假扮拯救世界的负碳技术超人:发电厂碳捕集、混氢混氨发电、生物炭

假扮拯救世界的负碳技术超人:发电厂碳捕集、混氢混氨发电、生物炭


  国庆连假期间,以色列和巴勒斯坦又爆发激烈冲突,预计受牵连的国家甚广,杀红眼的人越来越多,无论联合国秘书长再怎么强调气候变迁已经失控,恐怕也无法让人类同心同德往2050净零目标推进。

  距离2050只剩下二十多年,拯救世界的负碳技术超人还在刷牙洗脸还没出门,怎么办呢?于是我们需要假扮超人。

负碳技术vs发电厂碳捕集及封存

  既然说火力发电会排碳,将燃煤、燃油、燃气等化石燃料电厂排放的二氧化碳进行捕集及封存算负碳吗?

  黑猫白猫能减碳的就是好猫。把火力发电厂进行碳捕集及封存可以减碳,甚至达到碳中和,但不能算负碳。因为燃烧化石燃料就是将贮存于煤、石油、天然气中的碳,转换为二氧化碳并排放出来,因此会额外增加大气中的二氧化碳,将其捕集及封存只是不增加碳排放,并不是碳移除。

  不对啊,在负碳系列第一篇文章中不是说,碳捕集及封存要有负碳的效果,可以走生质能整合碳捕集及封存技术(Bioenergy with Carbon Capture and Storage, BECCS)路线?煤和石油来自动植物的尸体,不也应该是生质能吗?

  不对,因为这涉及到质量平衡与时间尺度的基本问题。

  以植物为例,其组成就是近期空气中的二氧化碳藉由光合作用固定而成的生质物(注一),燃烧后再度成为二氧化碳回到大气中,可以假设又会被植物吸收,所以净排放量低,是生质能;煤炭在亘古之前虽然是生质物,但在地底下埋藏许久,燃烧后才转化为二氧化碳释放至大气中,则是「将古时候慢慢吸收下来的二氧化碳在短时间内还给现在的大气」,对于现在的大气而言,是明显的净增加,也因此造成全球暖化。

  负碳技术的原则就是要使这里的「移除」碳排放量,大于排放到大气中的人为额外碳排放量,才能算负排放(Greenhouse Gas Removal)行为,否则顶多就是达到碳中和,没有负碳效果。根据这个定义,我们再来厘清下一个应用是否是负碳的情境。

负碳技术vs混氢、混氨发电

  《拯救世界的负碳技术超人身家背景大揭露》说过,常听到的燃烧前、燃烧后、(纯氧或)富氧燃烧等方式,都只能减碳而无法负碳。燃烧前与燃烧后捕集主要的问题是需要大量能源,纯氧或富氧燃烧虽然可以减少二氧化碳的产生量,但氧气来源得从空气中分离产生,能耗也是非常惊人。若是二氧化碳的来源是煤或天然气等化石燃料燃烧,就跟负碳就没什么关联;若是二氧化碳的来源是生质物,结合碳捕集技术后,就可以说是负碳技术的一部份。

  本地生质料源取得较不易,如果在天然气中混氢、混氨发电呢?听说台电就是走这条技术路线。

  这条技术路线算是一种替代燃料,氢和氨都没有碳分子,因此混烧后可以降低排放,但也不是负碳。

负碳技术vs生物炭

  生质物这么好,如果将生质原料制备成生物炭,并埋藏于土壤中,是否也是一种负碳技术?

  理论上是,近似于黄碳。但由于生物炭制备需要投入额外的能源,因此其制备过程衍生的碳排放量需要考量。且与土壤碳汇面临的问题相似,对应的方法学不足,相关研究并不齐备,无法确认生物炭的负碳效果。

  几乎所有负碳技术都要考虑时间尺度的问题。例如,把植物做成生质塑胶时,所吸收的二氧化碳仍贮存于其中,但若生质塑胶仅为一次性使用,没有做成使用周期较长的建材或其他产品,很快就分解或燃烧将贮存的碳转为二氧化碳排放出来,则因为使用周期太短,就不能算负碳。另外,生质塑胶生产过程中,通常也需要消耗额外的能源,因而也会增加碳排放量,除非使用再生能源生产,否则生质塑胶只能算是低碳材料,而无法成为负碳材料。

  这三个技术都只能算是假扮拯救世界的负碳技术超人,但我们还是可以好好善用他们,虽然他们都不是真正的超人,但在这过渡时期,黑猫白猫能减碳的就是好猫。

(注一)生质物与生物质两者相同,后者为大陆常用的翻译,绿学院文章触及两岸用户,因此时不时会交叉混用

(封面來源:iStock)

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