美國海洋碳移除技術的發展與挑戰

前言

World Resources Institute, WRI 今年中有一篇海洋碳移除技術既其在美國發展脈絡文章，整理得很完整。在進入更詳細的技術前，先了解整體技術背景相當有幫助，可以從文章中看到美國目前開始推動的發展方向和新契機。

摘要翻譯

快速減少溫室氣體排放是全球應對氣候變遷的當務之急。然而，科學家已一致認為僅減排還不夠，我們必須從大氣中移除大量二氧化碳才能實現全球氣候目標，並將全球升溫控制在較安全的範圍內。這種二氧化碳移除（ CDR ）技術可以透過多種途徑達成，包括一些基於海洋的新興方法。

海洋覆蓋地球表面 70% ，儲存的碳量是大氣層的 42 倍。海洋 CDR 方法正是希望利用這一巨大潛力安全地儲存更多碳。這些方法每年有潛力移除數十億噸的二氧化碳。但其潛力仍存在許多未知變數。我們需要更多的資金來進行相關研究和海上測試，進一步瞭解海洋 CDR 在移除和碳匯方面的長期效果，以及這些技術可能對人類和環境帶來的影響。

美國有能力，也應該在這一領域的研究中扮演領導角色。

作為全球歷史上最大的溫室氣體排放國，美國有責任帶頭推動解決氣候危機所需的 CDR 技術研究與開發。美國的長期低排放發展策略中也明確提及海洋 CDR 技術。這項策略為美國在 2050 年前實現淨零排放勾勒了路線圖，計劃透過各類方法移除約 10 億公噸的碳。然而，目前美國雖然已經在陸地碳移除技術上投入了數十億美元，但對海洋 CDR 技術的資金支持卻仍相當不足。

加大對海洋 CDR 研究與測試的資金投入，有助於建立相關知識體系，為未來判斷哪些技術適合大規模應用提供基礎。這不僅有助於美國達成自己的氣候目標，還將推動全球氣候目標的實現。

美國海洋碳移除技術的機遇與風險

如同在陸地上，海洋也能透過多種方式來促進碳移除，這些方法大致分為利用生物過程與非生物過程，分別稱為「生物性」與「非生物性」方法。

其中一種生物性海洋碳移除的例子是養殖並將海藻有計劃地沉入海底。這項方法包括收割並沉沒那些對環境造成困擾的海藻，近年來在美國墨西哥灣和佛羅里達大西洋沿岸，這些海藻問題越來越嚴重。海藻在生長過程中會吸收海水中的溶解二氧化碳，並將這些 CO₂ 轉化為海藻的碳組織。當海藻沉入海底時，這些碳就會被封存。而隨著海水中 CO₂ 減少，海水會重新從大氣中吸收更多的二氧化碳，達到移除大氣碳的效果。

在非生物性方法中，則包括像是海洋鹼度增強這類技術。這種技術將碾碎的鹼性岩石添加到海水中，這些岩石會與海水中的溶解二氧化碳發生反應，生成碳酸氫鹽和碳酸鹽，將碳固定住。和海藻養殖一樣，海洋鹼度增強也是為了減少海水中的溶解二氧化碳，從而讓海水吸收更多來自大氣中的 CO₂ 。

海洋碳移除概念圖

這些方法大多尚未經過充分測試，並且都存在風險與權衡問題。科學家和研究人員對於這些技術在不同地點和環境下的碳移除效果尚無定論。他們也不確定封存碳需要多久，或者碳能被儲存多長時間。此外，因為海洋總是在流動且涉及跨境問題，這些效果的測量難度相當高。

每種技術都可能帶來生態和環境方面的潛在影響。以大規模海藻養殖為例，可能會降低光線穿透度，並消耗水中的養分和氧氣，進而影響其他物種的生長，例如浮游植物。至於海洋鹼度增強技術，碾碎的鹼性礦物可能含有微量有毒礦物質，對海洋生物構成威脅。此外，取得這些鹼性物質可能需要增加陸地的採礦與運輸活動，這本身也帶有社會與環境風險。

這些技術對環境和沿海社區的影響大小及其嚴重性，將取決於項目規模、位置及其他相關因素。我們仍需更多研究與測試，來進一步評估這些影響。

美國政府至今為海洋 CDR 所做的努力

相比於對陸地 CDR 方法的支持（過去五年內陸地 CDR 的資金支持大幅增加），美國政府對海洋 CDR 的行動仍處於相對早期階段。然而，海洋 CDR 也開始獲得更多關注，最近在策略和政策支持上取得了一些實質進展。

2021 年， 國家科學、工程與醫學院 發布了一份關鍵報告，提出了聯邦層面的海洋二氧化碳移除與封存研究策略。報告詳細說明了現有的技術知識，指出了知識上的空白，並建議未來十年內投入超過 10 億美元的聯邦資金。這份報告提升了海洋 CDR 的重要性，並強調了研究經費的需求。隨後， 國家海洋與大氣管理局 （ NOAA ）也發布了自己的研究策略，說明了推動海洋 CDR 的原因、該機構的技術能力，以及需要什麼樣的支持來評估不同方法的效果和風險。

2023 年， 海洋政策委員會 發布了《海洋氣候行動計畫》，這個委員會由 白宮科學技術政策辦公室 和 環境質量委員會 主導。該計畫提出了一項政府策略，旨在利用海洋來減緩氣候變遷，並包含海洋 CDR 相關目標，如建立有效性和權衡的知識基礎，以及制定完善的監管框架。同時也成立了「海洋二氧化碳移除快速行動委員會」，以評估不同海洋 CDR 方法的優劣，協助政策與研究方向的制定。

目前已有一些機構開始資助海洋 CDR 研究。能源部在 2024 年預計投入 1,000 萬美元，用於生物性海洋 CDR 的研究與開發，並撥出 25 萬美元來理清相關監管流程，此外還撥出 2,000 萬美元持續推動一個 CDR 採購試驗獎項。這是政府首次直接購買 CDR 信用額的計劃，海洋 CDR 也符合申請資格。2023 年，國家海洋夥伴計劃為 17 個致力於 CDR 研究的項目團隊提供了 2,400 萬美元資金。自 2017 年以來，能源部也一直資助海藻養殖的相關研究，雖然重點放在如何利用而非碳移除。

此外，國會也提出了幾項支持二氧化碳移除技術擴展的法案，但尚未通過，其中包括海洋 CDR。2023 年《二氧化碳移除研究與開發法案》制定了一項為期 10 年的研究與開發計劃，為海洋 CDR 提供超過 10 億美元的資金支持。2023 年的《CREST 法案》以及 2024 年的《聯邦二氧化碳移除領導法案》旨在推動政府對各種 CDR 方法的採購。《CREATE 法案》則會成立跨機構工作小組，促進不同政府機構的 CDR 研究與開發合作。

這些早期的資金與政策支持是一個重要的起步，但要解決科學與政策上的不確定性，並明智地推動相關發展，仍需投入更多資源和努力。

美國是否已經有機構正在研究海洋 CDR？

一些美國公司已經開始獲得投資，用於開發、海上測試及最終推動其海洋 CDR 技術的應用。這些先行者如果能分享其數據與研究成果，將有助於縮小研究缺口，但僅靠他們自身的力量仍無法建立完整知識體系。隨著私營部門在這一領域的動力逐漸增強，公共資金的介入顯得尤為重要，能夠幫助建立海洋 CDR 效果及其影響的知識基礎。

目前在海洋 CDR 領域中表現活躍的美國公司包括 Running Tide，該公司結合了生物質下沉和海洋鹼度增強技術。其他公司如 Captura、Ebb Carbon 和 Equatic 則利用電力直接從水中提取 CO₂ 或製造鹼性物質，然後將其添加到海水中以間接移除碳。Vesta 則將鹼性材料應用於海岸線上。這些公司中有一些源自大學創新計劃，並持續與學術研究機構合作。目前，許多公司已經在美國境內外展開海上測試或項目部署。

此外，像 Shopify 和 Microsoft 等企業已經購買了數百噸海洋碳移除技術成果，以支持該行業的發展並履行其氣候承諾。類似的還有 Frontier 這樣的先行市場承諾，由包括 Shopify 在內的一群公司組成，承諾到 2030 年購買價值 10 億美元的持久碳移除技術，Frontier 已經向多家海洋 CDR 公司進行了採購。

此外，還有一些非營利性計劃致力於解決海洋 CDR 研究中的知識空白。例如，Carbon to Sea Initiative 專注於海洋鹼度增強技術的評估；Ocean Visions 設立了一個海洋 CDR 的海上試驗數據庫；[C]Worthy 則開發了建模與數據資源來支持這一領域研究。許多大學和國家科學機構，如 國家科學、工程與醫學院，也在進行相關研究。

美國如何規劃管理海洋 CDR？

雖然私營部門在海洋碳移除方面的活動越來越活躍，但目前無論是在美國的國內水域還是公海，海洋碳移除技術的監管仍然缺乏明確性和全面性。

在美國，海洋碳移除項目的海上研究和實施必須遵循現有針對海上活動的安全和許可法規。這些法規適用於距離美國海岸 200 海里以內的專屬經濟區（EEZ）範圍內的項目。而位於美國海岸 3 海里範圍內（佛羅里達州、德州和波多黎各則為 9 海里）的項目則需遵循相應的州法規。

目前針對海洋碳移除的許可制度是基於如海洋垃圾處理或廢水排放等活動的現有法規。換句話說，海洋碳移除技術被強制納入並不專為其設計的法規框架中，這導致了部分項目可能面臨不必要的法規限制，阻礙了海上研究的推進，同時也未能實現對該技術的全面監管。

2024 年初，美國環保署（EPA）對《清潔用水法》及《海洋保護研究與保護區法》如何應用於海洋碳移除技術進行了進一步的說明，這為現有法規的應用提供了更明確的指引。然而，這並沒有解決海洋碳移除技術需要專門且全面的監管框架的問題。

雖然現有的建議無法取代更為嚴謹且符合實際需求的法規，部分非政府組織如 阿斯本研究所 和 美國地球物理聯合會 已經針對海洋碳移除研究提出了一些行為守則建議。這些「軟法」指導原則旨在促進研究項目能夠更負責任地進行，內容涵蓋遵循法律法規、管理環境影響、提升資訊透明度以及加強社區參與等方面。 哥倫比亞大學 的 Sabin 氣候變遷法律中心 也針對美國海洋碳移除研究提出了一項範例法案，其中包括設立專門的海洋碳移除研究區域，簡化許可流程，並設立安全機制，確保研究能夠最大程度地減少對環境和社會的風險。這些資源有望進一步發展，並納入針對海洋碳移除的國家政策和監管框架中。

如何負責任地推動海洋 CDR 發展？

隨著對海洋碳移除技術的興趣和投資持續增加，相關科學與治理上的不確定性也暴露出政府應加強支持的迫切性。要負責任地發展和推廣海洋碳移除，必須增加研究和實驗的經費投入，並建立一個更全面的治理框架，以確保環境保護、謹慎評估技術上的權衡利弊，以及與沿海社區進行充分合作。

公共資金將在解決這一領域的科學不確定性方面發揮關鍵作用，並幫助確定適合推廣的技術及其適用條件。正如過去五年內陸地碳移除技術獲得了從零到數十億美元的聯邦資金支持一樣，類似的資金支持若能應用於海洋碳移除技術，將確保該領域建立在堅實的科學基礎上進行發展。

個人觀點

這些海洋碳移除技術和之前海洋碳匯的文章介紹有些重疊，大部分的人直覺地想到海藻、海草以及濕地等生物質碳匯只是其中一種生物性方案，但還有非生物性的另一端。目前海洋保育署的藍圖還扣在保育二字上，希望早日有更開闊的規劃，跟上國際趨勢。

如果總是抱持著等別人都研究好，開始運作，開始走進下一個市場時才大夢初醒地急就章亂推新政策與法規，那就是不斷地重蹈覆轍啊。CBAM之後的碳費、碳交所搞到所有人都茫然且不滿意，可是現在進行式的前車之鑑。