二氧化碳減量技術

因人為活動所排放的二氧化碳中，以消耗化石燃料(如煤、石油、

天然氣等)進行發電的電廠，其排放量最為大宗，若持續忽視燃煤等 電廠的二氧化碳排放問題，全球暖化的問題將更為加劇[15]。欲減緩 燃煤電廠二氧化碳的排放量，主要可朝以下方法著手：(1) 提高能源 的利用效率；(2) 使用低碳燃料進行發電；(3) 二氧化碳的捕獲與儲 存。其中二氧化碳的捕獲與儲存技術(Carbon dioxide Capture and Storage, 簡稱 CCS)，被認為是短期內降低二氧化碳排放量最有效的 方案[16]。

CCS 之定義為將二氧化碳首先由煙道廢氣中加以捕獲、分離與濃 縮，捕獲下來的二氧化碳在被液化或固定後，將運送到適當之場址進 行隔離封存或再利用的動作。二氧化碳的封存(Storage)是指把二氧化

碳存放在特定的自然或人工容器中，利用物理、化學、生化等機制，

達到封存二氧化碳百年以上的目的，目前國際間所提出大規模的二氧 化碳封存方式，可分為地質封存、地表封存及海洋封存三大類[17]；

而二氧化碳之再利用(Reuse)，則是將回收的二氧化碳進行直接利用，

或以間接利用的方式將其作為原料，合成各種化學品及高分子材料。

以下將對二氧化碳的封存與再利用進行簡單的介紹。

2.2.1 封存(Storage) 地質封存

將二氧化碳自煙道中分離濃縮出來後，可注入地層封存，利用地 質結構具有封閉的特性，將二氧化碳進行長期之儲存。依儲存方式不 同可分為以高壓方式注入廢棄之天然氣井、廢棄之原油礦區及地下含 水層等三種方式。目前美國即在懷俄明州中部油田進行二氧化碳儲存 作業，利用二氧化碳灌注老油田以增加產油量，因此將二氧化碳封存 於地底，是頗具經濟誘因的作法[14]。

地表封存

就二氧化碳地表封存而言，是使用金屬氧化物與二氧化碳進行化 學反應，形成固態的碳酸鹽及其他副產品，目前以含鈣及鎂的矽酸鹽 礦物為較具潛力的反應物，例如台灣東部蘊藏量很高的蛇紋石。二氧 化碳地表礦化封存所形成的碳酸鹽，也是自然界的穩定固態礦物，可 在很長的時間中提供穩定的二氧化碳封存效果。理論上，地球上含鈣 及鎂的矽酸鹽礦物，足以把所有化石燃料燃燒所生成的二氧化碳礦化

[1, 17]。

海洋封存

除了地質與地表封存之外，二氧化碳亦可儲存於海洋中，方法是 當密度較大之二氧化碳液體注入海洋後，可令二氧化碳再釋放至大氣 的時間延緩至數百年。目前已發展的二氧化碳注射技術包括淺層海域 注 入 (shallow injection) 、 中 深 度 海 域 注 入 (intermediate depth injection)、深海釋放(deep release)，注入方式則包括將二氧化碳以氣 體、液體及乾冰不同相分別注入或傾倒。但是海洋儲存法在施行上仍 有其需改進的地方，包括其可能會使海水pH 值降低，造成生態遭受 到破壞，及將二氧化碳氣體冷凝成密度大之二氧化碳液體需耗費大量 能量，可能間接導致更多二氧化碳生成等[18, 19]。

2.2.2 再利用(Reuse) 直接利用

直接利用技術即為二氧化碳的物理應用，其中最常見的例子，就 是二氧化碳加壓溶入作為日常生活中常飲用的可樂和汽水中，作為氣 泡用，目前此部份為食品級二氧化碳最大的消費市場。而將二氧化碳 冷卻至零下78 ℃以下時，就會行成固態的二氧化碳，也就是所謂的 乾冰，乾冰擁有優異的冰凍能力，在食品、蔬菜、水果和防腐保鮮上，

使用相當普遍。此外，二氧化碳只要超過臨界點溫度31.2 ℃、壓力72.8 atm時，就會成為超臨界流體，並且對某些特定物質具有溶解性，因 此可藉由控制壓力，使超臨界二氧化碳滲入物品內部溶解特定的物質 後，再減壓使其恢復成氣態，即可達到分離的效果，此一過程稱為超 臨界萃取技術，近年來普遍應用在低溫下萃取天然物或熱敏性物質。

如今，超臨界二氧化碳不斷被開發出更多的應用，如在藥物、半導體 清洗等方面，都有研究再進行[20, 21]。

間接利用

相對於直接利用，間接利用可視為二氧化碳的化學應用，顧名思 義，就是將二氧化碳和其他的化合物反應，製造出另外一種材料或化 學品中間材料。目前工業上大量使用二氧化碳合成的化學品主要有：

尿素、水楊酸、環碳酸酯、聚碳酸酯四種，而其中又以尿素的生產量 最大，它的主要用途是提供土壤氮肥，是一種重要得肥料[20]。除了 先將二氧化碳分離出來再用以生產尿素外，學者白曛綾研究使用氨水 直接與煙道氣流中的二氧化碳反應，產生碳酸氫銨(NH₄HCO₃)或碳酸 銨((NH₄)CO₃)沉澱物，作為肥料用[22-24]，由於此法非常具成本效 益，引發各地學者後續之研究[25-30]，更被美國能源部(DOE)所屬的 之國家研究室(National Energy Technology Laboratory, NETL)列為七 個可行的二氧化碳捕獲技術之ㄧ[31]。目前，化學利用的焦點是如何 生成甲烷、二甲醚和甲醇，前二者都是乾淨能源。至於甲醇，則是另 一種用途廣泛的化學品和能源原料，然而這種將二氧化碳能源化的夢 想，仍有一段漫長的路要走[20]。