為臺灣淨零碳排努力的道路上,無獨有偶。2021年9月啟用國內首座負碳排示範先導工廠,是國立成功大學化工系特聘教授 陳志勇教授主持帶領團隊,由科技部價創計畫補助建置。研發出「羧酸鹽類CO2捕獲劑」、「高性能產氫兩性膜」以及「CO2/CO氫化觸媒」等三大關鍵核心技術。以低溫、低耗能的關鍵觸媒,將CO2捕捉後轉化成甲烷,並產生20%的乙、丙烷(未經脫氫的石化原料)等負碳排產品,打造完整的CCUS系統,達到「零碳排的燃氣發電」及生產「綠色固碳材料」循環運用。陳志勇教授表示,這套系統擺脫實驗室的框架,以公斤級的規格來設計,因此未來產業界能更容易進行技術、系統的轉移。

「國家經濟發展需要有煙囪」陳志勇教授點出經濟發展與環境永續矛盾的地方。因此,他提出應將碳封存概念以「碳匯」(carbon sink)的方式釋之,並分為「自然碳匯」以及「人工碳匯」兩大類來討論。

「自然碳匯」指得是以植被為主,不論是自然界的森林,或以人工植林、發展農業,都有助於自然的碳封存;「人工碳匯」主要目標在於解決石化工業產生的二氧化碳。以示範先導工廠為例,將其視為「人工碳匯」,借用植物行光合作用的概念,發展出「人工光合作用」模型。透過太陽光、風電等綠能電解水,產生氫氣,過程稱之「電轉氣(Power to Gas)」,有如植物吸收太陽光與水進行反應。關鍵觸媒則可視為如葉綠素一般的催化劑,將煙道管中捕獲的二氧化碳與氫氣結合,生成甲烷,如同植物產生碳水化合物。經過一連串「人工光合作用」得到的甲烷,可作為綠色能源使用,形成「氣轉電」(Gas to Power)的綠色循環。生成甲烷過程中,副產出20%的乙、丙烷作為如同木材一般的綠色固碳材料。藉由「人工碳匯」增加碳匯,也創造更多循環再利用的經濟效益。

經濟發展與淨零碳排同行

陳志勇教授也大膽指出,另一條綠色經濟道路。「綠氫」是近年各國重視的綠能產業,澳洲、南美洲、非洲等各國紛紛喊出成為綠氫出口國。然而氫氣是十分不穩定的元素,需使用二氧化碳作為安定劑,生成相對較穩定的甲烷,因此,他提出「二氧化碳貿易」的想法。以「廢棄物處理」模式,販售高濃度且液化的二氧化碳,提供氫氣出口大國作為安定劑使用,如此一來不僅大規模減碳,降低安全出口氫氣的成本,達到雙贏局面,開拓一條綠色的海上絲路。

碳捕捉封存(CCS)雖有機會實現CO2與大氣長期隔絕的效益,然因無法產生經濟效益,且具有不可預知的後果,此種做法在國際上已是過時觀念。現今,世界各國均大力發展CCUS,藉由人工碳捕捉方式將煙囪或大氣中二氧化碳捕捉下來,不僅可應用於養藻、溫室培養、水泥等,更進一步以CO2為碳源取代原油提煉發展一系列石化基礎原料,加工後可製成各種日常用品(例如衣服、鞋子、車子、手機等)進行固碳,形成人工碳匯。藉由CCUS將CO2作為料源成為產業新動能,不僅成為邁向淨零的關鍵技術,也體現了循環經濟,顛覆傳統以原油裂解製程的石化產業,創造出全新綠色產業鏈與經濟模式。

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