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暖化加劇、巴黎氣候協定難兌現,各國如何靠「負碳排創新」趕上淨零?

112/04/28 瀏覽次數 2131
圖一:人類不僅要減少碳排,也得透過負碳排手段,移除大氣中既存的二氧化碳,雙管齊下才有機會減緩氣候變遷。(影像來源:Shutterstock)

圖一:人類不僅要減少碳排,也得透過負碳排手段,移除大氣中既存的二氧化碳,雙管齊下才有機會減緩氣候變遷。(影像來源:Shutterstock)

聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)於 2021 年發表的氣候變遷報告指出,19 世紀中葉以來,人類活動產生的溫室氣體排放已使地球升溫 1.07°C,且極可能在 2040 年前超過 1.5°C 的警戒線──這是 2015 年各國領導者簽署《巴黎協定》時,共同訂定的升溫目標下限值,一旦全球均溫上升 1.5 度,全球約九成的珊瑚礁都會消失,低窪小島上的可居住面積也將顯著縮小。

為此,歐美、日本等先進國家相繼提出碳中和目標,也就是企業、組織或政府在一定時間的二氧化碳排放量,與植樹、再生能源等方式所累積的減碳量實現正負抵銷,使總體碳排量不再增加。

然而氣候行動追蹤組織(CAT, Climate Action Tracker)最新研究指出,各國未來 10 年的短期減碳目標就算全部實現,到本世紀末地球氣溫仍將上升至少 2.4°C,若要為全球暖化力挽狂瀾,更積極的減碳行動勢在必行,「負碳排」概念也就應運而生。

負碳排(carbon negative)指的是透過生態系統碳匯、碳捕集、利用與封存、直接空氣碳捕集等科學方法,使組織清除的二氧化碳遠超過所排放的數量,進而達成削減全球碳排量之目的。

想像全球暖化危機就是一座水滿出來的浴缸,若要制止水淹浴室,首先當然得關緊水龍頭才不會越流越多,與此同時,我們也必須拔掉浴缸水塞以排水;同理,人類不僅要減少碳排,也得透過負碳排手段,移除大氣中既存的二氧化碳,雙管齊下才有機會減緩氣候變遷。

加州柏克萊大學:商業化碳捕獲、儲存和管理

柏克萊大學(UC Berkeley)的環境科學、政策和管理系為推動巴黎協議之減排目標及時達成,系上學者如 Matthew Potts、S.J. Hall Chair 把希望寄託在碳捕獲技術,透過一系列商業化手段,擴大現有碳捕獲產業規模,期望能達到目前石化產業碳排量的兩倍,就有機會從大氣層中移除足量二氧化碳,延緩暖化衝擊。

此專案由環境科學、政策和管理系上的「碳移除實驗室」(Carbon Removal Lab)主持,成員包含環境科學家、經濟學家,以及社會學者,跨領域組成使團隊能從更寬廣的視角,看待錯綜複雜的氣候變遷議題。

該實驗室主要利用取自森林、木材加工的低價值或無用生物質能(biomass),轉化再製為建築用三夾板、運輸燃料,或其他高價化學物質,逐步發展成可持續的商業模式;與此同時,碳移除實驗室也將研究重心放在氣候變遷模型建置,藉由高階衛星成像與分析技術,更方便監控大規模林地的碳儲存情形,鼓勵客戶投資能大量捕獲碳排,且幾乎不外溢的高品質負碳專案。

伊利諾伊大學芝加哥分校:新系統實現乙烯負碳生產

乙烯屬於高度汙染性的化學物質,不僅製程本身碳足跡高,且乙烯應用橫跨塑膠包裝、農業、汽車製造等多元產業,常年下來累積成數量可觀的碳排量。

美國伊利諾大學芝加哥分校(University of Illinois Chicago)開發出創新碳捕獲系統,能將工業排放的二氧化碳幾乎 100% 轉換為乙烯,做法是透過將水電解產生的氫離子,以及二氧化碳電解還原產生的碳離子結合,轉化為不含二氧化碳的高純度乙烯氣體。

這款新模組的靈感來源是傳統人造葉系統,運用廉價材質去捕捉大氣中的二氧化碳,在這樣的基礎上,伊利諾大學研究團隊加上第二個系統,以電解還原法生產乙烯:電解槽以薄膜分隔,分別填充水溶液與回收的二氧化碳,再使用銅網狀觸媒施加矩形電壓,促使水溶液側電解生成氫離子、二氧化碳側電解還原生成碳離子,當氫離子穿透薄膜後與碳離子結合,就會生成乙烯。未來研究團隊也計畫運用相同的電解槽手法,將捕獲之二氧化碳轉製成其他碳類製品。

澳洲大學研究:塔斯馬尼亞州減少伐木,成功實現碳負排放

澳洲國立大學(Australian National University)與格里菲斯大學(Griffith University)研究發現,塔斯馬尼亞州已成為世界上首批透過減少伐木,達成碳中和與碳負排放的地區,每年抵銷與移除的二氧化碳約達 2.2 千萬噸。

該地擁有豐富天然林、人工造林資源,且由於善用水力發電,既有碳排量原本就偏低,再加上州政府嚴加管制原始林砍伐並執行林地管理,當地每一棵被砍下的樹木都會被重新栽植回去,或進行再生養護管理,這樣的自然機制減碳效益能持續數十年。目前澳洲越來越多地區也正在向塔斯馬尼亞州學習負碳做法。

淨零達標有賴負碳創新與產業轉型

為應對日益嚴峻的暖化危機,國際社會已達成 2030 年減碳 50%、2050 年達到碳中和之共識,且全球已有 135 國、1,049 座城市宣誓在 2050 年前實現淨零碳排。而負碳模式已成為全球減碳行動之關鍵助力,無論是直接碳捕捉、生物質能礦化,或將捕獲的碳再製為石化燃料衍生產品,各國研究機構正致力於透過技術創新,催生出更成熟的循環經濟商業模式,未來可望賦能更多產業部門進行綠能轉型,為氣候目標共同努力。

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