2

19
2

文字

分享

2
19
2

馬斯克:找出最佳碳捕捉技術,你就是一億美金得主!——談談碳捕捉與碳儲存

關關
・2021/04/10 ・2424字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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。

當前世界首富、SpaceX 與特斯拉公司共同創辦人馬斯克(Elon Musk)懸賞巨額獎金徵求最佳碳捕捉技術。圖/wikimedia

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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
現今工業中,碳捕捉技術部署多著眼於排放大量二氧化碳的工廠如火力發電廠。圖/Pixabay

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。

將二氧化碳注入衰竭的油田或天然氣田,也是碳儲存方法之一。圖/Pixabay

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。

資料來源:

  1. 【氣候變遷Q&A】(13) 什麼是碳捕捉與封存技術?碳捕集技術的主要形式?
  2. 充放電之間,也能輕鬆捕獲二氧化碳
  3. Carbon capture and storage

延伸閲讀:

  1. 離減緩氣候變遷更近一步?新技術可望讓碳捕捉成本大幅下降
  2. 好大的空氣清淨機呀—專訪工研院鈣迴路碳捕捉技術團隊
  3. 碳封存,是逆天而行的工程神話,還是順應自然的科學奇觀?

文章難易度
所有討論 2

14

9
1

文字

分享

14
9
1

陰謀論大徵集!你聽過哪些陰謀論?【科科齊打交】

stage_96
・2021/05/03 ・605字 ・閱讀時間約 1 分鐘

S編按:【科科齊打交】是我們希望與大家一起進行的對話形式,期待在討論的過程中,我們能離知識更近一些。

在製作《Pan-pan-Panspiracy 一切都是泛科學的陰謀》專題時,我們蒐集到了不少陰謀論,But!這還不夠!我們想要更多!親愛的科夥伴們,快來貢獻你們聽過的陰謀論吧!

所以說,什麼是陰謀論?

所謂陰謀論,顧名思義,背後得有「陰謀」。

在面對一些重大事件或現象時,有些人會用「邪惡力量」、「邪惡集團」去解釋,假定一切背後存在秘密的利益糾葛或政治動機。

這些說法存在一大特點,那就是「低證偽性」,它們聽起來好像有那麼一回事、很容易讓人相信,卻又缺乏實際證據,可以確認究竟是真是假,也因此每次試圖闢謠時,都會落入證據不足,誰也沒辦法說服誰的窘境。

獻上你的陰謀論吧!換你說說看!

聽起來是不是有點熟悉呢?以下這些陰謀論,你或許也有聽過:登月是假的,人類從來沒有上過月球;51 區裡面藏有外星人,是美國政府進行的秘密實驗;從外星來的蜥蜴人偷偷控制著世界……

你還能說出哪些陰謀論?有沒有什麼秘辛,是我們沒聽過的呢?

如果你有超吸引人的陰謀論故事,或是期待我們解密哪個經典陰謀論,都趕快留言告訴我們吧!

文章難易度
所有討論 14
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策