碳封存是臺灣淨零解方之一，如何兼顧環境及社會、經濟的需求？

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碳封存是臺灣淨零解方之一，如何兼顧環境及社會、經濟的需求？

人類使用的能源與資源，許多都與碳息息相關，例如火力發電、鋼鐵、水泥與石化產業都會產生二氧化碳。如果想要減少人類對環境的影響，降低二氧化碳的人為排放是重要方向，不過應運而生的「碳封存」（carbon storage）技術，是否適合臺灣呢？

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從開採石油的工法，到淨零碳排放的一環

簡單來說，碳封存就是完成碳的循環，讓原先從地下產出的碳（碳氫化合物，例如石油或天然氣），透過工程方法讓碳（二氧化碳）再回到地層深處。重回地底的碳，會由於各種因素變成不具移動性，甚至是完全固定；當所封存的碳轉變為不再移動，就不會對地表生態圈造成影響。 任職於國立成功大學資源工程學系的謝秉志教授，專精於石油工程及碳封存領域。他解釋，碳封存其實並非新科技，石油工程業早在 1970 年代便將二氧化碳注入地底的油田，輔助開採石油。 碳封存的角色歷來經過明顯變化。最初應用於石油工業開採石油，後來在減碳的浪潮下，成為減少人為碳排的減碳工程之一。隨著全世界設立「淨零排放」的長期目標，又成為淨零整體考量中的一環。 謝秉志教授指出，碳封存的目的不是為化石燃料產業續命，而是在能源轉型的過程中，扮演過渡期間的減碳工具，想認識碳封存的意義，必須更全面思考整個產業流程。 以目前排碳壓力最大的發電業為例，要減少碳排放，首先是要最大化使用再生能源，以降低火力發電所佔比例。在邁向 100％ 再生能源電力的過渡期間，可以用排碳較低的天然氣取代煤炭，進行降碳，燃料的轉換能大幅降低排碳量。而在能源轉型的過渡期間，如果仍要達成碳中和，最後再思考從排碳的源頭下手，實施「碳捕捉」（carbon capture），減少人為排放的二氧化碳向大氣釋放，並透過碳的再利用（utilization）以及封存，讓火力發電廠變成碳中和設施，達成去碳電力的終極目標。 碳封存的定位及效果，該投入多少資源，都要和其他因素一起考量。謝秉志教授舉例，如果臺灣百分之百電力以綠能發電，不使用火力發電之下，就不會用到碳封存（可視為火力發電的一種去碳環保設施）。從另一個角度來看，碳封存是能源轉型的過渡期間，一項協助碳中和的措施。

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將二氧化碳送進地底，再由大自然後續工作

碳封存身為產業減碳鏈的最後一步，臺灣適合發展嗎？臺灣本土的石油、天然氣蘊藏量雖然很有限，不過謝秉志教授表示，臺灣的地質條件其實非常適合碳封存，特別是臺灣西部海域的臺西盆地。 一般人想到的二氧化碳，或許是一種看不見的氣體、溶解在汽水中的氣泡，或是固態的乾冰。要將二氧化碳進行封存，難道是先變成乾冰再埋起來嗎？事實上包含二氧化碳在內，大自然的物質都會受到壓力、溫度，以及周遭環境的影響。人類可以利用自然法則，引導二氧化碳到合適的地下空間，再由大自然完成後續工作。 對二氧化碳施加壓力，推向地底幾公里深處，就像是頭上累積愈來愈多重量，二氧化碳很自然的會面臨愈來愈高的溫度與壓力，在地下深度 800 公尺以下會開始形成「超臨界」狀態。其密度類似液體，謝秉志教授形容可以想像是一種很輕的油；但是其移動能力又類似氣體，能夠穿過孔隙，充滿地下的孔隙空間。 假如地底有一層地層（通常是砂岩層），適合超臨界二氧化碳存放，上面的地質條件（通常是頁岩層）又能很有效的阻止二氧化碳穿透回到地表，便會是理想的碳封存空間。 另外，地底所封存的二氧化碳不會永遠都是流動的超臨界狀態，它會與地層中原始的地層水以及地層岩石中的礦物起化學反應。二氧化碳會溶解、離子化、並跟地層岩石礦物作用後變成碳酸鹽類礦物，例如碳酸鈣，也就是常見的石灰石。一旦二氧化碳轉化為石灰石，便形成穩定的固體，不會再回到地表與大氣中。

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謹慎操作，確保安全無虞

臺灣的西部適合碳封存，為什麼東部不適合？謝秉志教授解釋，臺灣東部以變質岩為主，例如民眾熟悉的建材大理岩，質地緻密，假如沒有裂隙，原狀根本不會有孔隙，而孔隙空間是讓二氧化碳封存的空間。西部的地質截然不同，常見充斥孔隙的沉積岩，二氧化碳容易注入，也有很大的空間可以封存。 除此之外，臺灣多數排碳源頭，發電廠、工廠與工業設施多半位於西部，距離碳封存場地近，不用運輸太遠。 把大量二氧化碳送進地底安全嗎？有什麼注意事項？謝秉志教授說明，臺灣的地下地層廣度很大，孔隙空間豐富，所封存的二氧化碳只會佔整體可利用空間的幾個百分比，因此不會累積太高的壓力。 誘發地震的風險方面，透過良好的工程管理也可以避免。事實上在國際間，並沒有因為碳封存而誘發地震的傷害案例。良好的工程管理是在操作上，一個封存地層中的同一個井內，不要一次注入太多二氧化碳，而是選擇有一定距離的多處地點，各自有限量的注入。 另外，碳封存最重要的是不能影響地下水（可飲用水）資源。地下水的深度最多在四、五百公尺以內，碳封存則是將二氧化碳送到數公里深處，兩者之間有很多頁岩層阻擋，所以不會有接觸的機會。 其實幾公里深的地層裡，也有原生的地層水存在，但是不同於地下水是可供飲用、灌溉的淡水，它們是類似海水的鹽水。深入地底的二氧化碳，很多都會溶於地層中的鹽水。碳封存運作時，切莫不可擾亂兩者！

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臺灣西部海域是碳封存潛力位址

臺灣土地面積有限，人口眾多。謝秉志教授認為，比起目前的陸域，在臺灣西部海域進行碳封存的潛力更高。在陸域實施碳封存，也許地表操作場域的鄰近居民會感到壓力，較為擔心。海域相對來說，影響居民的程度少很多。 臺灣西部數公里深處的沉積岩地質，從陸地到海洋是延續的；所謂「海域」其實和海水無關，而是將二氧化碳送往海床之下幾公里深的地層中存放。由於地層傾斜的自然因素，在臺灣近海海域進行碳封存操作，二氧化碳會緩緩自行向西移動，遠離臺灣陸域的民眾。 除了傳統的作法，近來碳封存又有許多新的嘗試方向。例如直接從空氣捕捉後再進行碳封存，這樣可以達成負碳（carbon negative）的目的；或是結合生質能的使用，形成另一類生質能負碳科技。「負碳」的概念是直接減少大氣中的二氧化碳濃度。然而，這些嘗試的效果，也還有待時間驗證。 謝秉志教授強調，碳封存有工程、經濟、社會等不同面向的考量，目前在工程面相對成熟，能不能讓這項減碳科技有直接的效果，還是需要提高經濟面的誘因，更重要的是讓民眾更清楚其中意義，也不要產生誤會。若經濟補助效益不強，社會大眾也多有疑慮，碳封存仍然難有蓬勃發展的機會。