國立成功大學LOGO

碳中和與資源工程教育

文/向性一教授

  為因應 2021 年 COP 26 格拉斯哥氣候協議,加上 2022 年 COP27 夏姆錫克施行計畫,敦促各國強化減量目標,我國擬將 2030 年減碳目標由相較於基期 2005 年減少 20%,提高至 24%±1%,以降低 2050 年達到淨零排放之壓力。

  國發會為加速我國減碳腳步,將透過於「十二項關鍵戰略」之投入,促成產業及生活的轉型,最大化 2030 年前的減碳成果。根據統計碳排放總量 55% 來自能源,45% 與產品製造有關。而在產品製造相關項目中,食物、鋼鐵、水泥、塑膠、鋁等5類產品碳排占 68%。55% 來自能源的碳排放需透過新興能源及減碳技術等方法減少。
  前瞻新興能源及減碳技術部分,政府將布局氫能、地熱、海洋能、生質能等再生能源領域,以多元化綠色再生能源取代目前之石化能源。同時政府也投入自然碳匯及負排放技術的研發,擬透過森林、土壤及海洋等自然管道,與碳捕捉及封存技術(CCS),抵銷難以削減之碳排量。而其餘與產品製造有關之 45%,則必須仰賴循環經濟才能達成淨零排放。這說明減碳前期主要是靠再生能源導入及使用循環經濟,後期則主要藉由負碳技術 -CCS 來進一步減少碳排。

  其中新興能源技術中之地熱能方面,因台灣位處於環太平洋火山地震帶,和同屬此區的日本、菲律賓和美國西岸,皆擁有良好的地熱發電地理優勢。
台灣地熱潛力預估高達 33GW,相當於 6 座台中火力發電廠之發電電力,與風力及太陽能發電相比,具有較佳之供電穩定性,可以做為基載電力使用,甚至可以透過與智慧電網搭配,在短時間達到供應大量尖載用電的調配操作。預計 2030 年地熱發電量要達到 56-192 MW,因此地熱發電將會成為台灣綠色新興能源發展的關鍵一步,也是邁向 2050 淨零排放目標非常重要的一環。

  台灣為一資源進口之國家,每年約要消耗近 3 億 4 千萬公噸的原物料,約有 72.44% 的資源仰賴進口,此外實際消費量 2.7 億公噸,平均每人每年消耗 11.57 公噸,而產出的廢棄物約有 3 千萬公噸。因此如何讓物料能夠循環利用,實現可持續的工業發展,循環經濟將是我們必須努力的目標。
循環經濟與以往之線性經濟不同,其重視資源循環、減少廢棄物,可透過產品設計、物流優化、鼓勵回收等方式,讓每項資源的副產品或損壞的商品,都能重新進入產品的迴圈中(內循環),或成為其他產品的新原料(外循環)。除了更環保之外,也能降低生產成本,幫助企業與資源共生,進而達到永續經營的目的,也是唯一可降低因產品製造所產生碳排之方法。

  碳捕捉及封存技術(CCS)是從大量排放二氧化碳之發電廠及工廠等,甚至直接從空氣中捕集二氧化碳,儲存於地質結構中,被認為是最有潛力實現氣候變化之目標、除提供低碳熱能和電力外,在工業脫碳方面也將發揮關鍵作用,將會是後期減碳之關鍵技術。目前全球已有許多 CCS 示範案例,目前政府也規劃 2030 年透過台電台中電廠碳捕集及碳封存試驗、中油苗栗鐵砧山碳封存試驗,合計每年約捕抓及封存 1 百萬噸 CO2。

  儘管有這種廣泛的共識和技術上的成熟,但目前的部署規模仍與幾年前大家的預期相將甚遠。台灣西部濱海一帶有良好的頁岩蓋層及沙岩儲集層的沉積岩層組合,厚度達 5,000 公尺以上,據估計有超過百億公噸的封存潛能。此外,陸域的 14 處油氣構造若改為二氧化碳地質封存之用,估計也約有 28 億公噸的儲存量,若把其上方的鹽水層也納入估算,則封存潛能更大。以上顯示台灣之地質構造將可為台灣帶來極大之 CCS 商機。

  國立成功大學資源工程學系為獨特之跨院與跨系領域整合科系,與碳中和r技術之關聯性密切,所研究之資源課題,包括:地下固體(礦產)、流體(地下水、石油、天然氣)、與空間資源(地質結構)及再生資源等。
前三者屬於天然資源,而再生資源則屬於由產業所產生之循環資源。將原有之地質工程、地球資訊系統、石油及天然氣工程技術應用在替代能源生產(特別是地熱發電)、核能(低放射物處理、固化)、二氧化碳地質封存技術及安全監測上。也將礦物科學及資源處理技術應用在新興能源技術、資源再生利用及循環經濟上,特別是無機材料及粒料等資源循環,已有耀眼之研究成果。未來也將繼續培養學生具備進入社會職場所需專長,承擔 2050 淨零排放之挑戰,化危機為轉機及商機。