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碳交易 VS. 碳税:該選擇多花錢買排碳權力,還是排了碳再多花錢?——《氣候賭局》

PanSci_96
・2020/03/24 ・2921字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 562 ・九年級

  • 作者/威廉.諾德豪斯(William Nordhaus);譯者/劉道捷

碳交易和碳稅的經濟效益相同

拿碳交易和碳稅兩種體制來比較,會有什麼結果?大部分人都會驚訝地發現,兩者基本上相同;也就是說,在理想化的情況下,兩者對減排、碳價、消費者和經濟效益的影響相同。大家可能力辯何者較好,但是兩者都會藉著提高碳排放的價格,強力激勵消費者和企業減少二氧化碳排放量。

碳稅和碳交易都可以激勵消費者或廠商降低碳排放量。圖/pixabay

下例可以顯示兩者的相似之處。假設美國每年不受管制的二氧化碳排放量為 50 億噸,然後美國通過碳交易立法,要把排放量限制為 40 億噸,方法是要拍賣 40 億噸的排放許可證。接著許可證的交易會出現,以便大家用最符合經濟效益的方式減排。

因為減排的成本高昂,許可證的價格會漲到等於減排最後一噸的成本。假設減排最後一噸二氧化碳的成本為 25 美元,許可證的價格就會漲到每噸 25 美元,因為這個價格正是排放者漠視減排和購買許可證成本有沒有差異的分野。從企業經營的角度來看,購買一噸二氧化碳排放權的成本就是 25 美元。

現在假設美國對二氧化碳課徵每噸 25 美元的稅。以這種稅率來說,企業會發現,減排 10 億噸將合乎經濟效益;從個別企業的立場來看,在兩種情況中,在大氣層增加一噸二氧化碳的價格,都是每噸 25 美元,因此企業在兩種狀況中的行為會相同。

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在第一種狀況中,會繳納 25 美元的稅款,以便排放一噸;在另一種情況中,會以每噸 25 美元的價格,購買許可證。碳交易體制與碳稅的排放量及二氧化碳價格完全相同,唯一的差別是,在其中一種狀況中,政府運用以市場為基礎的「量化」管制;在另一種情況中,政府採用課稅的形式,實施「價格」管制。

最後,企業付出 1000 億美元(40 億噸 × 25 美元)排放 40 億噸的二氧化碳。在第一種狀況中,企業繳納 1000 億美元的稅;在第二種狀況中,企業花 1000 億美元購買許可證。政府在兩種情況中,都得到 1000 億美元的歲入。總量管制與排放交易的運作方式就像空汙稅一樣。

碳稅和碳交易的差異:錢究竟進了誰的口袋?

一旦我們從理想化的分析轉向現實狀況,重大差異就出現了。經濟學家通常傾向偏愛碳稅,談判人員和環境專家卻偏愛碳交易,下面是其中若干主要考慮因素。

擁護碳稅的人指出,稅法是成熟而普遍的政策制度,每個國家都利用稅制,都有行政稅制、稅務人員、稅務律師和稅務法院。國家需要歲入,而且其實很多國家今天都要面對龐大的財政赤字。相形之下,大部分國家在碳交易制度方面的經驗有限,而且幾乎沒有國際經驗。

歐盟的二氧化碳許可證價格波動。圖/寶鼎出版提供

有一個相關的論點指出,量化限制會在訂定排放量目標的方法中,造成市場價格劇烈波動。和歐洲制度有關的上圖,就可以看到這種情形。請注意 2008 年內的價格起伏有多麽激烈,在幾個月內狂跌了將近 75%。

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波動性會增加,是因為許可證的供需對許可證的價格不敏感。高水準的波動性在經濟上的代價很高,還會對民間部門的決策者發送不一致的信號。碳稅顯然會傳達一致的價格信號,年度和年度之間、甚至不同的日子之間,不會有這麼瘋狂的變化。

標準碳交易制度和碳稅之間,有一個重大差異,就是跟誰繳交稅款和誰收到稅收有關。

歷史上,碳交易計畫中的准證和許可證,都是免費發放給受到管制的公司。例如,根據美國 1990 年的二氧化硫計畫,幾乎所有排放許可證都是免費分配,發給即將受到管制、而且一向都是重大排放來源的電力公司和企業。許可證是寶貴的資產,免費分配有助於降低受管制公司在政治上的反對。

同樣地,在歐洲實施碳交易計畫初期,許可證也是免費分配給企業。經濟學家發現,免費分配排放量許可證的做法令人反感,因為這樣是浪費財政資源,不見得能夠抵銷排放量限制對企業獲利的衝擊。

如果實施碳稅,寶貴的收入會進入政府口袋,可以用來回饋消費者,或購買重要的共同商品。現在有些碳交易提案規定政府必須拍賣許可證,有了拍賣的做法後,兩種制度的財政衝擊就會相同。

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碳交易制度的政治吸引力

和碳交易制度相比,碳稅有兩大缺點。

一是碳稅下的排放量不確定,如果我們制定每噸 25 美元的全面性碳稅,我們應該不會知道實際上的排放量。如果我們確實知道排放量的危險水準何在,這一點會是碳稅的重大缺點,因此這就是兩者之間真正不同的地方。

在碳交易體制下,碳價會波動,二氧化碳排放量卻恒常不變;在碳稅的制度下,排放量會波動,價格會穩定下來,表示除非碳稅能夠定期變化,否則不能自動確保地球,留在「人為干預氣候系統危險」中安全的一面。

碳交易制度的擁護者主張,碳交易比碳稅更持久、穩定。圖/pexels

擁護者提出更進一步的論點,就是碳交易制度具有比較大的政治吸引力,也比較能夠耐久。原因之一是:因為加強管制而利益受損的產業團體政治反對派,已經遭到免費分配的許可證收買。事實上,免費許可證的價值似乎遠超過因為加強管制而喪失的利潤。如果政府改採拍賣許可證的方法,發自碳交易中的政治凝聚力應該會消失。

最後一個政治性的論調是,要推出租稅很難,要減稅卻很容易。科學家或許會說服政府,推出高稅率的碳稅,向企業界發出開始從事低碳投資的強烈信號。但是如果政治風向改變,下一任政府可能推翻這種政策,撤銷這種稅項。從某個角度來看,如果碳稅陷入政黨政治鬥爭的困境,上段圖中的價格波動,可能會被政治動盪取代。

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管制的歷史顯示,環境法規都有比較高的耐久力量,而且通常不會遭到推翻。1990 年,美國國會推出加強管制二氧化硫排放的法規,即使後來美國出現重大政治變化,排放標準還是沒有出現明顯變化。因此,很多分析師認為,碳交易政策的管制方法應該會更耐久,更有機會成為可靠的長期政策。

所以,碳稅和碳交易哪種好?

說了這麼多,碳稅和碳交易到底哪種比較好用?圖/giphy

我衡量這些爭論後,得出什麼結論呢?我的第一個選擇是……任何一種方法都好!最重要的目標是提高二氧化碳和其他溫室氣體的排放價格。很多國家可能發現,用碳交易制度比較容易提高價格,達成目標;要是配合拍賣的話,更是如此。

其他國家可能發現,國家需要穩定、可靠的收入來源,因而傾向開徵碳稅,我會為這些國家鼓掌。就像我在本書第 21 章探討各種方法時強調的一樣,任一種方法都遠勝過其他方法,因此我們必須把焦點放在提高溫室氣體價格的目標,不要讓差異妨礙了有效的政策。

如果有人逼問我,強迫我選擇,我會承認碳稅的經濟論點具有吸引力,跟歲入、波動性、透明度和可預測性有關的部分尤其如此。因此,如果有什麼國家真的無法決定時,我會建議他們採用碳稅制度。

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然而,如果有些國家像美國一樣,十分厭惡新的稅項,卻能夠容忍碳交易制度,尤其是容忍附有拍賣許可證的制度,這樣一定勝過容許氣候變遷不受約束,也一定勝過依靠無效的替代方法。

——本文摘自《氣候賭局:延緩氣候變遷 vs.風險與不確定性,經濟學能拿全球暖化怎麼辦?》,2019 年 11 月,寶鼎出版

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

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圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

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就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

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圖片來源:shutterstock

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

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解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

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參考資料

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溫室效應有救了?把二氧化碳埋進地底吧!  
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/03/25 ・1389字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 台灣中油股份有限公司 委託,泛科學企劃執行。 

近年全球對於氣候變遷的關注日益增加,各國紛紛宣布淨零排放(Net Zero Emissions)的目標,聯手應對氣候變遷所帶來的挑戰。淨零排放是指將全球人為排放的溫室氣體量和人為移除的量相抵銷後為零。而「碳捕存再利用技術(Carbon Capture Utilization and Storage,簡稱 CCUS)」技術被視為達成淨零重要的措施之一。 

CCUS 示意圖。圖/INPEX CCS and CCUS Business Introduction Video 2022 

「碳捕存再利用技術 CCUS」是什麼? 

CCUS 技術可以有效地將二氧化碳從大氣中捕捉並封存,進而減少溫室氣體的排放。CCUS 包含捕捉、運輸、封存或再利用三個階段,也就是將二氧化碳抓下來,並且存起來或是轉換成其他有價值的化學原料。關於如何捕捉二氧化碳,可以參考我們先前拍的影片《減碳速度太慢?現在已經能主動把二氧化碳抓下來!?抓下來的二氧化碳又去了哪裡?》。 

至於捉下二氧化碳之後,該存放在哪裡呢?科學家們看上一個經過數千萬年驗證、最適合儲存的地方——地底。沒錯,地底可不只有石頭跟蜥蜴人,只要這些石頭中存在孔隙,就可以儲存氣體或液體。最常見的就是天然氣與石油。現在,我們只要將二氧化碳儲存到這些孔隙就好。 

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封存的地質條件也很簡單,第一,要有一層擁有良好空隙率及滲透性的「儲集層」,通常是砂岩。第二,有一層緻密、不透水且幾乎無孔隙的岩石,用來阻擋儲集層的氣體向上逸散的「蓋層」,常見的是頁岩。只要儲集層在下,蓋層在上,就是一個理想的儲存環境。 

臺灣哪裡適合地質封存? 

臺灣由東往西,從西部麓山帶、西部平原、濱海到臺灣海峽,都有深度達 10 公里的廣大沉積層,並且砂岩與頁岩交替出現,可說是良好的儲氣構造。 

至於臺灣適合封存二氧化碳的地點,有個很直接的作法,就是參考石油、天然氣的儲存場域就好,也就是所謂的「枯竭油氣層」。將開採過的天然氣或石油的空間,重新拿來儲存二氧化碳。而臺灣的油氣田,主要集中在西部的苗栗與臺南一帶,在 1959~2016 年,累計產了 500 億立方公尺的天然氣,和超過 500 萬公秉的凝結油。 

臺灣油氣田位置圖。圖/《科學發展》2017 年 6 月第 534 期
鐵砧山每年封存 10 萬噸二氧化碳(相當於通霄鎮 1/3 人口一年的二氧化碳排放量)。圖/台灣中油

而至今這些枯竭油氣田,適合來做二氧化碳的封存。例如苗栗縣通霄鎮的鐵砧山是臺灣目前陸上發現最大的油氣田,不只是封閉型背斜構造,更擁有厚實緻密的緻密蓋岩層。在原有油氣田枯竭後,從民國 77 年開始轉為天然氣儲氣窖利用原始天然氣儲層調節北部用氣的方式,已持續超過 35 年。因此中油也正規劃在鐵砧山氣田選擇合適的蓋層和鹽水層,進行小規模的二氧化碳注入,作為全國首座碳封存的示範場址。並同時進行多面向的長期監測,驗證二氧化碳封存的可行性與安全性。 

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