國際二氧化碳地質封存之發展

 
2018/03/05 馬瑋謙 | 國立成功大學資源工程學系     111
 

2015年在巴黎舉行的聯合國氣候高峰大會(COP21),近兩百個參與國家共同簽訂協議,承諾設法抑制不斷上升的溫室氣體排放量,致力遏止全球暖化。為了達到2050年全球溫度的上升不超過2°C的目標,「二氧化碳捕獲與封存」(Carbon Dioxide Capture and Storage,簡稱CCS)被國際上視為關鍵的重要減碳技術;要做到減少大氣中二氧化碳的含量,CCS將人為活動所排放之二氧化碳從排放源分離,並進行捕獲流程,不讓二氧化碳直接排放到大氣中,以減輕溫室效應。接著運輸到適合的地質深層,進行長期的封存動作,把二氧化碳加以「儲存」,才能真正有效的減少大氣中二氧化碳濃度。

 

根據國際能源總署(IEA)2016年的能源科技展望報告評估,從「6DS」,就是6°C情境(代表世界現在的發展方向)之溫室氣體排放水準減量至「2DS」,也指2°C情境(抑制增溫在2°C以下的排放水準)的減碳貢獻中,「碳捕獲與封存」占了12%,貢獻僅次於「需求端能源效率的提升」(38%)以及「再生能源」(32%),並高於「核能」所占的百分比(7%),以具體數據來展現,550億噸減少至150億噸的二氧化碳,也就是透過碳捕獲與封存,能夠達到減量48億噸的二氧化碳,因此國際間十分重視發展此項技術的重要性。

 

因應氣候變遷,世界各國政府鼓勵營建碳捕獲與封存技術相關的大型綜合專案。二氧化碳地質封存主要是將二氧化碳封存於耗竭油氣層、深部鹽水層或煤層中,或是利用二氧化碳進行強化採油,封存同時達到提高油田採收率之增進油氣採收(Enhanced Oil Recovery, EOR),目前又以EOR與鹽水層地質封存為主,截至2017年國際發展已達多項里程碑。

 

在注入二氧化碳增進油氣採收方面,巴西國家石油公司在桑托斯盆地岩層(Santos Basin)下的油田,注入300多萬噸二氧化碳,提高油田採收率並封存二氧化碳。中國吉林油田的EOR示範項目已營運中,注入二氧化碳量達100多萬噸。一直以來被視為大型CCS計畫先驅者的北美地區,已開啟多項EOR項目並達營運中階段,與日本合作的Petra Nova計畫於2017年1月開始營運,捕捉德州燃煤發電廠所產生的二氧化碳進行封存。最早更追溯於西元1972年,同樣也是位於德州的巴爾韋德(Val Verde),使用EOR技術封存當地天然氣田之二氧化碳,目前仍在營運中。而排放源為燃煤電場的肯珀縣(Kemper)電力設備公司,二氧化碳封存量可達300萬噸。

 

在鹽水層封存方面,挪威的斯萊普鈉(Sleipner)應用於天然氣製程中已營運20年,為最早開始營運的鹽水氣封存計畫,至今封存1600萬噸的二氧化碳於於特西拉(Utsira)的構造中。加拿大奎斯特(Quesst)項目則針對化肥廠的排放源,封存100萬噸的二氧化碳於海洋地質構造Basal Cambrian砂岩中,目前正持續營運。針對玉米製造乙醇工廠排放源的美國伊利諾斯(Illinois)工業CCS項目,碳封存能力可達100萬噸,目前已接近營運階段。

 
 

自1990年代以來,各國推動大型CCS專案做為低碳能源轉型的策略,但因缺乏政府立法及推動政策的支持,更有投資成本過高、投資誘因低、低碳政策不明、資金不足、發電成本增加等因素,延緩了大型CCS計畫的發展;另外,因為CCS項目的規模較大,具高技術性風險,也要承擔無法商轉和無法獲利等財務風險,需要政府持續協助推動,並且明確表示CCS為值得投資的減碳技術,政策方面同時加速CCS專業部屬,協助降低成本、提高安全性,確保CCS技術到2050能持續如期應用,否則將產生嚴重的二氧化碳減量缺口。

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

審校:沈建豪