由ICCDU 2025看國際減碳趨勢：材料世界網

王允欣/工研院材化所

前言

International Conference on Carbon Dioxide Utilization (ICCDU 2025)由里斯本大學IST和NOVA科學技術學院共同舉辦，並與葡萄牙化學學會合作，以「CO₂ for a Circular Economy」（二氧化碳循環經濟）為主軸，聚焦科學與技術如何驅動二氧化碳捕捉、轉化與整合應用，促進循環碳經濟轉型。與會者涵蓋學術、產業界與政府相關單位，藉由主題演講、產業論壇、口頭報告、海報展示與專題工作坊等方式，從捕捉技術到二氧化碳再利用製程，直至整合應用與政策/永續性評估，促進技術與產業應用間的橋接。總括會議發表內容，針對二氧化碳捕獲的相關議題，大多聚焦於直接空氣捕捉(DAC)；固體吸附劑、液態胺材料精進；以及二氧化碳捕獲與再利用耦合的整體解決方案設計。

DAC的高成本成為商業化的一大阻力，目前的捕獲成本大約在$600/t CO₂~$1,000/t CO₂，專家預估需再降低至$100/t CO₂~$200/t CO₂才具經濟可行性。另一方面則必須充分搭配低碳能源，否則以DAC的高能源需求取向，反而會加重碳排放量。於DAC領域深耕已久之荷蘭特溫特大學(University of Twente)的Wim Brilman教授，帶領其研究團隊由材料至系統建置驗證，在會中完整分享最新研發技術成果。該團隊開發「固體胺類吸附劑為基底的蒸氣輔助溫-真空擺動吸附」(steam assisted TVSA)系統，結合固態胺載體與TVSA機制，強化吸附效率與脫附速率，藉由溫度、濕度調控，有助降低能耗並增加二氧化碳產率，同時因應各地區氣候特性差異，透過參數調控來克服DAC因不同場域的環境因子差異所導致的效能變化，如圖一。Brilman研究團隊使用的固態胺類吸附劑(supported‑amine sorbents)，主要成分為苯胺類覆載在多孔樹脂或二氧化矽表面，使用的載體包括VPOC 1065以及PUROLITE A110高分子樹脂材料，以提高氣–固接觸面積與穩定性，並且因為高分子樹脂材料的重量輕，適用於流體化床操作。其材料特性包括：能在室溫條件下捕捉大氣中的低濃度二氧化碳，其吸附量約1.1 mol CO₂/kg~1.3 mol CO₂/kg，吸附與脫附可逆，進行連續式溫度-真空擺動(TVSA)或氣流循環操作，吸附效率在高濕環境下並不受限，水氣的協同吸附顯著提升二氧化碳生成率，但也增加再生所需潛熱。

圖一、DAC最低成本的最佳化演算法⁽¹⁾

整合型碳捕捉與利用技術(ICCCC)

由成本層面出發，除了碳捕獲以及再利用為主要支出外，在運輸部分，預估每噸二氧化碳每公里的運送成本為1歐元，如以10億噸二氧化碳傳送100公里的距離來估算，就必須要負擔100億歐元，金額相當龐大。再以碳捕獲的能源耗用估算，根據不同產業的煙道氣組成條件而有所差異，其中以水泥業所需的能耗最高，約6.3 GJ/t CO₂，其次為能源業1.6 GJ/t CO₂~3.2 GJ/t CO₂，而重工業則為0.7 GJ/t CO₂~2.5 GJ/t CO₂不等。因此若是能整合碳捕獲與再利用於一體，將可省去運輸步驟，進而大幅降低成本支出。

整合型碳捕捉與利用技術(Integrated CO₂ Capture and Conversion: ICCCC)已成為目前新興研究方向，如圖三，可以協助降低成本（無須二氧化碳壓縮、運輸）、降低能耗。傳統CCS/CCU分為兩步（捕集→轉化），ICCC透過熱整合等方式減少整體能耗，整合系統可共享單元操作（如熱交換、反應器等），節省設備投資與運行成本，同時提供高附加價值產物。