碳移除 CDR－淨零路上最後一哩（下）

淺談碳移除系列二：現有碳移除技術簡介

碳移除的方法，慣稱「途徑」（pathways），主要被分為生物（自然為本）以及技術（科技或工程為本）兩種。自然為本（Nature-Based Solutions, NbS）透過生態系統管理實踐進而增加森林、土壤或海洋系統碳匯；工程為本（Engineered Solutions）則為以化學方式直接從大氣中將二氧化碳分離、壓縮、運送及儲存於地表下的深層地質中。新植造林與再造林、土壤固碳和沿海藍碳被公認為自然為本的途徑。其他如直接空氣捕獲與生質能碳捕捉與封存等途徑則為典型的工程途徑。但事實上，大多的碳移除途徑應屬自然加科技的混合型解方（Hybrid Solutions)。

大多的碳移除途徑應屬自然加科技的混合型解方（Hybrid Solutions)。

自然為本碳移除除途徑

自然為本途徑透過自然過程利用生態系統來吸收大氣中的二氧化碳，是一種可持續且環保的方法。利用生態系統和生物圈吸收和固碳的自然能力來減緩氣候變化。

森林碳移除法

森林是寶貴的自然資源也是除碳機器，經由保護、修復及管理，森林提供了重要社會、經濟和氣候效益。森林除了吸收二氧化碳亦能改善當地的空氣和水質，促進社區健康，抵禦極端天氣和氣溫上升。樹木自然地從環境大氣中透過光合作用吸收二氧化碳，並將碳儲存於其生物質中形成樹幹、樹枝、葉子和根、部分碳則輸送到土壤中。因此，森林生態系統是一種碳匯，可將碳存於土壤有機質、根系和腐爛的植物中，時間達數十年至數百年。

新植造林（Afforestation）、再造林（Reforestation）、修復森林（Forest Restoration）等方式主要是透過最大化樹木生長及實踐森林管理來增加森林碳移除潛力。新植造林是指在以前沒有樹木的地區建立森林；再造林則是在以前被砍伐的地區恢復森林。造林和再造林項目除了達到碳移除外，同時須確保促進生物多樣性、提供生態系統服務與強化森林氣候適應能力的目的。

土壤碳移除法

土壤具有儲存大量碳的能力，隨著時間碳自然儲存在土壤中滋養植物和農作物。農業土壤碳儲存是基於土地的碳移除解方之一，透過多種土地管理做法可以增加土壤有機碳和無機碳含量。保護性耕作、種植多年生作物、覆蓋作物和農牧管理等皆為從大氣中捕獲二氧化碳並將碳儲存在土壤中。一般最為提倡的有：

• 覆蓋種植：在休耕期間種植植被以防止水土流失與提高土壤肥力，增加碳輸入。
• 保護性耕作: 減少耕作活動對土壤的干擾以保留土壤結構和有機質，提高碳儲存能力。
• 輪牧：以輪區放牧的方式讓牧場有機會恢復和積累有機物，從而提高土壤碳儲量。

增加土壤碳對於農民及氣候來說是雙贏的。以美國農業土壤來說，每年就可能儲存高達 10% 的美國境內溫室氣體排放量。擁有豐富碳的農業土壤更能增強農作物對氣候影響的抵禦能力，提供經濟和生態協同的效益。

海洋碳移除法

海洋在全球碳循環中發揮著至關重要的作用。紅樹林復雜的根系可有效地封存碳；海草作為海洋植物可將碳積累在葉子和根系中；沿海濕地中的鹽沼則有非凡的土壤固碳能力。紅樹林、海草和鹽沼等沿海藍碳生態系統是生物棲息地，同時也能儲存植物生物質和沈積物中，是有高固碳潛力的自然碳移除方式。其他海洋相關的碳移除途徑還有：

• 生物幫浦：利用浮游植物通過光合作用將碳納入其生物量的過程從表面移除二氧化碳，在浮游植物死亡後，讓有機物沉入更深的海洋層既而將碳儲存在深海中。
• 物理幫浦（溶解度幫浦）：透過驅動海水二氧化碳濃度差異使更多二氧化碳能夠被海洋表面吸收。
• 人工湧升流：以人為的方法使深層海水上升至表層，藉此刺激浮游植物和大型藻類生長加強「生物幫浦」作用。

自然為本的碳移除方式，好處在於封存碳的同時能兼顧生物多樣性保護和棲息地恢復並增強生態系統的服務和復原力。不過，自然為本的碳移除方式也面臨用於造林的土地資源有限、農漁牧林等之間土地衝突和競爭與實際執行量測、報告、驗證（MRV）的困難性高等挑戰。

各種碳移除的途徑。（圖片來源：MCC - mcc-berlin.net/)

工程為本碳移除方法簡介

工程為本碳移除技術是利用先進的工程和化學工法來捕獲和儲存大氣二氧化碳來實現負排放和減緩氣候變化。

直接空氣捕獲與封存 (Direct Air Carbon Capture and Storage, DACCS）

直接空氣捕獲是一種使用化學吸附劑（sorbents) 或溶劑（solvents）來直接從環境空氣中將二氧化碳 捕捉隨後分離和純化再儲存於地質岩石或儲存槽的碳移除途徑。模組化的DAC具有大規模部署的潛力，不過目前技術需要大量能源來分離二氧化碳，因此需要搭配再生能源的應用較可能實現規模化的營運。

碳礦化（Carbon Mineralization）

碳礦化是善用碳酸化反應讓二氧化碳與某些岩石礦物發生反應產生固體礦物質（碳酸鹽）的碳移除路徑；其中又以增強岩石風化與地質儲存兩種為代表。

增強岩石風化（Enhanced Rock Weathering）的技術涉及將研磨精細的鹼性礦物如橄欖石與玄武岩等散佈在陸地上以加速自然風化過程讓二氧化碳快速轉化為穩定的碳酸鹽礦物，藉此達到永久從大氣中移除的目標，是一種可於陸域或海洋執行的途徑；地質儲存（Geological Storage）的途徑則是將捕捉後的二氧化碳注入含有豐富鹼性礦物的地層中，讓二氧化碳與礦物反應形成固體碳酸鹽來達到永久封存二氧化碳的目標。

生物質碳移除與封存 （Biomass Carbon Removal and Storage, BiCRS）

生物質碳移除與封存為利用植物或藻類等生物質移除並長期儲存二氧化碳的一系列途徑。 由於生物質僅在死亡和分解前能夠移除和儲存碳，BiCRS途徑的主要目的是讓生物質的碳儲存能力超出原本自然的生命週期。BiCRS有許多不同的方法，最常見為生物炭與生質能碳捕捉與封存兩種。

生物炭（Biochar）一般是以農林剩餘資源如稻殼或木屑等有機物透過熱裂解方式在低氧環境中加熱所製成。生物炭在添加到土壤後能促進碳儲存，並透過促進微生物活動和聚集防止有機物質分解和釋放碳。生質能碳捕捉與封存（Bioenergy with Carbon Capture and Storage, BECCS）則是先將生物質轉化為能源或燃料後，再於燃燒時捕捉產生的二氧化碳並封存於地質構造或產品中。此外，另有一種途徑則是將生物質熱裂解後轉化為生物油（Bio-oil）再封存於地質中。

海洋施肥與鹼化 (OF & OAE)

海洋施肥與鹼化是以工程方式增強海洋自然吸收二氧化碳能力的途徑。海洋施肥（ Ocean Fertilization）主要是在合適的海域以添加鐵或氮等營養物質刺激浮游植物生長來增強生物幫浦吸收的效益。海洋鹼化增強（ Ocean Alkalinity Enhancement, OAE）則是於合適的海域添加鹼性物質已藉由增強風化來提高海水的鹼度，促使海洋從大氣中吸收更多的二氧化碳。

這些需工程介入自然過程的碳移除方式為實現負碳排提供了一種額外的靈活性，且有相當的規模化部署與擴展的淺力；同樣的，流程中的能源需求和過程產生的碳排皆也引響著成本效益和經濟可行性。此外，如何長期監測二氧化碳的移除效益與儲存的完整性也是一大挑戰。

碳移除的途徑無論是自然為本、工程為本或是較符合現實的混合型解方各有優缺，實際執行上也因環境條件不同因地而異。值得注意的是，任何一種碳移除的方式都不會是「萬靈丹」，因此面對極端氣候的立即性威脅與淨零的緊迫時間壓力，更需從政策及資本兩個面向投入資源於研究、開發與部署。當然，在這氣候戰役裡首當重要的還是要實質的大幅減碳，爾後的碳移除才有意義。