<p>想要降低人為的碳排，進一步實現碳中和的目標，「二氧化碳捕捉、封存、再利用技術」（carbon capture , utilization and storage, CCUS）是備受重視的一個方向。工業、發電產生的二氧化碳如果直接排放，會成為環境的污染物，經過妥善處理，卻有機會「再利用」轉化為價值更高的資源。然而，我們該如何算清楚這筆「碳帳」呢？</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>再利用二氧化碳，減碳效益划算嗎？</strong></span></h2>
<p>國立臺灣大學化學工程學系的余柏毅副教授，便致力於回答這個關鍵問題。余柏毅是臺大 NTU ZERO 團隊的一員，專精於「程序系統工程」。這是一個以模擬平臺，探討化工程序的設計、控制、評估等項目的領域，而他投入研究的程序，便是碳捕捉及再利用。</p>
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<p>「再利用」通常指涉的情境是，產生二氧化碳之後，人為捕捉下來，再轉化成化學產品，或是變成其他材料儲存。</p>
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<p>余柏毅副教授解釋，工程面來說，碳的再利用要考慮兩點：</p>
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<p>第一，要產出什麼產品？產品必須有經濟價值，或是工程實務價值。</p>
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<p>第二， 是否有減碳效益？衍生產品的生產過程中，會發生加熱、冷卻、用電等能量形式，而能量的源頭往往仍是化石燃料。因此使用能量，也會導致間接碳排；如果間接碳排量超過再利用的二氧化碳量，整個程序便不再具有減碳效益。</p>
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<p>另外一重考慮是，二氧化碳再利用產生的化學產品，希望能用久一點。因為再利用之產品，如果很快就被燒掉或是降解，二氧化碳也將很快回歸大氣。因此將二氧化碳製成固體材料形式的終端產品，近年廣受研究。</p>
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<div class="jsx-3968805167 relative overflow-hidden"><img decoding="async" class="jsx-3968805167" src="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/backend/wp-content/uploads/2025/03/7-1_759x170.jpg" /></p>
<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">NTU ZERO 團隊標誌。NTU ZERO 團隊是由臺大化工系康敦彥教授領軍，成功開發出「薄膜碳捕捉」及「電化學碳轉化」兩項技術。</div>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">二氧化碳能變成哪些資源？</span></strong></h2>
<p>二氧化碳的化學結構算是穩定，若是想要轉化，操作時必須加上一個高度活性的物質，例如氫氣、環氧烷類（epoxides）都是可行選項。氫氣與二氧化碳反應，可以生成一氧化碳、烷烯類、小分子醇類等產物。環氧烷類與二氧化碳反應，則能生成烯類的碳酸酯，後續可作為塑膠原料。</p>
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<p>二氧化碳再利用的眾多產品中，甲醇相當重要。余柏毅副教授指出，目前不只臺灣，全世界都在廣泛研究二氧化碳製造甲醇的技術。甲醇作為重要的化工原料，傳統上是使用<span data-component="tippy" data-content="一氧化碳、氫氣的混合物"><br />
「合成氣」<br />
</span>為原料，全世界已經有許多成熟的工廠。</p>
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<p>隨著以二氧化碳製作甲醇的概念逐漸發展，不少工廠開始評估，是否可以修改原本的合成氣生產程序，將原料換成二氧化碳。好處是製程大致上與本來類似，只要把原本程序的前端，加上先氫化二氧化碳，轉化為一氧化碳之步驟即可，這個步驟稱為逆向水氣轉化反應（reverse water gas shift, RWGS）。</p>
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<p>另外，近期工業、學術界也不乏先進研究，可以將二氧化碳與氫氣，以一階段的方式生成甲醇。余柏毅副教授認為，實務上應該很快可以看到突破。</p>
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<p>透過程序系統工程之分析，余柏毅副教授團隊研究得知，直接氫化二氧化碳以得到甲醇，現行生產價格大概是目前甲醇市價的三倍。氫氣之價格、是否容易取得，是此一製程中的關鍵。臺灣未來若想發展這類甲醇技術，必須仰賴成熟的綠電，或是綠氫技術。</p>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">邁向淨零目標，每一種技術都可以審慎評估</span></strong></h2>
<p>話說回來，余柏毅副教授為什麼會投入程序系統工程的研究，又是如何和二氧化碳的捕捉與再利用結緣呢？他表示，對碳捕捉與再利用產生興趣，是在大約十年前就讀博士班的時候，參與政府的國家能源型計畫， 接觸到相關知識。而程序系統工程，會利用到化學工程學系大學生必修課程所學內容，與系所發展關係密切。</p>
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<p>至今余柏毅副教授的團隊已經大範圍評估過十餘種碳捕捉的技術，以及超過十個再利用的流程。目的是希望針對每一個流程，皆能得到嚴格的化工模型，作為程序評估的依據。另外對生質能技術、廢棄物回收技術也有涉獵。廣義上，它們都與淨零高度相關。</p>
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<div class="jsx-3968805167 relative overflow-hidden"><img decoding="async" class="jsx-3968805167" src="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/backend/wp-content/uploads/2025/03/7-2_767x460-1.jpg" /></p>
<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">減碳步驟，環環相扣，有機會實現「碳中和」之目標。</div>
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<p>余柏毅副教授介紹， 程序系統工程目前被大量用於評估淨零技術，各國皆開始以不同的實驗技術，圍繞程序系統工程來建立分析平台。相關工作諸如：建立模型、經濟分析、生命週期評估、可用能分析，到全局之規劃與改善化，都相當重要。</p>
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<p>瓶頸則在於，每個國家的條件都不一樣，而且不同團隊，根據不同假設來建立模型和評估，使得結果差異很大，因此難以有效推論。余柏毅副教授表示他的團隊是目前國際上，最積極以程序學理評估相關技術的團隊之一。而他的長期目標是建立臺灣的平臺，把模型開放給各界參考使用，使得相關技術發展時有個一致的標準。</p>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">努力減碳，碳中和有實現機會</span></strong></h2>
<p>最後，也許不少讀者對淨零、「負碳」和「減碳」等名詞已經不再陌生，不過趁此機會，不妨順便釐清一些容易混淆的概念。</p>
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<p>余柏毅副教授解釋，「負碳」是將已經排放至大氣中的二氧化碳移除，「減碳」則是減少排放，所以還是有排放，只是透過人為介入讓排放量比過往下降。在此脈絡之下，必須先行減碳，接著達成排放與移除互相抵銷之「碳中和」，最後才有望實現負碳。</p>
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<p>現行的負碳技術可分為三個類別：自然碳匯、直接空氣捕集、生質能相關技術。自然碳匯包括森林、海洋、土壤，能夠吸收必儲存二氧化碳的環境。直接空氣捕集顧名思義，是從一般空氣中直接抓下二氧化碳。生質能相關技術則是以光合作用產生的有機體作為原料、製成化學產品，或是封存。三者各有利弊，目前仍有很大進步空間。</p>
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<p>實際上，人類持續使用化石燃料之下，必然導致環境中的二氧化碳增加，很難真正實現負碳。不過如果能將碳捕捉、封存、再利用發揮到極致，還是有機會達成碳中和的目標。</p>
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<p>（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｜國立臺灣大學化學工程學系的余柏毅副教授；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）</p>
