【科技．未來】蓋茨有份投資 碳捕集及儲存或將普及？
應對二氧化碳排放的碳捕集與封存（Carbon Capture and Storage，CCS）技術開發多年，但一直因成本過高而無法普及。美國一家採用更高效CCS方式的天然氣發電廠，上月底完成首次點火測試。另一間由蓋茨投資的公司，近日亦聲稱能大幅降低CCS成本。這些新公司的突破和承諾，會讓CCS成為全球暖化的解藥嗎？
據國際能源署（IEA）統計，去年全球與能源相關的二氧化碳排放量上升了1.4%至325億噸，創歷史新高，增幅相當於1億7,000萬架車的排放量。現時我們已比工業化前排放多了45%的二氧化碳，並大約以每日100萬公噸繼續增加。
各國科學家及領導人早已意識到這個問題，才有了1997年的聯合國《京都議定書》（Kyoto Protocol），定下了會員國的二氧化碳排放量、交易配額等規範；再到2009年的《哥本哈根協定》，定下控制全球平均升溫在攝氏2度之內。隨着《京都議定書》於2020年到期及《哥本哈根協定》（Copenhagen Accord）的失敗，聯合國195個成員國於2015年通過了《巴黎協定》（Paris Agreement），以控制全球平均溫度比工業化前，升幅低於攝氏2度為目標，長遠更希望限制在攝氏1.5度以內。
減少大氣中的二氧化碳
然而，地球現時溫度已升了約攝氏1度，要達到《巴黎協定》的目標，光是減少碳排放並不足夠。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2014年報告中指出，CCS技術將增加實現氣候目標的成功率。CCS是一套設備，把工業過程或發電時產生的二氧化碳，以燃燒、燃燒後、富氧燃燒等不同方法「捕集」起來，然後壓縮、運送及灌注到地底適合的岩層中封存，以減少排放到大氣中的二氧化碳，紓緩全球暖化問題。（下圖）
CCS的原理可算是自然現象，實際上，自然界中二氧化碳氣層早已長年儲存了大量二氧化碳，只是到1990年代，才由美國亞利桑那州立大學的拉克納（Klaus Lackner）教授應用來在環保除碳研究之上。自此啟發了這方面的科研，好些公司陸續建立昂貴的技術雛形，到近年，這種技術愈加受到重視。IEA預期，在2015至2050年間，CCS將能減少14%的溫室氣體排放。
除了直接封存到地底，CCS也衍生發展了生物能源（Bio-energy with CCS，BECCS）。植物日常會從空氣中吸取二氧化碳，把植物用來燃燒發電，然後把發電時產生的二氧化碳捕集及封存，就能減少大氣中的二氧化碳。
也有公司正在研發一種名為「直接空氣捕集」（Direct Air Capture， DAC）的CCS方法，以特製的大型風扇抽入空氣，經過一層化學物料過濾二氧化碳，在使用上不限於發電廠和工廠（上圖）。除了CCS，科學界也正研究各種負排放技術（Negative Emission Technology，NET）來清除二氧化碳。 （左圖）
成本過高 擴大規模成疑
CCS及其他負排放方法，貌似成為紓緩全球暖化的出路，但最大阻力仍在成本之上。微軟創辦人蓋茨有份投資的能源公司Carbon Engineering近日聲稱，未來可以由現時每噸二氧化碳600美元，減至最低94美元。但即使承諾能兌現，屆時要清除地球1%的二氧化碳，成本仍高達4,000億美元。
若使用BECCS，也需要大量土地，英國丁鐸爾氣候變化研究中心（Tyndall Centre for Climate Change）副總監安德森（Kevin Anderson）及挪威奥斯陸大學國際氣候與環境研究中心（CICERO）研究總監彼德斯（Glen Peters）卻指出，供給BECCS的種植面積可能相當於一至兩個印度。
此外，全球CCS協會（Global CCS Institute）估計，若要控制全球升溫於攝氏2度以內，2040年時將需要逾2,000個CCS設施；石油巨企蜆殼（Royal Dutch Shell PLC）更預計2070年前要有一萬個設施。但據全球CCS協會統計，現時全球僅有17個大型CCS設施運作中，另有5個將於3年內興建完成，還有15個規劃中。
圖輯：大型CCS設施
而運作中的設施能力也甚為有限，合共每年只能封存約3,100萬噸二氧化碳，大約相等於美國兩天的排放量。事實上，維珍集團（Virgin）創辦人布蘭森（Richard Branson）於2007年曾設立2,500萬美元獎金，希望有人能設計出連續十年每年清除10億噸二氧化碳的方法，但至今仍無人領取。
提高油氣採收 傳統能源商看好
全球最大的採礦公司必和必拓（BHP Billiton）視CCS為其重要計劃，該公司自2016年起與北京大學合作，研究中國製鋼廠使用CCS在技術和政策上的可能性，近來亦開始與墨爾本、牛津、史丹福等多間大學合作研究碳封存。必和必拓的持續發展及氣候變化部門副主席懷爾德（Fiona Wild）認為，發電廠或有可能由燒煤或天然氣轉型至再生能源，但一些工業生產，例如鋼筋水泥，在減少排放方面則沒有什麼好的另類選擇，因此，CCS在這些工業上仍有一定角色：「未來幾十年，人們將繼續使用化石燃料，若沒有CCS，我不知道如何達成氣候目標。」
除環保原因外，CCS對化石燃料公司也有實際用途。把二氧化碳灌注及封存到耗竭的油氣層，可以提高油氣採收率（Enhanced Oil Recovery, EOR），這也是現時運作的CCS設施中，最主要的封存方式和經濟誘因。
業界新貴尋找商業模式 力圖降低成本
但是，若不從源頭減碳，意味着未來政府將需要永無止境地投放資源，來捕集和封存二氧化碳，這未必是最有效的運用公帑方法。此外，雖然IEA認為CCS有一定減碳作用，但其淨煤中心（IEA Clean Coal Centre）指出，CCS設施使用發電廠高達三分之一產出能源，令電力價格上升最高達80%。過往已有好些CCS項目因成本問題，半途而廢。經典例子是美國南方電力公司（Southern Company）在密西西比州肯珀郡（Kemper）的煤電廠CCS計劃，在歷時七年、超支近40億美元後宣告放棄，2017年轉為天然氣發電廠。（下圖）
近來有些公司正研發新技術，希望找出CCS的商業模式以克服上述的難關。美國公司Net Power在德克薩斯州的天然氣發電廠，上月底完成首次點火測試。有別於傳統發電廠以氧氣燃燒化石燃料，產生水蒸氣推動渦輪發電並排出二氧化碳，Net Power採用了名為Allam Cycle的方法，不同之處在於，由超臨界流體二氧化碳取代水蒸氣推動渦輪，其所產生的二氧化碳，部分能夠回收至燃燒室重新使用，其餘的二氧化碳則作封存或出售之用。
這種方法能減少氧氣和天然氣原料，從而降低成本。Net Power預期，在興建幾個商業級發電廠後，成本將能與一般天然氣發電廠看齊，《麻省理工科技評論》（MIT Technology Review）更將之視為本年十大科技突破之一。
瑞士公司Climeworks則把利用DAC捕集到的二氧化碳賣到附近的溫室，再加到泥土種植番茄和青瓜。創辦人烏茲巴赫（Jan Wurzbacher）說：「二氧化碳捕集必然是門生意，不可能免費。」
Carbon Engineering亦與加州能源公司Greyrock合作研發Air to Fuel技術，把DAC的二氧化碳，以及從水中分離出的氫氣，製成汽油和柴油出售。現時他們每日能生產一桶，長遠希望增加至每日2,000桶。
業界促政府多走一步
冰島CCS計劃CarbFix的負責人阿拉杜迪（Edda Sif Aradóttir）呼籲政府多行一步：「我們面對的最大挑戰是《巴黎協定》的承諾必須付諸實行，應對氣候變化的技術方案早已存在，但各國立法機關都沒有提出誘因或義務，讓這些技術得以大規模應用。」
幸好，美國近期在對這方面作出了改善，本年2月，美國總統特朗普簽署了增加45Q稅項抵免法案：每封存或再用一噸二氧化碳，將可分別得到50及40美元稅項抵免，為期12年，並不設上限。全球CCS機構總裁佩治（Brad Page）便認為，此舉將令開發者的成本大大降低。
不過，即使除碳成本有望降低，卻未必是氣候問題的最終解答，詳見《【科技．未來】碳捕集及封存減緩暖化 質疑者：最大的道德災難》。
上文節錄自第115期《香港01》周報（2018年6月11日）《碳捕集與封存 全球暖化解藥？》。