2005/10/05
經濟部能源局
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▓撰文：陳郁文、陳 航 ▓圖片提供：中央大學化工系
二氧化碳是大氣圈的組成氣體之一，均勻分布在地球表面，氣體濃度大約是0.033％，相對於氮氣、氧氣，屬於微量氣體。二氧化碳是溫室氣體的一種，過量的二氧化碳排放會造成所謂的溫室效應，即地球表面溫度上升，造成全球氣候的變遷。
人類至目前為止，使用的能源多是來自化石燃料，而化石燃料的使用正是人為排放二氧化碳最大的來源。另外許多工業製程，如氨的製造等，也會產生大量的二氧化碳，目前的對策即是將這些二氧化碳捕集，再讓二氧化碳轉作其他用途，如製成乾冰，或是成為碳酸飲料、二氧化碳滅火器等的原料。
事實上，二氧化碳還有許多用途正在不斷的開發中，因為相對於化石燃料，二氧化碳是可再生的原料，而且二氧化碳不具毒性又便宜，可以替換有毒或處理不易的化學原料。在二氧化碳被大量利用的同時，一方面創造了經濟效益，一方面更對環保做出貢獻，可謂相得益彰。
生物消化二氧化碳
地質學家指出，在原始的地球環境中，二氧化碳的濃度比現今來得高，而氧氣則較低，當地球出現目前為止所發現的最早的生物，藍綠藻、綠藻及其他海藻時，這些微妙的小生物藉由光合作用，吸收二氧化碳，釋放出氧氣，使得地球的大氣環境變成如今適合人類生存的狀態。
日本的海洋學者提出一個計畫，他們研究在太平洋的海面上擺放大約100張邊長為10公里的正方形魚網，而這些魚網即是海藻生長的場所，某些海藻如馬尾藻等可以在一年內長到10公尺長，其間因為光合作用，吸收二氧化碳，釋放出氧氣。這些海藻在被收成後可以被轉化成生化燃料等有用物質。而另一方面，這些魚網又寄生大量的浮游生物，成為魚類產卵的理想場所，因此也增加了魚類資源。
美國的Earthrise公司在加州培養藍綠藻，其培養場所是裝備有攪拌槳的淺水池塘，藍綠藻所需要的高濃度二氧化碳則利用工廠的排放廢氣。藍綠藻的蛋白質成分很高，是一種具有高附加價值的經濟植物，其所含蛋白質比例是一般雞肉的3倍，大米的10倍，聯合國糧農組織特別推薦其為21世紀最佳食品，市面上有名的植物營養補充劑Earthrise Spirulina即屬此類。
製造化學品的材料
目前工業上大量使用二氧化碳合成的化學品主要有：尿素、水楊酸、環碳酸酯、聚碳酸酯四種，而其中又以尿素的生產量最大。尿素是做為農業肥料的一個重要產品，其生產過程，包括燃燒化石燃料，及製造氨的過程，都會產生二氧化碳。
日本三菱重工有一個從工廠廢氣中還原二氧化碳的技術，稱為「KM CDR Process」（關西-三菱二氧化碳還原技術），效率高達90％，此還原的二氧化碳可做為反應合成尿素的原料；馬來西亞的一家尿素╱肥料工廠即使用此技術，一天可以處理160公噸的二氧化碳。
另外聚碳酸酯，這種擁有極佳抗熱、抗壓、易於成型，及具透明度等多項優點的工程塑膠，在汽車組件、電子產品、辦公設備及CD、DVD光碟的生產中均有大量需求。二氧化碳雖可以成為聚碳酸酯分子骨幹的來源，但是其反應活性低，因此常用的方法是以一氧化碳為聚合物的起始材料。
例如日本的Ashahi Kasei公司經過20多年的研究，首度將此種以二氧化碳而非一氧化碳為初始原料的新製程商業化，並於2002年6月在台灣和奇美公司合作生產，其聚碳酸酯年產量為5萬噸，Ashahi Kasei公司聲稱此製程生產的聚碳酸酯品質較優良，更能因為二氧化碳的使用並固定於聚合物中，而降低大氣的二氧化碳濃度。
超臨界二氧化碳
所謂的超臨界流體是指溫度和壓力超過其臨界點的物質，在未達臨界點前，物質的氣與液態間有著明顯的界面，超過臨界點後，此界面消失，物質的性質介於氣、液態之間。例如，密度接近於液態，而黏度則接近於氣態，後者代表此流體流動時阻力極小，很容易就能滲透入孔狀物。
而二氧化碳只要超過臨界點溫度攝氏31.2度，壓力72.8大氣壓，就會成為超臨界流體，並且對一些特定的物質具有溶解性，因此操作上只要控制好壓力，使得超臨界二氧化碳滲入物品內部溶解某些特定的物質後，再減壓，使其恢愎氣態，就可以達到分離的效果，這一過程稱為萃取。
超臨界二氧化碳可以適當的應用於食品科技中，例如由咖啡豆中萃取咖啡因，相對於傳統萃取中使用的有機溶劑，具有無毒、不會殘留、不需萃取後再處理等優點，因此被稱為綠色溶劑，並且在二氧化碳減量成為國家重要課題的今天，亦提供了另一個二氧化碳再利用的選項。如今，超臨界二氧化碳不斷被開發出更多的應用，如在藥物、半導體清洗等方面，都有研究在進行。（作者分別為國立中央大學化學與材料工程系教授及研究生╱資料參考：Small Island Developing State Network、美國Earthrise公司網站、談駿嵩「超臨界流體的應用」）