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拯救世界的负碳技术,背景大揭露

这几年笔者时常周末往山上跑,爬遍大小百岳,每天待办公室的生质能技术工作者爬山时思索人与自然是否能像蝴蝶与花的关系,想着想着看现在天气热到地球像要把人类团灭,不禁担心绿学院专栏写节能、绿能、碳交易等碳中和策略是否来得及,也许工程师该从技术角度提供解方?

解方就是负碳技术(Negative Emissions Technologies,NET),较精准用词是负排放技术。之前文章说过,碳中和是指一国或一企业把排放大气的“人为额外”碳排放量透过植树或工程技术移除,或运用碳交易等方式取得碳权抵换,达到正负相抵,名义上不制造额外碳。

负碳技术的原则就是要使这“移除”碳排放量,大于排放大气的人为额外碳排放量,才能算负排放行为(Greenhouse Gas Removal),否则顶多达成碳中和,没有负碳效果。

三种负碳技术类型

负碳技术百百种,简单理解有三种类型,一种是大自然的技术,两种是人类的技术。

一,用自然碳汇储存二氧化碳

自然碳汇俨然成为负碳技术的时尚精品。绿色带路人私下开玩笑说,明明同样减1吨碳,锅炉节能、照明设备更换,甚至太阳能、风力发电等再生能源竟然没有森林碳权有价值,大自然的负碳技术能力估值只怕比独角兽企业还高!〈3 分钟看懂绿碳、蓝碳、黄碳〉,已详细介绍三种自然碳汇储存二氧化碳的方式,值得注意的是,这些储存都不是永久,以地球角度来说,自然碳汇储存的二氧化碳终究会跑出来,只是以人类寿命长度来说,储存时间够用了。

二,用科学技术储存二氧化碳

就是碳捕集及封存(Carbon Capture and Storage,CCS),CC是碳捕集,S是封存,总之就是用人为方式储存二氧化碳。常听到的燃烧前、燃烧后、富氧燃烧、直接空气捕集等,只会影响碳捕集的二氧化碳浓度、组成或捕集位置不同,如此排放行为经过移除人为额外碳排放量,顶多达到碳中和,但绝对称不上负碳,碳补集及封存要有负碳效果,需走两种技术路线:

1. 直接空气捕集及封存(Direct Air Carbon Capture and Storage,DACCS)

既然森林、海洋、土壤是储存二氧化碳的天然仓库,那也可以动脑筋到空气,空气有16%左右二氧化碳,可透过技术将二氧化碳捕集封存。实际较常使用的碳捕集技术原理,不外乎先用液态吸收剂吸收二氧化碳或用固态吸附剂吸附二氧化碳,然后再释放高纯度二氧化碳,或使用薄膜技术,藉不同气体穿透膜的能力,分离出二氧化碳,最后再用加压将分离二氧化碳强制灌入地下,使二氧化碳在地下岩层逐渐矿化成岩石,达到长期贮存目的。当然有可能因地壳运动再次释出。

2. 生质能整合碳捕集及封存(Bioenergy with Carbon Capture and Storage,BECCS)

为什么要特别把生质能算成一类?因生质能电厂原料就是前述吸收二氧化碳生长的生质物,燃烧会排放二氧化碳,但因先吸收再排放二氧化碳刚好相互抵消,虽不能减少大气二氧化碳,但也不会增加,这时接着再将燃烧产生的二氧化碳捕集下来并封存,就是负碳了。

三,用产品或材料储存二氧化碳

有自然碳汇,就会有人为碳汇,我们可把二氧化碳储存到生命周期长的产品或材料肚子,如不要把木材拿去烧,而是将木材制成家具、建材、建筑,木材肚子就会继续贮存生前储存的二氧化碳,符合碳储存于长生命周期产品的特征。

这里很容易联想到碳捕集、利用及封存(Carbon Capture Utilization and Storage,CCUS)的U利用,不过两者不同。CCUS的U目前技术并不成熟,许多人认为的U利用较像循环经济,必须能把二氧化碳直接拿来再利用做成可使用很久的产品,才有机会算负碳技术。

看完这篇文章我们得到三个知识升级:

负碳技术原则是要让“移除”碳排放量大于排到大气的人为额外碳排放量,因此只要补集二氧化碳的来源是化石燃料,就不可能成为负碳,顶多达到碳中和。

要达到负碳一定要连结生质物种植与利用,否则就要直接从大气直接移除二氧化碳。

负碳技术算尖端绿色科技,自然也缺少方法,因此除了森林碳汇,很少看到负碳技术申请到碳权。

目前所有负碳技术的成熟度皆相当有限,成本昂贵,短期内不具竞争力,“革命尚未成功,同志仍需努力”!

(必须)

(必须,保密)

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