牛津大學發布全球碳移除報告　呼籲加強投資相關技術

英國牛津大學所領導的團隊，在台灣時間2024年6月5日凌晨發布第二次全球碳移除報告，報告指出，到2050年之前，全球每年必須要從大氣中移除70-90億噸二氧化碳，才可能實現守住升溫攝氏1.5度的目標。研究團隊認為，減少排放是實現淨零排放的主要方法，但二氧化碳移除可以發揮關鍵作用。

報告指出，目前全球從大氣中移除的二氧化碳僅約20億噸，且決大部分來自植林等傳統方法，新型態的二氧化碳移除方法（生物炭、增強岩石風化、直接空氣捕捉、生質能源、碳捕捉與封存等）僅佔總移除量不到0.1%，約130萬噸。

研究團隊認為，目前政府政策和大規模的移除方法，對新型二氧化碳除技術的投資不足，即便有些二氧化碳移除企業雄心勃勃，想推廣二氧化碳移除技術，使其成為守住攝氏1.5度的重要工具，但可信度不足。並呼籲各國政府應該實施增加碳移除的政策，並開發更好的監測與驗證系統。

台灣科技媒體中心邀請專家解析台灣相關技術的進程與規範。

中央大學地球科學系教授 顏宏元

Q1. 依您的研究，您認為新型態的二氧化碳移除技術在台灣發展的程度為何？是一個已經可以大規模應用的技術嗎？您為什麼這麼認為？

我認為在各式新型態的二氧化碳移除技術中，目前較成熟的是直接空氣捕捉技術，但目前礙於法規尚無法封存，其他移除技術大多都在規劃及研發階段。 即便是較成熟的技術，目前在台灣也還不是可以大規模應用的技術，多數是以小規模試驗。主要的原因之一是因為台灣對於新型態移除技術的法規尚未制定完成，讓從業者無所適從。

Q2. 無論是哪一種新型態的二氧化碳移除技術，目前台灣都尚未有大規模的專案，您認為最大的挑戰是什麼？

除了沒有法規可以依循外，最主要是民眾對於二氧化碳捕捉與封存的安全性有很大的疑慮。為了避免「公眾疑慮」轉變成為「公眾反對」。我認為必須在建置二氧化碳封存示範場時，就讓在地民眾全程參與規劃及監督，增進公眾溝通。

Q3. 傳統的二氧化碳移除技術（造林等）會因天氣與環境影響，而有移除量的不確定性，新型態的二氧化碳移除技術有哪些驗證或監測的困難嗎？我們如何確定生物炭或碳封存等技術所儲存的二氧化碳不會回到大氣？

以目前碳移除的技術，直接捕捉二氧化碳及封存可以定量估算，且有完整的監測技術，最沒有驗證或監測的困難。在捕捉後可將二氧化碳封存在地底下1千到3千公尺地下的砂岩內的孔隙中，二氧化碳會溶在岩層孔隙水裡，上面又有緻密的頁岩層像鍋蓋壓著，使其不會洩漏回大氣中。

國立宜蘭大學森林暨自然資源學系教授 蔡呈奇

Q1. 無論是哪一種新型態的二氧化碳移除技術，目前台灣都尚未有大規模的專案，您認為最大的挑戰是什麼？

以生物炭為例，生物炭是將生物質，例如木材、樹葉、農業廢棄物、禽畜糞便等，以無氧或極少氧氣的方式熱裂解之後的產物。透過這個方法，二氧化碳會改以惰性碳的形式封存，減低被微生物大量與快速分解的機會。生物炭一般來說不作為燃料使用，與傳統的木炭不同。依國際上方法學的使用方式，生物炭可以用在土壤與非土壤中封存碳，增加碳儲存的總量。

但在台灣要大規模應用，目前遇到以下挑戰：

1. 台灣氣候（溫度與雨量）、土壤的種類變化繁多，並且生物炭施用在土壤中的研究時間並不長，因此氣候、土壤、作物與生物炭之間的交互作用與影響還有很多不清楚的地方。

2. 台灣目前沒有立法規範生物炭的製程方法，以及不同成分生物炭的施用安全性。

3. 目前國際上有提出利用生物炭取得碳權的方法學，可供國內制定規範時參考，但規範相當嚴格，要執行大規模專案有很大難度。

4. 台灣農地面積破碎化，要在台灣大規模專案執行，也有很大難度。

在土壤中添加生物炭的目的，應該著重在提升土壤的品質與作物生長的面向，其次才是碳儲存。如果只著眼於增加碳儲存，很可能會忽略土壤可承受的程度，造成良田退化，嚴重影響作物品質與產量，甚至影響食品安全。

Q2. 傳統的二氧化碳移除技術（造林等）會因天氣與環境影響，而有移除量的不確定性，新型態的二氧化碳移除技術有哪些驗證或監測的困難嗎？我們如何確定生物炭或碳封存等技術所儲存的二氧化碳不會回到大氣？

施用生物炭不代表生物炭中的「碳」不會被釋放回大氣，只是當碳以惰性的形式存在，可以大大減緩被微生物利用分解的速度，依生物炭的類型與性質不同，生物炭中的碳可留存在土壤中的時間長度不同30、50、100或至1000年都有可能。

利益聲明：本人與報告並無利益衝突，依以往研究生物炭與土壤及作物生長的交互影響，提出淺見。

國立陽明交通大學生物科技學院助理教授  林柏亨

Q1. 依您的研究，您認為新型態的二氧化碳移除技術在台灣發展的程度為何？是一個已經可以大規模應用的技術了嗎？您為什麼這麼認為？

就我比較熟悉的生質能源領域回答。生質能泛指直接利用或是轉化生物質（Biomass）所獲得的能源，例如廢棄物發電、生質柴油等。根據工業技術研究院綠能與環境研究所在2019年的統計，我國生質能源發展以發電為主，其中以焚化爐（容量632 MW），發電36.3億度電，貢獻最多；固態與氣態的生物質，例如廚餘發電或沼氣發電（容量77 MW），發電1.7億度。然而，台灣從2011-2021年間，生質能的發展，略有停滯。

根據經濟部在2021年的月報，台灣從（2011-2021）十年內生質能裝置容量僅從0.71 GW增加至0.72 GW，同時間的德國 （再生能源裝置容量占總容量比例最高的國家），則從 5.8 GW 成長至8.6 GW。這代表當其他國家積極發展生質能的同時，我國並未積極投入。所幸，近年台灣已開始設立多種生質能示範案例，如廚餘沼氣發電、生質燃氣（利用畜牧業的動物廢棄物）與農業廢棄物發電。

就上述的資料，台灣目前雖有一些示範案例，但是發展速度仍須加快。且雖然已經可以達到示範場的規模，但要大規模應用，仍須考量幾個問題：

1. 相對於國外可以單一農場大量生產生質物，台灣的產量少，而且收集不易

2. 能源效率不足、成本過高

3. 生產生物質的土地利用與其他農作重疊

Q2. 無論是哪一種新型態的二氧化碳移除技術，目前台灣都尚未有大規模的專案，您認為最大的挑戰是什麼？

以生質能源來說，最大的挑戰依舊是規模、成本與效率考量。

像我的研究希望發展生物的負碳製程。這個技術是要找到合適的微生物，讓微生物轉化二氧化碳，並產出酒精。研究的第一步驟，是開發合適的微生物，包含設計微生物的轉化途徑、建構與優化轉化過程。

合適的微生物需要滿足幾個特質，一個是可以產出足夠的產量，提高產品濃度，降低純化的成本。二是足夠的產率，產率是指投入的材料轉化成產品的比率，產率高產品的純度高，就可以降低分離的成本。三是足夠的生產力（productivity），增加單位時間內能生產的量，縮短生產期程，降低製程成本。

在建構出好的微生物菌株與製程之後，需要考慮碳源的成本。若要達成負碳的效果，二氧化碳的來源可能來自直接空氣捕捉，但其成本仍然昂貴。或是要在製程中加入其他生質能增加酒精的產量，也要考量生物質的收集成本。負碳生物製程也可以利用工廠當中的煙道氣作為能量的來源，但需要考量推動負碳轉化所需的電力或是氫氣成本。因此，負碳技術的推廣與大規模應用，除了技術本身的成熟度外，再生能源與綠氫的價格，再到碳稅的開徵，都與這個技術能不能大規模應用有很大的關聯性。

Q3. 傳統的二氧化碳移除技術（造林等）會因天氣與環境影響，而有移除量的不確定性，新型態的二氧化碳移除技術有哪些驗證或監測的困難嗎？我們如何確定生物炭或碳封存等技術所儲存的二氧化碳不會回到大氣？

以我研究要發展的生物負碳製程為例，整體而言可視為以零碳電力提供能量，並推動二氧化碳轉化成酒精的生物製程。產出的酒精不單單是可以當成汽油添加物，降低環境碳排放。以生物負碳製程生產的酒精，也是低碳甚至負碳的原材料，可應用在既有的工業製程，來合成塑膠（如PE）或是作為航空燃油。

採用生物負碳製程生產的酒精，若是以塑膠產品製程來看，原本製程中的二氧化碳，會改以塑膠形式，而非二氧化碳形式存在；若是航空燃油，相較於傳統化石燃料，透過生物負碳製程所生產的航空燃油，將可大幅降低航空業所產生碳排放。

利益聲明：我的研究目標為發展生物負碳製程，希望透過合成生物學與代謝工程，使微生物可以利用單碳資源（如二氧化碳、甲醇）合成生質酒精，生質酒精為一低碳甚至負碳原材料，可用於塑膠或是航空燃油的生產。

台灣大學海洋研究所副教授 王珮玲

Q1. 依您的研究，您認為新型態的二氧化碳移除技術在台灣發展的程度為何？是一個已經可以大規模應用的技術了嗎？您為什麼這麼認為？

新型態二氧化碳移除技術在台灣的發展，大多處於小型的實驗規模、僅應用於工業製程階，以及田野試驗的階段。相較台灣，美國、歐盟和日本等國有較強的政府投資力道，推動各種新型態二氧化碳移除技術的發展運用，並已逐步邁入展示技術成果的階段，趨近商業化的規模。各國的經驗顯示，這些技術日趨成熟，要規模化應用指日可待。

在各項新型態二氧化碳移除技術中，生質能源碳捕捉與地質封存是相對成熟的技術，容易引進國際技術與經驗，台灣亦有潛在合適的碳封存場域，但在台灣地質碳封存仍有疑慮，需要精密的地下地質調查，才能精算可儲存量和釐清風險。

Q2. 無論是哪一種新型態的二氧化碳移除技術，目前台灣都尚未有大規模的專案，您認為最大的挑戰是什麼？

執行大規模的新型態二氧化碳移除技術的挑戰，包括經費投入不足、土地利用的改變和競爭，以及可能造成環境衝擊的社會意見，在台灣要克服這些挑戰的困難度恐怕更高。各種新型態二氧化碳移除技術的發展與驗證，需結合不同空間尺度與規模的實地驗證，也需要整合理論、實驗、現地試驗，才足以完備各環節所需技術的開發與規模化。因此需要多專長與領域的產學合作，也更需要由政府擔任領頭羊的角色，積極啟動大量資源的投資，以刺激並加速台灣自有技術的能力與能量發展。相較於歐美日本等國，台灣公部門所投入的經費相對較少。

除了經費之外，執行大規模專案也牽涉土地利用方式改變，或是需要擴充特定土地利用方，對於人口稠密、可利用土地面積有限的台灣，將加劇不同類型土地利用的競爭，而土地利用方式的改變，亦可能衝擊環境，造成公眾不安。

舉例來說，加強型岩石風化需要土地來施作，通常會與農業活動相結合，將磨碎的岩石混入耕作土壤，以吸收二氧化碳，並使其以礦物質方式存在，達到碳封存之目的。這個措施因補充土壤中的碳，同時有提升作物生產的效用。但岩石被風化後，可能會釋放與累積重金屬，衝擊土壤、地下水資源，此時環境影響評估及監測更顯重要。

碳捕捉與地質碳封存雖然技術相對成熟，且土地使用面積較小，但社區居民對於執行二氧化碳灌注可能產生的環境變化仍常感到不安，需要更加明確的科學證據與環境監測來佐證，並持續提供科學資訊，讓民眾得以取得資訊並參與討論，這樣的作為在日本北海道的苫小牧大規模碳捕捉與地質碳封存展示場，有非常好的示範。

Q3. 傳統的二氧化碳移除技術（造林等）會因天氣與環境影響，而有移除量的不確定性，新型態的二氧化碳移除技術有哪些驗證或監測的困難嗎？我們如何確定生物炭或碳封存等技術所儲存的二氧化碳不會回到大氣？

生物炭、直接空氣捕捉、生質能源碳捕捉與地質封存等技術的驗證與監測，基本上皆可直接量測，相對監測技術門檻或挑戰不高。加強型岩石風化的移除量驗證或監測則挑戰度較高，原因在於施作區域不易完全與自然環境隔絕，可能受到地表水與地下水的循環、土壤與礦物的差異性、觀測時間過短（通常僅數年）等因子影響，導致推論長時間封存效能的不確定性增加。

至於各種技術所儲存的二氧化碳是否會回到大氣，則與其最終的封存方式有關，也需要完備的環境監測系統加以驗證。舉例來說，地質碳封存是最持久穩定的碳封存方式，各種碳捕捉技術皆需搭配地質封存方足以規模化。台灣過去雖已評估潛在地質碳封存場域的潛能，但大都僅仰賴地表調查和間接資訊，對於目標地層之岩石特性、斷層分佈與活動性等諸多細節仍缺乏完整詳盡地下地質資訊，以至於無法精確評估碳封存的可行性、潛能與洩漏風險，同時在實際灌注前後的持續環境監測，才是驗證所灌注的二氧化碳最終是否穩定儲藏的安全方式。

利益聲明：我研究自然風化作用對碳收支的影響和濕地、海洋環境中進行的碳循環，也參與地質封存二氧化碳的場域調查與環境監測規劃。

本文由《台灣科技媒體中心》授權提供