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選對產品,兼顧生活品質與環境保護——《如何避免氣候災難》

天下雜誌出版_96
・2021/03/20 ・2984字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 567 ・九年級

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餐桌上的新口味——植物肉,不僅享受美味也減少碳排

全球大約飼養了 10 億頭牛,用於生產牛肉與乳製品,每年因牛群打嗝和放屁排出甲烷所造成的暖化效應,相當於 20 億噸二氧化碳,占全球總碳排的 4% 左右。 

打嗝放屁時釋出甲烷,是乳牛、綿羊、山羊、鹿與駱駝等反芻動物特有的問題。但還有另一個不分動物、造成溫室氣體排放的原因:糞便。

對於動物的排便、打嗝與放屁,我們有何對策呢?這個問題確實棘手。研究人員已想方設法來因應,譬如使用疫苗以減少牛腸道中甲烷生成菌的數量、培育產生較少碳排的牛隻、添加特殊飼料或藥物到牛的飲食。這些方法大多成效不彰。

不分動物、造成溫室氣體排放的原因:糞便。圖/Pexels

飲食力行純素的民眾,可能會提出另一項解決方案:我們根本不必嘗試這些減少碳排的方法,只要停止飼養牲畜就好。我能理解這項論點的吸引力,但不認為它符合現實。但我們可以在享受肉類美味的同時,減少吃動物肉的頻率。

選項之一是植物肉(plant-based meat),即經過各種方式加工以模仿肉味的植物產品。人造肉的品質相當不錯,只要調理得宜,完全可以取代牛絞肉。所有的人造肉都更為環保,因為所需的土地與用水少了很多,碳排放也能減量。此外,人造肉所需的穀物也較少,可以減少對食作物的壓力與肥料使用。一旦養在狹小籠子裡的牲畜數量減少,對於動物福利毋寧是一大助益。 

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然而,人造肉卻有高昂的綠色溢價。平均來說,牛絞肉的替代品成本高出 86%。隨著這些替代品的銷量增加,以及更多競爭對手進軍市場,我樂觀認為,它們最終會比動物肉來得便宜。

碗豆蛋白粉、水、葵花油,以及調合食用油(菜籽油、亞麻仁籽油、棕櫚油、葵花油、DHA海藻油)製成的植物肉。圖/Wikipedia

另一種方法類似植物肉,但不是將植物加工讓味道像牛肉,而是在實驗室中培養出肉類。名字有點不討喜,例如「細胞肉」、「培植肉」和「乾淨肉」,大約有二十多家新創公司正努力把人造肉引進市場,但產品可能要到 2020 年代中期才會出現在超市貨架上。 

記住,這並不是「假」肉。培植肉與任何兩條或四條腿的動物一樣,同樣具有脂肪、肌肉與肌腱,差別在於人造肉不是來自農場,而是在實驗室內所製造。科學家從活體動物身上取得部分細胞,先讓細胞自行繁殖,再催化成我們習慣食用的組織。整個過程幾乎不會排放溫室氣體,只需要提供實驗室所需的電力。這項方法的缺點是所費不貲,也不清楚究竟能降低多少成本。

最後,還有一種方法能減少糧食的碳排:減少浪費。在歐洲、工業化亞洲國家與撒哈拉沙漠以南的非洲國家,超過 20% 的糧食遭人丟棄、任其腐敗或單純被浪費。在美國,這個比例達到 40%。這對無法溫飽的人有失公平,更損害經濟與氣候。被浪費的食物腐敗後,會釋放的甲烷所導致的暖化相當於每年 33 億噸的二氧化碳。

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被浪費的食物腐敗後,會釋放的甲烷所導致的暖化相當於每年 33 億噸的二氧化碳。圖/Wikipedia

至關重要的解決之道是改變個人行為:珍惜現有的糧食。這件事我們可以藉助科技來幫忙。舉例來說,有兩家公司正在研發隱形的植物塗層,可以延長水果和蔬菜的保鮮期限;這類塗層不但可以食用,還完全不影響風味。另一家公司則開發出智能垃圾桶,利用影像識別技術來追蹤家戶或企業浪費了多少糧食,最後會產生一份報告,針對丟棄的糧食計算出成本與碳足跡。聽起來有侵犯穩私之虞,但確實能提供民眾更多資訊,做出更好的決策。

降溫新技術,保持涼爽又不加劇全球暖化的新選擇

說來諷刺,我們為了在暖化氣候中生存而使用空調,卻可能會使氣候變遷更加嚴重。

畢竟空調是靠電力運轉,所以隨著我們安裝的空調愈來愈多,就需要更多電力來運轉。事實上,國際能源署預估,到了 2050 年,全球降溫用電需求將成長為現在的三倍,相當於中國與印度現在的總用電量。 

國際能源署預估,到了 2050 年,全球降溫用電需求將成長為現在的三倍,相當於中國與印度現在的總用電量。 圖/Pexels

這對飽受熱浪之苦的民眾來說是好事,對氣候來說卻是壞事。在世界大部分地區,發電仍然屬於碳密集的過程,因此大樓所使用的空調、電燈、電腦等等一切電力,貢獻了將近 14% 的溫室氣體。 

由於空調極度依賴電力,很容易計算出冷氣的綠色溢價。想要讓空調設備去碳化,就需要先把電網去碳化。這也是我們需要在發電與儲電上有所突破的另一項原因。否則,碳排放量只會不斷增加,於是陷入惡性循環:住宅與辦公室愈來愈涼爽,氣候卻愈來愈暖化。 

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幸好,我們不必苦等這些突破問世,現在就採取行動,減少空調所需電量,從而降低冷氣產生的碳排。此舉完全沒有技術上的障礙,多數人只是未購買市場上最節能的空調罷了。根據國際能源署的數據,目前市面上一般空調設備只發揮應有節能效果的一半,僅有最節能機型的三分之一。 

窗(壁)型及箱型冷氣機、電冰箱能源效率分級標示圖檔色碼。圖/節能標章全球資訊網

主要原因是,消費者在挑選空調時,無法獲得完全透明的資訊。舉例來說,一台效能較低的空調可能比較便宜,但從長遠來看,因為消耗更多的電力,所以持有成本其實較高。然而,如果空調設備沒有明確的標示,消費者選購時可能無從得知(美國政府要求貼出節能標籤,但並非各國都這麼做)。另外,許多國家沒有為空調的效能設定最低標準。國際能源署就發現,只要制定政策解決這類問題,全球就可以將空調設備平均效能提高一倍,同時將本世紀中的冷氣能源需求成長降低 45%。 

不幸的是,空調的耗電量並非問題的唯一根源。空調設備內含的冷媒,又稱為含氟氣體 (F-gases),時間一久,空調老化和故障時,冷煤會一點一點地洩漏出來。如果你曾更換過汽車空調的冷卻液,肯定注意過這一點。含氟氣體是造成氣候變遷的強大因素。一個世紀以來,這些氣體造成的暖化程度,相當於等量二氧化碳的數千倍。如果你未曾聽聞,那是因為它們在溫室氣體的占比不高,只占美國碳排放量的 3%。 

然而,含氟氣體並沒有遭到漠視。2016 年,197 個國家的代表承諾,要在 2045 年前將含氟氣體的生產與使用減少 80% 以上。他們之所以能做出這樣的承諾,是因為各家公司都在開發新的降溫方式,改用危害較小的冷卻液替代含氟氣體。這些想法仍處於發展的初期,距離定價還為時過早,不過正是我們所需要的創新,也就是不加劇全球暖化又能保持涼爽。

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本文摘自《如何避免氣候災難》,2021年3月,天下雜誌。
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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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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

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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!  
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・2024/03/25 ・1389字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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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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