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地質綠能與減碳(4):地質減碳-碳地質封存之經濟性
全球暖化的最大兇手是二氧化碳,各國在京都議定書與巴黎協議中達成共識,要將不斷上升的全球平均溫度控制在2℃內。為要達到互相約束的效果,碳排放量交易市場、徵收碳稅等新興概念在歐美國家已經成為現實,而如何減少二氧化碳排放量成為各國研發重點,碳捕獲與封存(Carbon Capture and Sequestration,CCS)則是其中關鍵的技術,碳地質封存為最經濟實惠的選項。
 
 
 

當一個人的行為導致其他人或社會的負擔,而此人卻非自行負擔其代價時,此代價被稱為「外部成本」(External Cost),碳交易市場的存在便是為了解決企業與個人排放二氧化碳,卻未負擔其對環境未來造成影響的外部成本問題。當一個企業體或個體在進行經濟活動或生活,產生碳排放量時,這些碳排放會對造成環境上的負擔,也會影響未來全球均溫變化,然而此製造碳排放的企業體或個體並沒有自行擔待這個外部成本。因此,透過碳排放交易市場的互相約束機制,可以讓此碳排放者(Emitter)面對自己本應負擔的外部成本。

 

碳交易

 

碳排放交易市場的概念源自於1997年的京都議定書,各國為了達到京都議定書上所簽署的碳排放標準值,開啟了碳排放交易市場這個概念,碳排放量較少的國家可將自己多餘的碳排放量權利交易給碳排放量需求大於門檻值的國家,科技較先進、工業較發達的國家通常碳排放量較大,碳排放量較少的開發中國家便可透過金錢交易的方式售出自己的碳排放權,透過碳排放權的買賣來讓國家之間的總碳排放量維持恆定。

 

另一個管束碳排放量的搭配措施為向所有排放者收取碳稅,越高的碳排放量將帶來越高的單位碳稅價格,國家之間的碳排放權交易,可以影響被收取的碳稅總價。儘管各國間透過互相約束,設法減緩不斷上升的地球平均溫度,減少碳排放量實為全球暖化的唯一解答。

 

在眾多的減碳方式之中,碳捕存是相對成本較高的,由於碳捕獲多半是在能源的製造過程中,將其排放之二氧化碳進行捕獲與壓縮,再運送至地質封存區域進行封存,因此不同的能源生產方式伴隨的二氧化碳捕獲成本也不盡相同。碳地質封存相較於其他減碳方式,除了規模較大,將碳封存於地質構造內更是一個一勞永逸的辦法,即便成本高,仍已有許多國家在此投注大規模的研究,甚至已經達到商轉階段。

 

在全球碳捕獲封存機構(Global CCS Institute)所支助的大尺度碳捕獲與封存計畫(Large Scale CCS Projects)中,成功達到商業運轉的有靠近加拿大南部的Weyburn-Midale,也是世界目前最大的二氧化碳捕獲與封存場址,挪威外海的Sleipner和Snohvit,阿爾及利亞中部的InSalah,以上場址加總之二氧化碳封存量可達一億噸。

 

計算碳地質封存的經濟效益可分為四部分:啟動成本、固定成本、操作成本、價格與稅率。啟動成本顧名思義為啟動二氧化碳地下注儲工程時所需的成本,包含鑽井所需的資金、管線與設備的採購費用等;固定成本則為必須固定支出的費用,像是維護設備的成本與人事成本等。在封存之前,首先必須進行碳捕獲與壓縮,再運送到封存現場,這一連串的過程被稱作操作成本。最後,換算出碳稅率與折現率,便可完整進行經濟效益的分析。

 
地質封存的產業結構
▲地質封存的產業結構
 

碳封存產業結構鏈

 

碳地質封存的整體產業結構鏈,始於工業製程中所產生的二氧化碳,捕獲之後經過壓縮處理,再運送至封存現場,將之注入地下儲氣窖;經過地底非民生用水層的濾化後,較重的汙染物如重金屬等會沉積在地層內,二氧化碳再被抽出地表進行純化,並可賣出給產鏈中需要用到高純度二氧化碳的企業,再次進行利用,甚至有北京公司將之拿來生產汽水。

 

帶動相關技術發展

 

發展碳地質封存產業,可以帶動許多相關技術發展,創造工作機會:在捕獲技術的部分需要化工與機械人才的配合,設計工業捕獲系統,讓捕獲效率與程度最佳化;將二氧化碳注入地底儲氣窖則需要具有油層工程背景知識與地質方面的研究者,事前必須針對地下儲氣窖進行完善調查,並需要研究其蓋岩層(Cap Rock)的完整性,評估並監測其事後是否有洩漏的風險;而經濟效益的分析則需要搭配具有經濟分析背景的人才,在捕獲至封存到最後監測與賣出等部分進行縝密的計算。

 

碳地質封存可以為台灣帶來的經濟效益,在國外也已有實際的案例可以參考。碳地質封存不只是處理廢棄物的手段,更是開啟新世界的一扇門,也是創造「零浪費」的循環經濟的方法。若政府與民間願意敞開心房,接受新科技,讓碳地質封存技術不再只是紙上談兵,碳地質封存可以為台灣帶來一個更乾淨的未來。

 
 

(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

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