【碳捕存】為何要在大氣收集碳?

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美國德州一座 NRG 能源名下的煤電廠,設有二氧化碳捕集設備。 圖片來源:路透社

減排難,要做到零碳排放更難,事實上並非所有碳排放活動都有零碳替代方案,所以近乎所有「政府間氣候變化專門委員會」(IPCC )評估的情景中,要實現全球溫室氣體淨零排放,都必須要實行「碳消除」。要扭轉氣候變化,除了轉型潔淨能源,還要主動消除即將排放及已在大氣中的溫室氣體。

要從消除大氣的溫室氣體,就需要考慮到捕集、運輸、再利用、儲存一連串流程的可行性,統稱 CCUS(Carbon capture, utlisation and storage,又簡稱碳捕存)。CCUS 對水泥生產等部分行業而言,是唯一能夠深度減排的技術方案,也是許多地區控制重工業碳排放時,最具成本效益的方法。此外,「藍色氫氣」以天然氣生產,所涉及的碳排放需要捕捉和儲存起來,因此假如 CCUS 技術成熟,藍氫便能大派用場。

碳捕存早不再是空想。據國際能源署指出,在 2017 至 2020 年間已有逾 30 個新 CCUS 項目,主要分佈在美國和歐洲,也有的在澳洲、中國、韓國、中東和紐西蘭。處於後期規劃階段的項目,總投資額估計超過 270 億美元,比 2010 年時的項目投資規模增加一倍。

碳捕存有何方式?

捕集二氧化碳(CO2)基本有三種方式:一是從工業生產源頭捕集;二是利用生物捕集;三是直接從大氣中捕集。從生產源頭捕集,即阻止工廠排放 CO2 到大氣中,例如可應用在水泥、鋼鐵、化石燃料製氫、垃圾焚化和發電等碳排放密集的行業中。在生物捕集之下,則利用植物從大氣中吸取 CO2,然後透過這些生物質作回收。大氣捕集即直接捕捉空氣中的 CO2。

捕集到的 CO2 經過壓縮,會注入地下 1 公里或更遠的多孔岩層中。在不滲透的岩石之下,理論上可封存數萬至數百萬年。另外,捕集得來的 CO2 或能加以利用,例如製作建築材料等具封存能力的產品。

位於中國安徽省蕪湖市的碳捕存二氧化碳容器。 圖片來源:路透社

碳捕存成本多少?

聯合國歐洲經濟委員會的技術簡報指出,源頭捕集利用一系列不同的工程,可以從源頭捕獲超過 9 成的 CO2。但不同設施的捕集成本差異甚大,為每噸 CO2 約 10 至 100 美元之間。源頭捕集是一大好處是化身「贖罪券」,可應用在現有以化石能源為基礎的設施中,設施不用因減排而要提早閒置,同時無礙實踐淨零排放戰略。

生物捕集和大氣捕集的地點則不限於工廠設施,而前者預計會比後者便宜。生物捕集的捕存成本或處於每噸 50 至 200 美元之間,而大氣捕集的成本約是前者的兩倍。但是大氣捕集能夠從大氣中清除大量的 CO2,而不用受限於自然植柀的生長速度和數量。

碳定價促成碳捕存

實現淨零排放要靠碳捕集,假使很想去捕捉它,便要充分的政策支援。目前對於碳捕集和碳封存的成本已有眉目,視乎技術和行業,成本估計介乎每噸 CO2 約 10 至 200 美元之間。而要鼓勵應用碳捕集和封存,先決條件就是建立碳定價,設立碳市場或徵收碳稅,讓企業為碳排放付上成本。假使碳價高於碳捕集和封存的成本,企業便有動機增設碳捕存設備,同時能在 ESG(環境、社會及管治)中得分。

歐盟碳市場碳價今年創歷年新高,逼近每噸 60 歐元(約 71 美元),基本上落入碳捕存可行的成本範圍。國際排放交易協會的調查顯示,協會成員預計在 2021 至 2025 年期間,歐盟碳市場的碳價格平均為每噸 47.25 歐元(約 56 美元),在 2026 至 2030 年期間為每噸 58.62 歐元(約 69 美元)。美國銀行(BAC)的預測更進取,認為碳價格最早可能在 2025 年升至 100 歐元(約 118 美元)。國際能源署 CCUS 主任 Samantha McCulloch 直言:「碳定價正在推動各行業更早採用相關技術。」

單單依靠碳定價,通常不足以克服新興技術商業化的障礙。國際能源署 2020 年的報告提出,當中可能需要為 CCUS 具體應用的初期投資,提供補助和營運補貼,以建立成功商業案例。挪威政府去年公佈將在碳捕集及封存項目投資約 171 億挪威克朗(約 19 億美元);今年 5 月,荷蘭政府宣佈將投資約 20 億歐元(約 24 億美元)發展大型碳捕存項目;而英國政府承諾在未來十年內投資 10 億英鎊(約 26 億美元)興建四個碳捕存中心。這三國的巨額投資,將在歐洲為碳排放先打上一口封存大釘。