負碳。因為燃燒化石燃料就是將貯存於煤、石油、天然氣中的碳,轉換為二氧化碳並排放出來,因此會額外增加大氣中的二氧化碳,將其捕集及封存只是不增加碳排放,並不是碳移除。

  不對啊,在負碳系列第一篇文章中不是說,碳捕集及封存要有負碳的效果,可以走生質能整合碳捕集及封存技術(Bioenergy with Carbon Capture and Storage, BECCS)路線?煤和石油來自動植物的屍體,不也應該是生質能嗎?

  不對,因為這涉及到質量平衡與時間尺度的基本問題。

  以植物為例,其組成就是近期空氣中的二氧化碳藉由光合作用固定而成的生質物(註一),燃燒後再度成為二氧化碳回到大氣中,可以假設又會被植物吸收,所以淨排放量低,是生質能;煤炭在亙古之前雖然是生質物,但在地底下埋藏許久,燃燒後才轉化為二氧化碳釋放至大氣中,則是「將古時候慢慢吸收下來的二氧化碳在短時間內還給現在的大氣」,對於現在的大氣而言,是明顯的淨增加,也因此造成全球暖化。

  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(Greenhouse Gas Removal)行為,否則頂多就是達到碳中和,沒有負碳效果。根據這個定義,我們再來釐清下一個應用是否是負碳的情境。

負碳技術vs混氫、混氨發電

  《拯救世界的負碳技術超人身家背景大揭露》說過,常聽到的燃燒前、燃燒後、(純氧或)富氧燃燒等方式,都只能減碳而無法負碳。燃燒前與燃燒後捕集主要的問題是需要大量能源,純氧或富氧燃燒雖然可以減少二氧化碳的產生量,但氧氣來源得從空氣中分離產生,能耗也是非常驚人。若是二氧化碳的來源是煤或天然氣等化石燃料燃燒,就跟負碳就沒什麼關聯;若是二氧化碳的來源是生質物,結合碳捕集技術後,就可以說是負碳技術的一部份。

  本地生質料源取得較不易,如果在天然氣中混氫、混氨發電呢?聽說台電就是走這條技術路線。

  這條技術路線算是一種替代燃料,氫和氨都沒有碳分子,因此混燒後可以降低排放,但也不是負碳。

負碳技術vs生物炭

  生質物這麼好,如果將生質原料製備成生物炭,並埋藏於土壤中,是否也是一種負碳技術?

  理論上是,近似於黃碳。但由於生物炭製備需要投入額外的能源,因此其製備過程衍生的碳排放量需要考量。且與土壤碳匯面臨的問題相似,對應的方法學不足,相關研究並不齊備,無法確認生物炭的負碳效果。

  幾乎所有負碳技術都要考慮時間尺度的問題。例如,把植物做成生質塑膠時,所吸收的二氧化碳仍貯存於其中,但若生質塑膠僅為一次性使用,沒有做成使用週期較長的建材或其他產品,很快就分解或燃燒將貯存的碳轉為二氧化碳排放出來,則因為使用週期太短,就不能算負碳。另外,生質塑膠生產過程中,通常也需要消耗額外的能源,因而也會增加碳排放量,除非使用再生能源生產,否則生質塑膠只能算是低碳材料,而無法成為負碳材料。

  這三個技術都只能算是假扮拯救世界的負碳技術超人,但我們還是可以好好善用他們,雖然他們都不是真正的超人,但在這過渡時期,黑貓白貓能減碳的就是好貓。

(註一)生質物與生物質兩者相同,後者為大陸常用的翻譯,綠學院文章觸及兩岸用戶,因此時不時會交叉混用

(封面來源:iStock)

知識服務

No.185與你交心、交底、交情資的輸電級儲能案場參訪
2024-07-05 由富威電力的儲能事業部經理楊佳縉帶隊,本次小聚不藏私與你分享目前已經上線、全國第二大的輸電級儲能案場(50MW)的設計、建置、維運過程眉角
No.184 預言2024最有可能上架的綠碳、藍碳、黃碳方法學
2024-06-17 近幾年很多人抱持一種心態如「我家門前有棵樹,後面就有碳權」根本不切實際,在行內人來看,碳權可不能隨便給,必須先審視是否有合適的方法學、接著嚴格遵循方法學的流程規範。