曾經，各國關注的重點是如何降低碳排放，以符合國際氣候協議。如今，碳市場的遊戲規則已悄然改變，競爭的核心已不再只是「減少排放」，而是誰能掌控二氧化碳捕存技術（carbon capture and storage, CCS），從而主導全球低碳經濟。二氧化碳不再只是環保議題，而是新時代能源與貿易的關鍵戰略資源。
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但 CCS真的能成為能源轉型的核心支柱嗎？這項技術早在 1970 年代便已初見雛形，卻直到今日才成為各國爭相競逐的焦點，這期間究竟發生了哪些變化？
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CCS 的歷史：從石油技術到全球減碳戰略核心

碳捕捉與封存（CCS）是一種攔截二氧化碳，防止其進入大氣，並將其長期封存於地底的技術。目標是減少燃煤電廠、鋼鐵、水泥、化工等高碳排產業的排放，確保這些產業在低碳經濟中維持競爭力。
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CCS 技術的發展歷史可追溯至 1970 年代，當時美國石油業開始使用二氧化碳來增進石油採收率（enhanced oil recovery, EOR），透過向油田注入二氧化碳，提高石油產量。然而，這項技術在當時的主要目標仍是提升能源產量，而非減少碳排放。
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直到 1996 年，挪威 Sleipner 計畫 才真正開啟 CCS 作為減碳技術的應用。該計畫由 Statoil（現 Equinor）主導，每年封存 100 萬公噸二氧化碳，並將其儲存在北海鹽水層中，這是全球第一個以減少碳排放為目標的 CCS 計畫，象徵著 CCS 技術正式進入氣候領域。
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不過，要達成 CCS 並非單一技術。前面提到的 Sleipner 計畫，僅僅是「碳封存」的技術，而 CCS 其實涵蓋了碳捕捉（capture）、碳運輸（transport）與碳封存（storage）這三個技術環節。從工業碳排放的即時攔截，到安全輸送，再到長期儲存，這些環節彼此緊密相扣，任何一個環節的缺陷都可能影響 CCS 的減碳效益。
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接著，我們將從三個歐洲已經成熟的示範廠域，實際理解上述 CCS 的三項技術環節。
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案例一：瑞士 Climeworks Orca——從空氣中捕捉二氧化碳

在冰島廣闊的火山岩原上，一座名為 Orca 的設施正在悄悄運作，這是全球第一座商業化的直接空氣捕捉（direct air capture, DAC） 設施。與傳統碳捕捉技術不同，它不依賴工業煙囪或特定排放源，而是從大氣中直接提取二氧化碳，將之永久封存於地底。
Orca 的運作方式相當獨特。 其核心技術依賴吸附與脱附過程：首先，巨大的風扇將空氣吸入特殊的吸附材料，這些材料能以吸附的方式，選擇性地捕捉二氧化碳。當吸附劑達到飽和後，系統會加熱至 100°C 左右，釋放出純化的二氧化碳，隨後將其注入地下的玄武岩地層。在高壓與水分作用下，二氧化碳會與玄武岩發生礦化反應，轉變為碳酸鹽礦物（碳酸鈣、碳酸鎂），確保二氧化碳永久儲存，不會再返回大氣。
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這座設施的年捕捉量約為 4,000 公噸二氧化碳，雖然相較全球碳排放總量仍然微不足道，但它代表著一種新的可能性——未來的減碳策略，不再僅依賴減少排放，還可以透過技術「逆轉碳足跡」。然而，DAC 目前的最大挑戰是高昂的成本，每公噸捕捉成本約為 600~1,000 美元，遠高於傳統碳捕捉技術。未來，隨著材料科技的進步與能源成本的降低，DAC 或將成為減碳技術的核心。
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<h2>案例二：挪威 Northern Lights 計畫——海運碳封存的未來</h2>
在挪威的峽灣深處，一艘特殊的船隻正緩緩駛入港口，船上裝載的不是貨物或石油，而是以液態形式儲存的二氧化碳。這是Northern Lights 計畫的一部分，也是全球首個跨國碳運輸與封存系統。該計畫旨在建立一個能夠讓歐洲多國共享的碳封存基礎設施，透過液態二氧化碳運輸船，將來自歐洲各地的工業排放二氧化碳運往北海深處的封存場。
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二氧化碳的運輸方式，取決於其物理特性。 Northern Lights 計畫選擇將二氧化碳冷卻至 -50°C、加壓至約 7 bar，將其轉變為液態後儲存在低溫高壓儲槽中。這種方式的優勢在於：
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<ul>
<li>提高儲存密度：液態二氧化碳的體積遠小於氣態形式，能夠提升運輸效率。</li>
<li>減少輸送能耗：比起氣態輸送，液態二氧化碳的壓縮與維持成本較低。</li>
<li>提供更大靈活性：透過船運可以避開陸地管線建設的法規限制，適用於長距離、跨國運輸。</li>
</ul>
這些二氧化碳將被運送至北海的鹽水層，並通過海底管道注入地層深處，達成長期封存。值得注意的是，海運 CCS 面臨著運輸碳排放的難題，即船舶本身可能會產生額外的碳排放。因此，Northern Lights 也在研究如何利用低碳燃料或氫能驅動碳運輸船，以確保 CCS 產業的真正減碳效益。
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目前，當運輸距離超過 500 公里 時，液態二氧化碳運輸船的成本效益優於管道運輸，而在 250 公里以內的短程運輸則仍以管道為最佳方案。這使得 Northern Lights 不僅是一個技術示範計畫，更可能成為未來全球 CCS 基礎建設的模板。
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<h2>案例三：挪威 Sleipner 計畫——全球最早的商業碳封存場</h2>
碳捕捉的終點，必須是可靠且長期的儲存方式。在北海深處，Sleipner 計畫已經運行了近 30 年，它是全球第一個成功運行的商業 CCS 設施，透過地質封存（geological storage），確保二氧化碳不會重新釋放到大氣中。
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Sleipner 封存場位於北海海床下約 1,000 米深處的 Utsira 砂岩層，該層地質擁有高孔隙率與良好的蓋岩結構，能夠有效地封存氣體。
封存過程如下：
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<li>二氧化碳被加壓至超臨界狀態（高壓、高密度液體狀態），提升封存效率。</li>
<li>透過注入井將二氧化碳打入砂岩層，利用孔隙結構讓氣體滲透進地層。</li>
<li>蓋岩（Caprock）提供物理屏障，阻止二氧化碳洩漏。</li>
<li>部分二氧化碳溶解於鹽水中，最終形成礦化反應，轉變為碳酸鹽固態，進一步確保長期穩定封存。</li>
</ul>
Sleipner 每年封存約 100 萬公噸二氧化碳，累積封存量已超過 2,000 萬公噸，這些二氧化碳來自挪威的天然氣田。在該計畫開始之前，歐洲對碳排放的監管相對寬鬆，但 Sleipner 成功證明了 CCS 的可行性，也促使後續歐盟更積極地推動碳交易市場與碳封存政策。
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然而，地質封存技術仍面臨兩大挑戰：
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<ul>
<li>封存安全性：需要持續監測，確保地層無裂隙洩漏風險。</li>
<li>地質條件限制：適合封存的地層並不普遍，未來需擴展至礦化封存或海洋封存技術。</li>
</ul>
隨著 CCS 的發展，Sleipner 不僅是一個示範場址，更是一個技術實驗基地，為未來更大規模的碳封存計畫提供寶貴的數據與經驗。
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<h2>CCS 的全球競賽：從技術突破到戰略布局</h2>
從瑞士 Climeworks 的 DAC 設施，到挪威 Northern Lights 的碳運輸網路，再到 Sleipner 計畫的地質封存，CCS 已經從實驗室概念邁向實際應用。清華大學永續學院副院長董瑞安認為，不只是科學的突破，更是各國在能源與經濟戰略上的卡位戰。
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CCS 產業的發展不僅關乎減碳目標，還涉及能源安全、產業競爭力，以及未來碳交易市場的主導權。各國政府早已意識到 CCS 不只是環保措施，而是經濟發展與國際貿易的新賽道，因此紛紛透過政策與投資介入，以確保自身在未來低碳經濟體系中的主導地位。
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美國憑藉「45Q 稅收抵免」與聯邦補貼，迅速建立全球最完整的 CCS 產業鏈。透過財政誘因，美國政府鼓勵企業投資碳捕捉技術，使 CCS 成為能源產業轉型的護城河，確保本土高碳排放產業在低碳時代仍具競爭力。同時，美國也在布局未來的碳信用與碳貿易市場，試圖在全球碳經濟中奠定規則制定者的角色。
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歐盟則選擇以區域合作模式推動 CCS，透過「淨零產業法案」與「工業碳管理戰略」，建立跨國 CCS 基礎設施，讓各國企業能共享封存資源、降低轉型成本。這樣的策略不僅有助於減碳，還能透過碳市場機制，進一步強化歐盟對全球減碳經濟的話語權。
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而在亞洲與其他新興市場，CCS 則呈現不同的發展策略。例如：
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<li>中國 透過「技術換市場」模式，積極投資 CCS 研發，並試圖在全球範圍內擴展碳封存服務，將 CCS 變成出口技術。</li>
<li>加拿大則利用其豐富的地質封存資源，發展 CCS 產業並吸引國際投資。</li>
<li>馬來西亞則嘗試建立跨境 CCS 服務，以吸引外國企業將碳排放送往該國封存，將碳封存變成一項「新興產業」。</li>
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然而，無論是哪種模式，CCS 的推動從概念到落地，往往需要 7 到 10 年的時間，才能真正投入運行。這意味著，今天的決策，將影響未來十年的產業格局。企業的投資、政府的支持、社會的認知，這些因素都將決定 CCS 究竟能否成為全球減碳戰略的核心支柱，還是只是短暫的過渡技術。
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當減碳不再只是環保責任，而是國家競爭力的一部分，率先行動的國家，將在未來掌握能源、經濟與產業的主導權。
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（客座總編輯｜東海大學化工與材料工程系 張嘉修講座教授兼副校長；研究顧問團隊｜清華大學永續學院董瑞安副院長；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）