重點一次看：
1. 碳捕捉技術是指收集與封存二氧化碳的技術，目的是為減少溫室氣體之一的二氧化碳。
2. 現今對環境中碳的研究包含碳捕集方式、碳儲存方式以及碳儲存地點等。
3. 目前主要碳捕捉的技術有使用吸附劑的化學反應，如 CaO、KOH，也有使用裝置進行二氧化碳的吸收。
第一屆碳捕捉億元獎金競賽，開跑！
特斯拉公司創辦人馬斯克（Elon Musk）在二月八日宣布，將祭出一億美元（相當於 28 億新台幣）的獎金，頒給在四年內研發出最佳「碳捕捉技術」的人或團體，藉此鼓勵大家找到能有效捕捉大氣中二氧化碳的方法。
過度的溫室氣體在全球暖化扮演至關重要的角色，許多學者們投入研究如何降低產生溫室氣體的產生，而溫室氣體的成分，除了水氣，再來就是二氧化碳，因此如何收集、儲存空氣中的二氧化碳，就成為了當代重要的環境議題。
碳捕集與封存（Carbon capture and storage, CCS），指的是收集與儲存二氧化碳的技術，目前主要捕捉方式是使用石灰（CaO）或氫氧化鉀（KOH）與二氧化碳反應，並產生沉澱。
除了透過化學反應產生沉澱的方式之外，也有些科學家想找出可以「直接」捕捉空氣中二氧化碳的方法，就像濾網一樣，即使大氣中二氧化碳的濃度不高，我們也可以透過這些方法從大氣直接篩選出二氧化碳並儲存。
以 2019 年發表在 Energy & Environmental Science 的研究為例，來自麻省理工學院（MIT）的團隊開發出一種類似電池的裝置，可以透過充、放電來捕捉二氧化碳，注入空氣時，該裝置會開始充電，利用特殊材料製成的電極來吸附空氣中的二氧化碳；反之，放電時，電池便會釋出比較純、比較濃的二氧化碳。
這些是當前已經開發出來，或是正在研究的碳捕捉方法，而馬斯克希望透過高額獎金的懸賞，鼓勵各大科學家或是科研機構可以找到其他更有效率的捕捉方式。
從燃燒過程前中後下手，展開碳捕捉行動
以往碳捕捉技術大部分都應用在哪裡呢？在現今工業中，技術的部署多著眼於「排放大量二氧化碳」的地方，也就是火力發電廠！
在火力發電廠中，現階段使用的碳捕捉方法包括以下三種：
- 燃燒前處理（pre-combustion）：是指在燃料被燃燒「前」，將含有碳的化合物氣化並反應成二氧化碳，讓我們可以比較容易分離並儲存。
- 燃燒後處理（post-combustion）：從燃燒「後」的煙氣分離出二氧化碳，再由其他物質協助將之吸收。
- 富氧燃燒（oxyfuel）：在燃燒的過程中，使用過量的純氧來燃燒時，燃燒產生的物質就會變得更簡單，僅會產生水氣和二氧化碳，我們只需要降溫就可以凝結並排除水氣，直接儲存剩下的二氧化碳。
碳儲存：回歸大自然也能另有他用
二氧化碳的儲存也是一大課題，除了將其作為工業上的製程原料，學者們也討論如何儲存於「大自然」中，並不希望需如同核廢料的封裝儲存，這也是對大自然傷害較少的做法之一。
目前將二氧化碳儲存於自然的方法有數種，例如將二氧化碳注入已衰竭的油田後，不但可以封存二氧化碳，也可以驅散油田中的殘餘油，提高老油田的採收率。
注入衰竭的天然氣田也是儲存的方法之一，當我們將高壓二氧化碳注入天然氣田時，由於重力作用，分子量 44 的二氧化碳會下沉，並且推擠主要成分為甲烷、分子量 16 的天然氣，使得天然氣上移，進而提高天然氣的採收率。
此外，學者發現把二氧化碳注入深部鹹水層也是一種可行的解決辦法，由於深部鹹水層是相對封閉的流體系統，當二氧化碳被注入後，可逐漸溶於鹽水中而長期儲存，而且二氧化碳可以協助驅替液體中的礦產資源，像是鋰鹽、鉀鹽等等。
如果將二氧化碳注入煤層，二氧化碳可嵌入煤層中的孔洞，達到封存的效果，且煤層通常含有甲烷，因此二氧化碳也可以協助我們驅替甲烷並收集。
可惜的是，以上封存二氧化碳的做法成本都太高了，即使這些封存辦法可以增加能源的採收率，但是對對於石油、天然氣等礦產業者而言，寧願選擇其他價格更低廉的驅油的技術來提升衰竭油田的採收率，因此，在油田中使用二氧化碳驅油的技術並未被廣泛運用。
成本與效率問題仍待突破
總結以上，要拿到馬斯克的獎金並非易事，不僅要可執行，也要考慮到效率、成本的問題，在研發碳捕捉新技術的過程中，更需要需深入了解二氧化碳的物理性質、化學反應，才可以順利推演出適合的捕捉方式。
隨著溫室氣體持續被過度排放，各大企業也開始對環境改善做投資，無論是研究、贊助或是這次馬斯克舉辦的競賽，都將帶動其他人或企業對氣候變遷的關注。但或許在我們日常中節能減碳、工業製程上降低碳排放，這些根源的行動才是減緩全球暖化的最好良藥。
曾 德雄
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阿甫
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