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最佳捕碳利器──鈣迴路捕獲技術

2015/04/05 經濟部能源局 點閱人次: 475

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撰文、圖片提供/經濟部能源局

經濟部能源局推動低碳能源技術發展有成,補助工業技術研究院開發之「鈣迴路捕獲二氧化碳技術」獨創與水泥廠互利雙贏的商業模式,並與台灣水泥公司合作建置全球最大的鈣迴路試驗廠,每小時可以抓下1 公噸的二氧化碳(CO2),相當於22 座大安森林公園的捕碳量。

鈣迴路捕獲技術具有較低的成本與額外能耗優勢,是我國未來控制二氧化碳排放的最佳利器。透過產官研攜手合作,此技術在2014年一舉拿下素有「產業創新奧斯卡獎(The Oscars of Invention—The Chicago Tribune)」美名的全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards), 顯示我國綠能技術實力倍受國際肯定,為經濟部能源局以研發帶動產業之典範!

二氧化碳捕獲與封存技術

二氧化碳捕獲與封存技術(Carbon Capture and Storage, 簡稱CCS)已被國際能源總署(International Energy Agency,簡稱IEA)認定為全球減碳單項技術中的減量冠軍,是直接針對主要碳排放源進行改善的有效處理方式之一。目前捕獲二氧化碳占整體實施CCS成本的百分之70左右,因此降低二氧化碳成本成為全球研究發展的主要方向,並以歐、美、日與中國大陸對碳捕獲技術最為積極,鈣迴路捕獲技術的成功開發,使得我國的碳捕獲技術足以與這些國家並駕齊驅。

鈣迴路捕獲技術基本上是巧妙的利用反覆實施2階段化學反應達成捕碳目的,第1階段化學反應是碳酸化反應,用氧化鈣(CaO)與煙氣中的二氧化碳反應變成碳酸鈣(CaCO3),反應式為 CaO+CO2 →CaCO3。碳酸化反應可將低濃度二氧化碳從煙氣中分離出來,產生的碳酸鈣則可透過第2階段化學反應,也就是所謂的煅燒反應, 再生為氧化鈣與高濃度的二氧化碳, 反應式為:CaCO3 →CaO+CO2,氧化鈣則可重複使用進行碳酸化反應,如此碳酸化與煅燒反覆形成循環迴路,可將廢氣中之二氧化碳捕獲,並濃縮成百分之90的二氧化碳,並加以安全封存或再利用,而達到減碳目的。

技術再提升,黑貓變綠貓

本技術自2008年建立3kWt鈣迴路二氧化碳捕獲實驗系統,逐步放大至1.9MWt先導試驗廠規模,研發成果受到台泥公司重視,出資進行業界合作研究並於和平廠內興建試驗廠。歷經基本設計、細部設計、建造及試運轉等階段,試驗廠已於2013年6月完工。此先導試驗廠為我國及全世界最具規模的鈣迴路捕獲二氧化碳試驗廠,並結合二氧化碳液化與微藻養殖。如此一來,便可充分達到二氧化碳回收與再利用的整體效益,目前正持續進行長時間連續運轉與相關技術驗證測試等實驗。

為了進一步將鈣迴路技術推進至商業化及實用化階段,技術研發團隊仍持續開發新一代鈣迴路捕獲技術,包括先進的蒸汽水合程序與多階旋風塔。蒸汽水合程序可以將石灰轉化為氫氧化鈣〔CaO+H2O → Ca(OH)2〕, 使其活性再生,可使吸附劑使用量減少百分之50以上;多階旋風塔的立式結構,可以讓吸附劑粉體和煙氣充分接觸與餘熱利用,並將占用面積大幅縮小為原本之1 / 5。

第2代鈣迴路技術已於2014年建立20kWt實驗系統,今(2015)年則將擴大建置500kWt試驗廠。預期可以使額外能源耗用小於百分之20,捕獲率可以高達百分之90以上,且設備成本低與占地面積小,使每噸二氧化碳捕獲成本可低於30美元,為後續技術大型化之推動奠定基礎。

鈣迴路捕獲二氧化碳技術除能讓高耗能產業由黑貓變綠貓之外,更可串起國內產業鏈,倘若於2025年起推動發電、水泥、鋼鐵及石化等行業之應用,預期可捕獲千萬噸二氧化碳,總投資成本超過千億元,這些投資將可帶動新一波經濟動能。


關鍵字:CCS,二氧化碳,全球百大科技獎

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