二氧化碳分離(separation)技術

經由前述的方法理解二氧化碳之捕獲系統後，本小節進一步探討 捕獲系統中利用何種方式將二氧化碳分離出來，而研究指出，CCS 技術中的主要成本花費在捕獲與分離技術，因此選用適當之捕獲技術 控制成本的消耗，是必要的，其相關研究包括化學吸收及吸附法、物 理吸收及吸附法、冷凍分離、薄膜分離法等。以下對各種技術進行概 略之介紹[IPCC，2005；White et al., 2003]。

化學吸收法

化學吸收法主要是利用不易與其他氣體反應且對二氧化碳有高親 和力之吸收劑，一般常見之吸收劑以醇胺吸收(amine-based absorption) 技術最為普遍探討，此技術運用在煙道二氧化碳分離漸趨成熟。醇胺 法係利用其弱鹼性特性吸收呈弱酸性之二氧化碳，尤在低溫、高壓的 情況下，有最佳之吸收效果，再以高溫加熱使吸收液與二氧化碳解離 再生。但醇胺吸收劑易受到硫氧化物、氮氧化物等影響而劣化，並有 吸收劑對二氧化碳之吸收容量低與吸收劑成本較高等問題，因此如何 能有效降低二氧化碳之吸收成本及提升吸收劑的效能，為目前二氧化 碳減量之重要議題[Aaron and Tsouris, 2005]。

物理吸收法

物理吸收法以聚乙二醇(Polyethylene glycol)、甲醇(Methanol)等作 為吸收液，其機制主要依亨利定律，在高壓、低溫環境下吸收二氧化 碳，再藉由減壓、加熱之方式，使吸收液與二氧化碳分離再生。此技 術適用於二氧化碳出流濃度較高，且分壓大於 525kPa。[Chang and Tontiwachwuikul, 1996]。

化學吸附法

化學吸附法為近年來逐漸受重視處理技術之一，其機制為藉由吸 附材處理以增加表面官能基，提供更多化學吸附位置，提升吸附材捕 捉二氧化碳的能力與效率；其中吸附材多利用具有高比表面積與孔洞 體積之中孔洞材料，並在表面進行修飾，讓表面帶有弱鹼性之官能 基，進而吸附弱酸性之二氧化碳，另外吸附材料本身也具有物理吸附 之能力，可提高二氧化碳處理效率，而使用後的吸附材亦可循環再生 利用，具有降低能源消耗與成本更低之優勢[Song, 2006；Gray et al.,

2005]

物理吸附法

物理吸附法以高比表面積之吸附材進行二氧化碳吸附，再利用變 化 壓 力(Pressure Swing Adsorption, PSA) 或 變 化 溫 度 (Temperature Swing Adsorption, TSA)的方式進行吸/脫附，而 PSA 方式相較於 TSA 方 式 ， 更 有 節 省 能 源 與 再 生 速 率 較 高 的 優 勢[Aaron and Tsouris, 2005；洪瑛瑛、藍啟仁，2001]。

冷凍分離法

冷凍分離法是藉由各種氣體具有不同凝結溫度的條件下，利用改 變環境的溫度與壓力，將二氧化碳液化或固化成乾冰，具有方便運送 至封存地點之優點；然其操作成本較高且需於高濃度之二氧化碳環境 下操作，是目前使用冷凍分離法的所需克服的問題[Livengood et al., 1994； IPCC，2005]。

薄膜分離法

薄膜分離法依薄膜種類有不同的處理機制，一般利用具滲透選擇 性高分子薄膜，將廢氣中的二氧化碳分離，而薄膜分離法通常會結合 化學吸收法，利用不同的吸收液或將薄膜表面處理使表面帶有官能基 (functional group)，以提供更高的二氧化碳去除效率[Granite and O’Brien, 2005；IPCC，2005 ；Paul et al., 2008]。

固態化學吸收法

固態化學吸收法是將二氧化碳捕捉於一固體上，並在其表面形成 新物種以固定下來的技術，由於二氧化碳屬於弱酸性的氣體，因此可

應用具有鹼性特性之材料將其捕獲，此類材料通常為鹼金或鹼土金屬 的氧化物，其操作溫度介於發電廠煙道氣流的溫度範圍，如此可減少 去除二氧化碳實的能源消耗，節省其操作之成本[White et al., 2003；

IPCC，2005]。