黃嘉蕙、侯學宏 / 台灣綜合研究院研究二所
欲達成將地球暖化控制在1.5˚C內之目標，全球發起許多減碳或綠能的行動倡議，國際大廠提出綠色供應鏈，進而要求旗下供應鏈廠商一同參與，因此如何因應氣候變遷，將成為國際競爭力之關鍵。未來石化業可透過碳捕獲和儲存(CCS)、自熱式蒸汽重組(ATR)等技術來實施減碳或零碳之目標；但相較於現行傳統製程而言，低碳技術成本高出許多。減碳效益方面，CCS可減排近90%，如果搭配使用乙烷進料裂解與ATR設備則可進一步減排達近94%，2050年平均成本約$775；使用電力裂解減碳潛力為97%，但能否大規模實行受綠電影響，未來綠電的布建及供應不確定因素仍高，2050年平均成本約$831；生質進料減碳潛力最高可達100%，但由於生質料源供應量有限且價格較高，Bloomberg預測即使至2050年生質進料生產高價值化學品(HVC)，成本降低幅度仍有限，2050年平均成本約$1,279。
【內文精選】
國際石化廠減碳措施
1. 德國BASF減碳措施
國際石化大廠BASF為石化產業龍頭，對於低碳轉型也早有準備，其承諾2030年碳排量將從2018年之21.9百萬噸減少25%至16.4百萬噸，並於2050年達成淨零碳排之目標（圖一）。
圖一、BASF於2030年至2050年之減碳目標
為實現低碳轉型，BASF實行多項減碳或低碳轉型措施，除使用綠色或循環新材料外，實行改進現有工廠製程、增加再生能源使用比例及發展CCUS等措施。於綠色或循環新材料方面，BASF正積極研發與實施之技術與做法包含以下項目。
(1) 生產無碳甲醇
甲醇(Methanel)是石化業的重要原料，也可做為燃料使用，為應用廣泛之基礎化學品。甲醇使用合成氣生產，BASF新技術中，合成氣係透過天然氣或沼氣部分氧化產生。而甲醇合成和蒸餾製程中，由於甲烷(Methane)、一氧化碳、二氧化碳和氫氣組成的廢氣流在富氧燃燒過程中被焚燒，會產生少量的煙氣，此煙氣為製程中二氧化碳最大的排放源。若利用BASF商業化的OASE®技術對煙氣進行洗滌，則可完全回收CO2，並確保CO2中所含的碳不流失，能再送回甲醇合成製程中回收再利用，但仍需要使用額外的氫氣，而額外的氫氣則可使用零碳排之甲烷熱裂解技術所製得之氫氣。
綜上所述，BASF透過新技術，使用合成氣生產之純甲醇，並配合BASF OASE®技術及零碳排之甲烷熱裂解技術製氫，過程中將不會產生任何CO2排放，可產出無碳甲醇。
石化製程減碳技術減碳潛力與成本分析
2. 石化製程減碳潛力及技術成本分析
為達到減碳目標，石化業者積極透過進料改變、製程改善、提高效能、低碳化學品生產、結合低碳能源的新製程，或是捕捉生產所排放之CO2等措施，以降低生產中的碳排放。
(1) 蒸汽裂解+CCS
於蒸汽裂解製程中搭配碳捕捉儲存(CCS)，捕捉燃燒後煙道氣中的CO2，二氧化碳氣體捕捉技術包括物理性或化學性吸收、物理性或化學性吸附、無機與有機或混成薄膜，以及生物固碳或冷凍。
碳捕捉成本因捕集技術和排放源而異，包括捕捉、運輸與封存成本，現階段技術障礙主要來自於二氧化碳運送及封存技術尚未成熟。另外，成本也會因地區而異，據Bloomberg估計，2050年時中國輕油製程資本支出將較沙烏地阿拉伯的乙烷製程高，但中國CCS技術成本將遠低於沙烏地阿拉伯。2050年各國處理每噸CO2成本分別為中國$80、美國$95、德國及沙烏地阿拉伯$116。
(4) 使用生質輕油
生質輕油(Bio-naphtha)是以植物油廢棄物、剩餘油分等製成，相較石油來源的輕油，使用生質輕油可望大幅削減塑膠製品在整體生命週期產生之二氧化碳，生產HVC搭配生質輕油作為進料使用，Bloomberg估計減碳潛力最高可達100%。欲使用生質輕油達到淨零排放，以不同技術生產每噸HVC所需之生質輕油比例各有不同，具體如圖七所示。
圖七、淨零情境下生產HVC所需之輕油量(製程別)
(5) 小結
未來石化產業可透過碳捕獲和儲存(CCS)、電力化、使用生質材料、自熱式蒸汽重組(ATR)等技術來達成減碳或零碳之目標，但幾乎所有減碳技術都比傳統生產製程更昂貴，且皆仍存在採用障礙 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》437期，更多資料請見下方附檔。