【科技．未来】盖茨有份投资 碳捕集及储存或将普及？
应对二氧化碳排放的碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，CCS）技术开发多年，但一直因成本过高而无法普及。美国一家采用更高效CCS方式的天然气发电厂，上月底完成首次点火测试。另一间由盖茨投资的公司，近日亦声称能大幅降低CCS成本。这些新公司的突破和承诺，会让CCS成为全球暖化的解药吗？
据国际能源署（IEA）统计，去年全球与能源相关的二氧化碳排放量上升了1.4%至325亿吨，创历史新高，增幅相当于1亿7,000万架车的排放量。现时我们已比工业化前排放多了45%的二氧化碳，并大约以每日100万公吨继续增加。
各国科学家及领导人早已意识到这个问题，才有了1997年的联合国《京都议定书》（Kyoto Protocol），定下了会员国的二氧化碳排放量、交易配额等规范；再到2009年的《哥本哈根协定》，定下控制全球平均升温在摄氏2度之内。随着《京都议定书》于2020年到期及《哥本哈根协定》（Copenhagen Accord）的失败，联合国195个成员国于2015年通过了《巴黎协定》（Paris Agreement），以控制全球平均温度比工业化前，升幅低于摄氏2度为目标，长远更希望限制在摄氏1.5度以内。
减少大气中的二氧化碳
然而，地球现时温度已升了约摄氏1度，要达到《巴黎协定》的目标，光是减少碳排放并不足够。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2014年报告中指出，CCS技术将增加实现气候目标的成功率。CCS是一套设备，把工业过程或发电时产生的二氧化碳，以燃烧、燃烧后、富氧燃烧等不同方法“捕集”起来，然后压缩、运送及灌注到地底适合的岩层中封存，以减少排放到大气中的二氧化碳，纾缓全球暖化问题。（下图）
CCS的原理可算是自然现象，实际上，自然界中二氧化碳气层早已长年储存了大量二氧化碳，只是到1990年代，才由美国亚利桑那州立大学的拉克纳（Klaus Lackner）教授应用来在环保除碳研究之上。自此启发了这方面的科研，好些公司陆续建立昂贵的技术雏形，到近年，这种技术愈加受到重视。IEA预期，在2015至2050年间，CCS将能减少14%的温室气体排放。
除了直接封存到地底，CCS也衍生发展了生物能源（Bio-energy with CCS，BECCS）。植物日常会从空气中吸取二氧化碳，把植物用来燃烧发电，然后把发电时产生的二氧化碳捕集及封存，就能减少大气中的二氧化碳。
也有公司正在研发一种名为“直接空气捕集”（Direct Air Capture， DAC）的CCS方法，以特制的大型风扇抽入空气，经过一层化学物料过滤二氧化碳，在使用上不限于发电厂和工厂（上图）。除了CCS，科学界也正研究各种负排放技术（Negative Emission Technology，NET）来清除二氧化碳。 （左图）
成本过高 扩大规模成疑
CCS及其他负排放方法，貌似成为纾缓全球暖化的出路，但最大阻力仍在成本之上。微软创办人盖茨有份投资的能源公司Carbon Engineering近日声称，未来可以由现时每吨二氧化碳600美元，减至最低94美元。但即使承诺能兑现，届时要清除地球1%的二氧化碳，成本仍高达4,000亿美元。
若使用BECCS，也需要大量土地，英国丁铎尔气候变化研究中心（Tyndall Centre for Climate Change）副总监安德森（Kevin Anderson）及挪威奥斯陆大学国际气候与环境研究中心（CICERO）研究总监彼德斯（Glen Peters）却指出，供给BECCS的种植面积可能相当于一至两个印度。
此外，全球CCS协会（Global CCS Institute）估计，若要控制全球升温于摄氏2度以内，2040年时将需要逾2,000个CCS设施；石油巨企蚬壳（Royal Dutch Shell PLC）更预计2070年前要有一万个设施。但据全球CCS协会统计，现时全球仅有17个大型CCS设施运作中，另有5个将于3年内兴建完成，还有15个规划中。
图辑：大型CCS设施
而运作中的设施能力也甚为有限，合共每年只能封存约3,100万吨二氧化碳，大约相等于美国两天的排放量。事实上，维珍集团（Virgin）创办人布兰森（Richard Branson）于2007年曾设立2,500万美元奖金，希望有人能设计出连续十年每年清除10亿吨二氧化碳的方法，但至今仍无人领取。
提高油气采收 传统能源商看好
全球最大的采矿公司必和必拓（BHP Billiton）视CCS为其重要计划，该公司自2016年起与北京大学合作，研究中国制钢厂使用CCS在技术和政策上的可能性，近来亦开始与墨尔本、牛津、史丹福等多间大学合作研究碳封存。必和必拓的持续发展及气候变化部门副主席怀尔德（Fiona Wild）认为，发电厂或有可能由烧煤或天然气转型至再生能源，但一些工业生产，例如钢筋水泥，在减少排放方面则没有什么好的另类选择，因此，CCS在这些工业上仍有一定角色：“未来几十年，人们将继续使用化石燃料，若没有CCS，我不知道如何达成气候目标。”
除环保原因外，CCS对化石燃料公司也有实际用途。把二氧化碳灌注及封存到耗竭的油气层，可以提高油气采收率（Enhanced Oil Recovery, EOR），这也是现时运作的CCS设施中，最主要的封存方式和经济诱因。
业界新贵寻找商业模式 力图降低成本
但是，若不从源头减碳，意味着未来政府将需要永无止境地投放资源，来捕集和封存二氧化碳，这未必是最有效的运用公帑方法。此外，虽然IEA认为CCS有一定减碳作用，但其净煤中心（IEA Clean Coal Centre）指出，CCS设施使用发电厂高达三分之一产出能源，令电力价格上升最高达80%。过往已有好些CCS项目因成本问题，半途而废。经典例子是美国南方电力公司（Southern Company）在密西西比州肯珀郡（Kemper）的煤电厂CCS计划，在历时七年、超支近40亿美元后宣告放弃，2017年转为天然气发电厂。（下图）
近来有些公司正研发新技术，希望找出CCS的商业模式以克服上述的难关。美国公司Net Power在得克萨斯州的天然气发电厂，上月底完成首次点火测试。有别于传统发电厂以氧气燃烧化石燃料，产生水蒸气推动涡轮发电并排出二氧化碳，Net Power采用了名为Allam Cycle的方法，不同之处在于，由超临界流体二氧化碳取代水蒸气推动涡轮，其所产生的二氧化碳，部分能够回收至燃烧室重新使用，其余的二氧化碳则作封存或出售之用。
这种方法能减少氧气和天然气原料，从而降低成本。Net Power预期，在兴建几个商业级发电厂后，成本将能与一般天然气发电厂看齐，《麻州理工科技评论》（MIT Technology Review）更将之视为本年十大科技突破之一。
瑞士公司Climeworks则把利用DAC捕集到的二氧化碳卖到附近的温室，再加到泥土种植番茄和青瓜。创办人乌兹巴赫（Jan Wurzbacher）说：“二氧化碳捕集必然是门生意，不可能免费。”
Carbon Engineering亦与加州能源公司Greyrock合作研发Air to Fuel技术，把DAC的二氧化碳，以及从水中分离出的氢气，制成汽油和柴油出售。现时他们每日能生产一桶，长远希望增加至每日2,000桶。
业界促政府多走一步
冰岛CCS计划CarbFix的负责人阿拉杜迪（Edda Sif Aradóttir）呼吁政府多行一步：“我们面对的最大挑战是《巴黎协定》的承诺必须付诸实行，应对气候变化的技术方案早已存在，但各国立法机关都没有提出诱因或义务，让这些技术得以大规模应用。”
幸好，美国近期在对这方面作出了改善，本年2月，美国总统特朗普签署了增加45Q税项抵免法案：每封存或再用一吨二氧化碳，将可分别得到50及40美元税项抵免，为期12年，并不设上限。全球CCS机构总裁佩治（Brad Page）便认为，此举将令开发者的成本大大降低。
不过，即使除碳成本有望降低，却未必是气候问题的最终解答，详见《【科技．未来】碳捕集及封存减缓暖化 质疑者：最大的道德灾难》。
上文节录自第115期《香港01》周报（2018年6月11日）《碳捕集与封存 全球暖化解药？》。