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碳固化技術實驗─有效封存,封殺二氧化碳回歸大氣之路

2016/10/05 經濟部能源局 點閱人次: 569

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撰文/陳琪潔

氣候變遷是現今國際社會共同面臨的環境問題,溫室氣體的增加,造成了溫室效應,也是全球暖化的主因,二氧化碳做為最主要的溫室氣體,是世界各國減緩溫室效應的首要標的。冰島海勒西迪(Hellishedi)地熱發電廠首度成功將二氧化碳封存在地層中,進而降低大氣層中的二氧化碳含量,在二氧化碳減量及封存溫室氣體的技術發展上,又邁進了一大步。

全球所關注的氣候變遷課題

全球暖化對地球的影響是全面性的,大氣中不斷增加的溫室氣體,正是造成全球氣溫上升的主要原因,然而,溫室效應本來是地球上的自然循環過程,為何會成為造成當前氣候變遷的罪魁禍首?自工業革命以來,因應全球經濟的快速發展,能源的需求量大幅增加,化石燃料的消耗,使得二氧化碳等溫室氣體的排放量亦隨之上揚,溫室效應帶來的氣溫上升現象,大大超出了正常氣候運行所能負荷的程度。

1997年簽署並於2005年正式生效的《京都議定書》,目標是將大氣中的溫室效應氣體存在量穩定在一個適當的水平;2015年,聯合國氣候峰會通過《巴黎協定》,冀望聯合國際社會的力量,遏阻全球暖化趨勢,力保在本世紀結束之前,將全球氣溫上升幅度控制在攝氏2°C之內。

二氧化碳封存地層,降低大氣中溫室氣體

為了有效降低二氧化碳的排放量,各國政府積極推動節能減碳及綠色能源,除了降低排放量以外,科學家嘗試開闢一條新的途徑,在二氧化碳散布至大氣之前即加以捕捉與封存,也就是碳捕捉與封存技術(Carbon Capture and Storage, CCS)。目前的封存方式依據封存容器的不同,可分為地質封存、海洋封存、礦化封存及生物封存等四類,其中又以地質封存為最具應用及產業化的封存方式。

冰島海勒西迪(Hellisheidi)地熱發電廠在2012年推出的「碳固定」(CarbFix)計畫中,進行了二氧化碳地質封存的實驗。在該實驗中,科學家及工程師將二氧化碳、硫化氫及水混合,注入發電廠附近的玄武岩層中,並在封存處灌注大量的水。玄武岩層中含有高含量的鈣與鎂,注入岩層中的二氧化碳經由化學作用,合成為結晶狀的碳酸鹽礦物,使二氧化碳在岩層中固化,避免其排放到大氣中,實驗結果耗時不到2年,注入岩層中的230公噸二氧化碳就有95%固化,極大幅度縮短了較原先預估約數百年、甚至是數千年的封存時程,與過往將二氧化碳由工業廢排氣分離出來,注入廢棄油氣田等地層的方式相較,則降低了外洩逃逸回大氣的可能性。

目前該計畫已將實驗規模擴展到1年內封存1萬公噸二氧化碳,該研究指出,地球上大部分的海洋岩石以及約10%的大陸岩石,都是由玄武岩構成,若能持續研究與改進地質封存技術,發展出短時間內安全且長期封存大量二氧化碳的方法,對於減緩大氣中溫室氣體的增加將有極大的助益,若能進一步推展到實際應用及商業化,則全球暖化趨勢減緩也將指日可待。


關鍵字:全球暖化,溫室效應,二氧化碳,地質封存

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