DAC產業的挑戰與展望

 

刊登日期:2025/1/5
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尤水輝 / 工研院產科國際所
 
直接空氣捕捉(DAC)屬於可以直接降低大氣中二氧化碳濃度的負碳技術,具有降低溫室效應與減緩氣候變遷的巨大潛力,各國為了達成自身的淨零排放目標,預計將會擴大相關DAC推動的政策與措施。此外,DAC技術所能取得的碳移除信用額度,在碳定價逐漸上升的情況下具有龐大的商機,預期將帶動更多大型企業投資DAC產業。然而目前DAC技術具有高資金需求、高能耗需求與高用水需求等門檻需要克服,將是未來產業技術發展的重點方向。
 
【內文精選】
前 言
CCUS與DAC同屬利用工程技術捕捉CO2的碳捕存技術,兩者最大的差異是CO2的來源。CCUS是捕捉固定排放源,如燃煤與燃氣等火力發電廠,與鋼鐵業、水泥業、化工業等高碳排產業工廠所排放之廢氣中的CO2,其濃度通常在10%以上,部分產業甚至可高達80%。
 
CO2捕存技術價值鏈運作成本如圖二所示,以CCUS與DAC而言,成本差異最大的部分在於碳捕捉的成本,至於運輸與封存所需的成本差異不大。就CO2運輸而言,其成本隨著運輸規模、類型與距離變化,以陸上運輸所需的平均成本最低。而碳封存成本則與封存場域類型及規模相關,由於離岸封存需要進行海上鑽探,或是必須採用水平定向鑽井(Horizontal Directional Drilling; HDD)技術,因此需要投入較高的資金。碳捕捉成本則與產業類型以及CO2濃度相關,一般而言,CO2濃度越高的捕捉成本就越低,廢氣成分越單純的捕捉成本也越低;因為天然氣處理具有較高的CO2濃度與相對單純的氣體組成,其碳捕捉成本最低;而由於周遭大氣的CO2濃度僅有426 ppm,不及工業排放廢氣的1/200,因此DAC具有最高的碳捕捉成本。
 
圖二、CO2捕存技術價值鏈成本
圖二、CO2捕存技術價值鏈成本
 
DAC技術介紹
若依據捕捉材料分類,DAC技術主要可以分為固體DAC (Solid-DAC; S-DAC)與液體DAC (Liquid-DAC; L-DAC),其運作步驟如圖四所示,說明如下。
 
圖四、S-DAC與L-DAC運作步驟
圖四、S-DAC與L-DAC運作步驟
 
固體DAC (S-DAC):讓空氣通過固體吸附劑,使其與CO2結合,之後在真空的環境中加熱吸附劑,以釋放出高濃度的CO2,並使吸附劑再生以重複使用。
 
液體DAC (L-DAC):由兩個封閉式化學循環組成,讓空氣通過第一個迴路中的化學溶劑以吸附CO2,爾後在第二個迴路中施加高溫以釋放CO2,並讓化學溶劑再生以重複使用。
 
然而,不論是S-DAC的固體吸附劑或是L-DAC的化學溶劑,其捕捉CO2的能力都會隨著再生的次數增加而降低,因此延長其吸附的CO2效期,是目前DAC技術發展的重點方向之一。
 
DAC發展現況與展望
根據IEA統計資料,截至2024年3月為止,全球DAC裝置容量為6,000 tCO2/Year,預期在2026年起會快速成長,到2030年將達到63.6 MtCO2/Year,然而跟2050淨零排放情境(Net Zero Emissions by 2050Scenario)下的DAC需求,仍有16.11 MtCO2/Year的差距。為了彌補這段差距,預計未來各國將會加大DAC推動的政策與措施,也代表DAC市場具有龐大的發展潛力。
 
綜觀世界各國推動DAC政策與措施,以美國的推動力道最大,包括在2022年的《降低通膨法案》(Inflation Reduction Act)中,針對年捕捉量超過1,000 tCO2,且捕捉後進行CO2封存的DAC開發商,提供180 USD/tCO2的稅收抵免,若是將捕獲的CO2用於增強油藏開發(Enhanced Oil Recovery; EOR),則提供130 USD/tCO2的稅收抵免,同時允許開發商與其他納稅義務人交易稅收抵免額度。2021年施行的《基礎設施投資和就業法》(Infrastructure Investment and Jobs Act; IIJA)提供了35億美元補貼DAC的基礎建設。此外,美國能源部(Department of Energy; DOE)也提供DAC基礎建設與技術開發所需的經費補貼。
 
英國也針對DAC技術提供技術發展所需經費補助,包含2021年所公告的《淨零戰略》(The Net Zero Strategy),預計在2030年將提供1億英鎊發展創新的DAC與其他去碳技術,並且訂下2030年前應用DAC與BECCS等工程技術移除5 MtCO2/Year的目標,2050年前目標進一步提升到7.5~8.1 MtCO2/Year。其餘國家包含加拿大、日本與歐盟等國,提供相關經費補貼給包含DAC技術之CCUS技術開發與基礎建設工程等專案。預期在淨零排放的趨勢下,各國將會逐漸加大DAC發展政策與措施的推動力道,以協助各國在《巴黎協定》之後,達成所提交之「國家自定貢獻」(Nationally Determined Contributions; NDCs)中的溫室氣體減量承諾目標。
 
若是以預計在2030年前開始運轉的DAC案場而言,則以美國具有最大的裝置容量,目前已公布的裝置容量達36.55 MtCO2/Year;其次則為英國,預計在2030年前DAC案場裝置容量將達1 MtCO2/Year;排名第三則是挪威,累積裝置容量將達到0.5 MtCO2/Year ---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》457期,更多資料請見下方附檔。

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