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2022-06-03

減碳催生新商機?馬斯克、比爾蓋茨爭相投入「碳捕集與封存」技術:是減碳良方,還是吸金手段?

  「碳中和」以往只被視為環保議題與政治口號,但隨著歐盟將於2026年對進口產品徵收碳關稅,加上Apple、Google等大企業也要求供應鏈必須符合溫室氣體排放規定,於是全球各地開始想方設法要減低碳排放;若果減排不成,就用「碳捕集與封存」技術,直接消除大氣中的二氧化碳,以抵銷本身的碳足跡。馬斯克、蓋茨、貝佐斯也看好碳捕捉,相繼涉足相關投資,讓此技術備受市場追捧,但同時也被環保人士質疑其成效。到底它是減碳的有效良方,還是商家的吸金手段呢?

 

全球最大碳封存工廠冰島啟動

 

  所謂「碳捕集與封存」(Carbon Capture and Storage,CCS),意指從碳排放源(如燃煤發電廠或工廠)釋出的廢氣中捕捉二氧化碳,接著把它永久封存在與大氣隔絕的地方,以免進入大氣層造成全球暖化,達到「負碳排」(Carbon Negative)的效果。

 

  直接從環境空氣中捕捉二氧化碳的技術,則稱為「直接空氣捕獲」(Direct Air Capture,DAC)。碳捕捉系統透過風扇抽取空氣,利用磁性海綿、泡沫等固體材料,又或是胺溶液等容易與二氧化碳反應的液體材料,吸收空氣中的碳,然後將它保存在地底。根據國際能源署的資料,2021年新設的碳捕捉設施多達97座,較2020年大增155%。

 

  2021年9月,全球最大型的CCS工廠Orca在冰島正式啟動,每年可封存4,000噸二氧化碳,相當於790輛車的年碳排放量。這座名字取自冰島語「Orka」(能源)的工廠,由瑞士Climeworks與冰島Carbfix初創公司聯合建立,前者負責收集大氣中的二氧化碳,後者則負責把二氧化碳封入地底。

 

全球最大的碳封存工廠Orca坐落於冰島Hellisheidi地熱公園,由瑞士初創Climeworks領導營運,每年可從大氣中消除4,000噸二氧化碳。(圖片來源:Climeworks官網)

在Orca工廠中,Carbfix負責把捕獲的二氧化碳溶解在水中,跟著將這種含碳水注入地底深處,讓它在自然礦化過程中轉化為石頭。(圖片來源:Carbfix官網)

 

  工廠內劃分為4區,每區設有2組外形近似貨櫃的空氣收集廂,內藏風扇與過濾器:將空氣吸入廂內後,空氣中的二氧化碳會吸附在過濾材料表面;當過濾器吸滿,系統就會關閉風扇,並將廂內溫度調高到攝氏 80至100度,讓過濾器釋放出高濃度的二氧化碳;接著,把二氧化碳與水混合,再注入到800至2,000公尺深的玄武岩層,經歷約2年的自然礦化後,便會凝固成碳酸鹽礦物,永久封存在石頭中。

 

Orca工廠由多個貨櫃大小的空氣收集廂堆疊而成,由鄰近的地熱發電廠供廠,完全依靠可再生能源運作。(圖片來源:Climeworks官網)

 

千里送碳再封入7,000呎地底

 

  除初創公司外,傳統能源企業也有跨足碳捕捉市場。2022年3月,石油生產商大陸資源(Continental Resources)宣布,投資2.5億美元(約19.5億港元)給碳捕捉公司Summit Carbon Solutions,共同創建美國最大型的CCS項目——從愛荷華州、內布拉斯加州、明尼蘇達州、北達科他州和南達科他州的31家乙醇工廠捕捉二氧化碳,跟著通過1,094公里的管道輸送到北達科他州,再封印在當地岩層。

 

Summit Carbon Solutions已在北達科他州鑽探了兩口地層探測井,以收集潛在碳封存地點的地質數據。(圖片來源:Summit Carbon Solutions官網)

 

  從管道傳送過來的二氧化碳會被儲存在地底7,000呎深、300呎厚的布羅姆溪砂岩層(Broom Creek)。此岩層的孔隙率很高,要向內裏注入二氧化碳很容易;岩層上方則存有一個不透水的岩石層,加上整座設施遠離地震斷層線,讓封存在此的二氧化碳變得易入難出。

 

  Summit Carbon Solutions將於2023年啟動管道建設,並在2024年執行首次二氧化碳注入。預計初期每年可封存800萬噸的二氧化碳,之後可望增加至每年1,400萬噸。

 

  不過,目前碳捕捉技術的最大問題是成本過高。植樹、風電的碳成本大概為每公噸3美元(約23.4港元),但根據Climeworks的資料,以碳捕捉方式從空氣中移除1噸二氧化碳,成本卻高達600美元(約4,680港元)。

 

  微軟創辦人比爾蓋茲便是以每噸600美元向Climeworks購買碳額度,以抵銷全家的碳足跡,每年開支達500萬美元(約3,900萬港元)。由此可見,碳捕捉真的太貴了!

 

藻類碳捕獲成本只需十二分一

 

  為解決高成本問題,英國初創公司Brilliant Planet研發出用藻類來實現CCS方案,只需以Climeworks十二分之一的成本,便可大規模進行碳捕捉。其實,藻類是一種比樹木更高效的碳捕獲生物,不但所有表面積皆可用在光合作用上,又無需浪費資源長出樹幹、樹枝、或根部,因此每年吸收的碳可以比熱帶雨林樹木多出30倍。

 

  Brilliant Planet先在沙漠海岸邊挖出大池塘,然後泵入離岸2至3公里處的上升流(Upwelling)海水。這種富含營養、溫度較低的海水可為藻類創造有利的生長條件。

 

Brilliant Planet的藻類碳捕捉方案已在阿曼、南非成功測試,團隊更在摩洛哥沿岸沙漠建立了面積達3公頃、全球最大的藻類繁殖場。(圖片來源:Brilliant Planet官網)

 

  接下來,研究團隊會在當地挑選最適合碳捕捉的藻類放進池內加以繁殖,並透過感測器、衛星影像、以及氣象資訊,監控藻類的生長變化與環境狀況;參照人工智能的分析結果,調控養分供給,提高繁殖速度,以填滿4個12,000平方公尺的池塘。

 

  當藻類吸飽碳後,利用細網過濾器將它們撈起,放在沙漠中曬乾。最後,把這些乾燥後的含碳藻類埋入沙漠地底1至4公尺作永久封存;至於剩下來的低碳海水,則會被放回海中,重新從大氣中吸收二氧化碳。

 

碳捕捉市場規模高達4兆美元

 

  現時Brilliant Planet已在全球沙漠沿岸找到50萬平方公里的適合土地,可供開設藻類養殖場,估計每年可捕捉與封存20億噸碳,足以抵銷全球人類每年碳排放量的5.5%以上。

 

  2022年4月,在豐田風投與Union Square Ventures領投下,該公司取得1,200萬美元(約9,360萬港元)的A輪融資,將用作興建30公頃的商業示範設施,以及1,000公頃的藻類繁殖工廠,預計每年可消除4萬噸二氧化碳,每噸成本可低至50到100美元(約390到780港元)。

 

  國際市調機構Research and Markets評估,2020年全球碳捕集與封存的市場規模達到28億美元(約218.4億港元),到2026年將攀升至49億美元(約382.2億港元)。

 

  美國能源巨擘埃克森美孚(Exxon Mobil)更大膽預測,及至2050年,CCS市場的規模有望成長到4兆美元(約31.2兆港元),相當於屆時全球石油和天然氣市場規模(6.5兆美元,約50.7兆港元)的6成左右。

 

3大超級富豪投入碳捕捉領域

 

  碳捕捉的市場潛力如此巨大,當然惹來不少大企業家的青睞。特斯拉(Tesla)創辦人伊隆·馬斯克(Elon Musk)推出的「XPRIZE除碳計劃」(XPRIZE Carbon Removal),祭出1億美元(約7.8億港元)獎金,向全球各路人馬徵求能消除二氧化碳的創新技術方案。該計劃已於2022年4月公布新一輪得獎結果,選出15隊贏家,各得100萬美元(約780萬港元)獎金。

 

盡管馬斯克拿出1億美元獎金,向全球募集除碳創新技術,又有經營電動車生產業務,但他一度推崇的比特幣,卻被視為增加碳排放的元凶之一,令其環保立場變得有點曖昧。(圖片來源:XPRIZE官網)

 

  微軟創始人比爾·蓋茨(Bill Gates)透過旗下的風險投資公司Breakthrough Energy Ventures,對英國政府的「綠能科技十大建設計劃」(Ten-Point Plan)投入2億英鎊(約19.6億港元),推動當地的DAC技術與綠色氫能發展;又積極投資多家碳捕捉初創公司,包括:Heirloom和Verdox等。

 

比爾·蓋茨在2021年出版的著作《如何避免氣候災難》(How to Avoid a Climate Disaster中表示,他認為植樹造林不值得投資,更直言植樹對氣候變遷的影響似乎被人誇大了。(圖片來源:翻攝Breakthrough Energy Ventures官方YouTube影片)

 

  亞馬遜(Amazon)創辦人傑夫·貝佐斯(Jeff Bezos)則出資100億美元(約780億港元)成立「貝佐斯地球基金會」(Bezos Earth Fund),資助科學家、非政府組織或環保人士,發展新的環保科技,舉辦與氣候變遷相關的保育活動。

 

貝佐斯地球基金會除投資綠色科技外,也有捐款給多個植樹組織,例如Eden Reforestation Projects、The Nature Conservancy等。惟Amazon網購平台背後的物流供應鏈卻造成大量碳排放,故此遭到環保人士非議。(圖片來源:Bezos Earth Fund官網)

 

碳捕捉、植樹造林可雙軌並行

 

  然而,3大科技巨頭的環保投資舉措,卻被環保人士質疑是用錯了力氣,可能只會空忙一場,因為他們提出的減碳計劃,大半是以發展新科技來消除碳排放,反而傳統的植樹造林方法僅佔極低比重。眾所周知,樹木是地球上最有效的碳捕捉工具之一,能夠藉由光合作用把二氧化碳變成氧氣。例如毛泡桐(Empress Tree),每年每英畝便可吸收103噸的二氧化碳。

 

  倫敦大學地球科學院教授戴夫瓦爾塔姆(Dave Waltham)直言,植樹是地球減碳的緊急救援手段,能為人類爭取更多時間進行永續發展部署。英國威廉王子亦公開表示,復育自然生態才是拯救地球的必要方法。

 

  綠能搜尋引擎Ecosia創辦人克里斯蒂安·克羅爾(Christian Kroll)更強調,沒有任何科技可以取代樹木在減碳上的角色,所以他把Ecosia的8成利潤捐給植樹組織。他認為,馬斯克、蓋茨、貝佐斯在應對全球暖化上該放棄對科技的執迷,轉而把心力投放在樹林復育。

 

  不過,聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的調查報告指出,單靠減少碳排量實不足以達到碳中和,必須在碳捕捉技術的協助下,才能有效遏制全球暖化。IPCC警告,如要大氣溫度維持在不超過工業革命前攝氏2度或以下的水平,務必在2050年前每年除碳100億噸;否則的話,極端氣候衝擊只會加劇。由是之故,無論是樹林復育、抑或碳捕集與封存,當下都是不可偏廢的減碳方式。

 

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