這幾年筆者時常週末往山上跑,爬遍台灣大小百岳,每天待辦公室的生質能技術工作者爬山時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地球像要把人類團滅,不禁擔心綠學院專欄寫節能、綠能、碳交易等碳中和策略是否來得及,也許工程師該從技術角度提供解方?
解方就是負碳技術(Negative Emissions Technologies,NET),較精準用詞是負排放技術。之前文章說過,碳中和是指一國或一企業把排放大氣的「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抵換,達到正負相抵,名義上不製造額外碳。
負碳技術的原則就是要使這「移除」碳排放量,大於排放大氣的人為額外碳排放量,才能算負排放行為(Greenhouse Gas Removal),否則頂多達成碳中和,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。
一,用自然碳匯儲存二氧化碳
自然碳匯儼然成為負碳技術的時尚精品。綠色帶路人私下開玩笑說,明明同樣減1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!〈3 分鐘看懂綠碳、藍碳、黃碳〉,已詳細介紹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,以地球角度來說,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,儲存時間夠用了。
二,用科學技術儲存二氧化碳
就是碳捕集及封存(Carbon Capture and Storage,CCS),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,只會影響碳捕集的二氧化碳濃度、組成或捕集位置不同,如此排放行為經過移除人為額外碳排放量,頂多達到碳中和,但絕對稱不上負碳,碳補集及封存要有負碳效果,需走兩種技術路線:
1. 直接空氣捕集及封存(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,空氣有16%左右二氧化碳,可透過技術將二氧化碳捕集封存。實際較常使用的碳捕集技術原理,不外乎先用液態吸收劑吸收二氧化碳或用固態吸附劑吸附二氧化碳,然後再釋放高純度二氧化碳,或使用薄膜技術,藉不同氣體穿透膜的能力,分離出二氧化碳,最後再用加壓將分離二氧化碳強制灌入地下,使二氧化碳在地下岩層逐漸礦化成岩石,達到長期貯存目的。當然有可能因地殼運動再次釋出。
2. 生質能整合碳捕集及封存(Bioenergy with Carbon Capture and Storage,BECCS)
為什麼要特別把生質能算成一類?因生質能電廠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,但因先吸收再排放二氧化碳剛好相互抵消,雖不能減少大氣二氧化碳,但也不會增加,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。
三,用產品或材料儲存二氧化碳
有自然碳匯,就會有人為碳匯,我們可把二氧化碳儲存到生命週期長的產品或材料肚子,如不要把木材拿去燒,而是將木材製成家具、建材、建築,木材肚子就會繼續貯存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)的U利用,不過兩者不同。CCUS的U目前技術並不成熟,許多人認為的U利用較像循環經濟,必須能把二氧化碳直接拿來再利用做成可使用很久的產品,才有機會算負碳技術。
看完這篇文章我們得到三個知識升級:
- 負碳技術原則是要讓「移除」碳排放量大於排到大氣的人為額外碳排放量,因此只要補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。
- 要達到負碳一定要連結生質物種植與利用,否則就要直接從大氣直接移除二氧化碳。
- 負碳技術算尖端綠色科技,自然也缺少方法,因此除了森林碳匯,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」!
註:本文分類方式為歐盟最近推動的碳移除驗證架構法案(EU Carbon Removal Certification Framework),仍有很多爭議與問題待釐清,可預見的未來,負碳技術分類甚至定義會繼續最佳化。
(作者:郭家倫;本文由 綠學院 授權轉載;首圖來源:shutterstock)