2013/07/05
經濟部能源局
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▓撰文：徐恆文（工研院綠能所資源應用技術組副組長） ▓圖片提供：工研院
或許您並不知道，「二氧化碳」其實是無毒的氣體，像是臺灣分布著許多含有二氧化碳的「碳酸泉」，如蘇澳冷泉、泰安溫泉、谷關溫泉等皆是，所以當您泡在熱呼呼的溫泉裡時，其實就是已經跟二氧化碳共處在一起，此外，蘇澳有名的「彈珠汽水」，也是以冷泉製作的。而現在，二氧化碳有了更進一步的妙用，本文將帶領讀者一探臺灣首座竣工的二氧化碳捕獲廠，並介紹它將如何開創綠能低碳新格局。
為了環境永續，有效降低工業所帶來的二氧化碳排放，經濟部能源局長期推動低碳能源相關的技術研發，其中「二氧化碳捕獲與封存」（Carbon Dioxide Capture and Storage, CCS）便是非常關鍵的技術，並已有成果。
102年6月10日，能源局、工研院與台泥假花蓮和平廠共同宣布臺灣首座「鈣迴路二氧化碳捕獲先導型試驗廠」正式竣工，這座試驗廠採用的是由工研院自行設計之鈣迴路捕獲二氧化碳試驗系統，在水泥廠的旋窯煙道裡面產生的二氧化碳可以被捕獲下來，而且捕獲效率可達90％以上，總捕獲量更可以達到每小時1公噸。
這項紀錄在全球同型技術的示範計畫中，不僅成效超前其他國家，且獨創與水泥廠互利雙贏的商業模式，更增強該技術的後續商業化潛力，可望為我國開創綠能低碳新途徑，尤其是對於二氧化碳排放大戶如發電、水泥、石化與鋼鐵等工業來說，這項為生產線排碳研發的新技術，可為減碳做出大尺度又直接的貢獻。
歐嘉瑞：積極推動CCS產業化，落實「低碳能源發展」政策
參與竣工典禮的經濟部能源局局長歐嘉瑞表示，臺灣2010年的二氧化碳人均排放為全球第19名，總排放量為20名，故碳減量需嚴肅積極面對。能源局自民國95年即開始投入淨煤與碳捕獲及封存技術的推動，除在鈣迴路捕獲技術已從3kWt規模的實驗系統，成功的放大至今日的1.9MWt試驗廠外，亦開發矽基固體吸附劑，並成功的建立量產技術，可適用於中小型工業規模的捕獲系統。
在封存技術方面，除已建立封存潛能與場址評估技術外，並在99年經濟部成立的「CCS研發聯盟」架構下，與中油合作，在永和山氣田的二氧化碳注儲油氣增量生產計畫，建立安全監測與風險評估技術；而台電亦於彰濱地區，進行深層地下鹽水層注儲二氧化碳計畫；中鋼則與學界合作分別進行化學吸收與廢渣捕獲二氧化碳研究。在此架構下，亦將共同發展關鍵技術與本土示範計畫，來推動CCS技術產業化，力求落實能源發展綱領中「低碳能源發展」的政策，因為CCS被國際能源總署（IEA）認定為是全球減碳的各單項技術中的減量冠軍。
最後歐局長表示，據工研院預估，若將CCS技術做為配合臺灣減碳的主要工具，且至114年捕獲廠總投資規模達2千億元的話，就能於109年與114年經由碳捕獲與封存，達成減碳490萬與3,670萬噸的目標量。若以每公噸二氧化碳30美元計算，則每年操作運轉所帶動的產值可達到數百億元，將成為節能減碳新經濟的火車頭。
辜成允：以和平廠做為能資源整合基地，讓二氧化碳捕獲技術走入工廠
與工研院一起合作執行的台泥董事長辜成允則表示，台泥是國內最大的水泥生產業者，本著「環保是責任不是成本」的企業理念，積極投入參與國家能源計畫，而台泥和平廠就是能資源整合最具代表性的工廠。
此次試驗結合工研院在二氧化碳捕獲技術的優勢，並提供和平廠的場地及相關設備經費，參與碳捕獲技術的研究開發，隨著試驗廠的竣工進入實際操作階段，讓碳捕獲技術從試驗室進入工廠，使二氧化碳溫室氣體減量漸邁入商業運轉模式，而產研合作也激發出真正二氧化碳捕獲技術的核心經濟價值，更進一步的，亦從碳捕獲技術延伸到「生物固碳法」，充分的再利用這些捕獲的二氧化碳，開發「微藻養殖技術」，讓二氧化碳及微藻養殖可以固碳外，還能生產轉化為生質燃料及高經濟藻類產品，將CCS進一步開展成CCUS（Carbon Capture, Utilization and Storage；碳捕獲、再利用與封存）。未來這些技術成果除了會導入台泥企業，同時也將分享給社會及業界。
童遷祥：鈣迴路技術可大幅降低產業成本
做為技術推手的工研院綠能所所長童遷祥指出，碳捕獲技術在各種節能減碳手段中，是直接針對燃煤或燃氣電廠這種主要碳排放源進行改善的有效處理方式。與世界其他先進碳捕獲技術比較，工研院的「鈣迴路技術」與水泥廠現行製程結合，一方面因為二氧化碳吸附材本就是水泥原料，可免除吸附材的採購與運輸成本，另方面可將捕捉過程所需的額外能源降低，使整體效益大幅領先國際。例如使用目前具國際代表性的捕獲技術，電廠為了捕碳必須額外增加30％的能量，而工研院的技術則可將此額外能源需求降低至20％以下，使得此項技術的二氧化碳捕獲成本每公噸可降低至26美元以下，相較於國際現有示範計畫能達到的最低成本為每公噸50美元進步很多。此外，所捕獲的二氧化碳除了進行封存外，因為其潔淨、高品質的特性，也可做進一步產業應用。
發揮一加一大於二的效益
此次的竣工典禮，也在花蓮和平廠內同步展出工研院與台泥合作的微藻固碳技術，利用工研院針對微藻所開發的養殖、採收及萃取關鍵技術，可將二氧化碳轉化為生質燃料或蝦紅素等加值產品。這樣的創新商業營運模式，發揮了一加一大於二的效益，更提高了未來系統整合與商業應用的可行性。
鈣迴路技術
工研院的鈣迴路技術，是將碳酸鈣及氧化鈣的反應反覆多次循環，可將水泥廠製程中所產生的二氧化碳捕獲90％以上並收集起來。當吸附劑逐漸失去捕獲的活性之後，可以完全做為水泥生產的原料。換言之，在水泥生產過程結合鈣迴路捕獲二氧化碳技術不需要額外吸附劑，也不會產生廢棄物，並且由於吸附劑的循環利用與廢熱回收的有效應用，可以大幅降低捕獲的成本。此外，若再透過「微藻能源利用技術」，還可從微藻中萃取出生質燃料，具有龐大的生質能源商機。
花蓮和平廠的鈣迴路捕獲二氧化碳先導型試驗廠（1.9MWth），採用了創新的純氧鍛燒技術，可獲得高濃度的二氧化碳，且整廠規模大於西班牙（Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC）在2011年興建完成但未與水泥廠結合之實驗廠（1.7MWt）及德國Darmstadt大學於2010年興建完成之實驗廠（1.0MWt），所以是目前全球最大規模的鈣迴路捕獲試驗廠，也是亞洲首座結合水泥廠捕獲二氧化碳的試驗廠。
二氧化碳捕獲
臺灣蘊藏豐富與價廉的石灰石（碳酸鈣），過去石灰石只當作水泥原料，但現在可以運用它來捕獲二氧化碳，免除了捕獲原料的成本。在水泥製程中，石灰石經過高溫鍛燒後成為石灰（氧化鈣），是排放二氧化碳的主因，如果反過來讓氧化鈣吸收二氧化碳形成碳酸鈣，就是捕獲的技術。
目前一般常見的「二氧化碳捕獲與封存」技術在捕獲的階段，可分為：「燃燒前捕獲」、「燃燒後捕獲」及「純氧燃燒」等3種。工研院的研發團隊是以「燃燒後捕獲」的方式，並融入新開發的純氧鍛燒技術，在原有的鈣迴路技術上增加新突破。
關鍵字：二氧化碳捕獲與封存,低碳技術,CCS,微藻養殖