建築業中的碳移除技術與政策未來
前言
之前介紹過碳礦化（Mineralization）的碳移除技術方法，也介紹過將捕捉到的二氧化碳封存於混凝土技術中的新創公司CarbonCure。而碳移除整體技術發展與建築產業的相輔相成方向，正好有Carbonfuture的新文章介紹。
Carbonfuture 是一家成立於2020年的新創公司，專注於建立更具信賴基礎的MRV架構，以促進碳移除的永續性和透明度。主要提供的服務為協助碳移除專案進行數位化MRV，以及提供高透明度的交易平台。在開始之前，可參考我國建築淨零路徑規劃，一並瞭解國內外發展趨勢。摘要翻譯
推動綠色未來：碳移除技術和政策將如何助力建築業減碳
在邁向淨零的進程中，建築與建設業的重要性不言而喻。2022年，全球溫室氣體排放中有 37% 來自這個領域，其中光是混凝土的排放就佔了 7%，在歐洲則佔 4%。混凝土是僅次於水的第二大消耗品，也是全球最常見的建築材料，每年生產量達 300 億至 500 億噸之間。換句話說，若要實現氣候目標，建築行業的減碳刻不容緩。而隨著各國經濟發展，對建築物的需求只會增加，全球新建建築的趨勢勢必延續。
碳捕捉與封存（ CCS ）雖被視為解決方案之一，但目前其成本仍過高，使水泥價格從當前每噸 90 至 130 美元提高到 2050 年至少 160 至 240 美元。雖然 CCS 的經濟效益未來可能改善，但短期內難以達到所需的減碳幅度。我們必須尋找更可行的替代方案。
這時，二氧化碳移除技術（ CDR ）登場了。CDR 涵蓋一系列方法，皆以從大氣中移除 CO₂ 並長期安全儲存為目標。這一領域正快速成長，市場預估將超過一兆美元，並預計在 2050 年前發展到每年可移除 5 至 10 億噸 CO₂ 的規模。作為對比，這一數量已超過目前每年逾 5 億噸的石油和天然氣行業。CDR 技術在建築行業去碳化過程中可能扮演至關重要的角色，提供多項互相協同的技術方案，並具體化為政策工具。
碳移除的建築創新途徑
過去幾年，一些極具創新的公司紛紛崛起，致力於協助建築行業減碳。主要有兩種核心途徑：
- 礦化技術：這項技術將 CO₂ 直接從沼氣/生質能源或直接空氣捕捉設施中提取，並加工成具有顯著低碳足跡的建材。礦化技術的主要優勢在於它幾乎可在任何地點應用，免去透過管道運輸 CO₂ 的高成本與民眾反感，促進在地循環的生產流程。
以下是一些範例：
- Neustark：將液化的 CO₂ 注入粉碎的拆除混凝土孔隙中，轉化為穩定的碳酸鹽化合物。
- Paebbl：CO₂ 與磨碎的矽酸鹽岩石及水進行低能耗化學反應，將氣態 CO₂ 轉化為碳酸鹽基材料（如石粉、混凝土複合物）。
- CarbonCure：將 CO₂ 注入新拌混凝土中，與水泥中的鈣離子發生反應，生成碳酸鈣（ CaCO₃ ），永久嵌入混凝土。
- 生物炭技術：此技術將生物質經由熱裂解轉化為穩定的生物炭，並用於製造低碳建材。生物炭的生產模式靈活多變，且附帶多重效益，包括降低野火風險、減少空污、提升土壤健康與作物產量等。此外，許多建築公司已擁有剩餘生物質的供應鏈，透過此技術可將廢棄物轉化為減碳資源。
以下是一些代表性案例：
- ecoLocked：將生物炭加工後作為混凝土摻合劑，部分替代水泥和骨料，無需大幅改動混凝土生產程序。
- CarStorCon：生物炭轉化為添加劑融入混凝土、瀝青或其他建材中，穩定地鎖住 CO₂，形成長壽命結構。
- SolidCarbon：將生物質固體廢棄物流轉化為生物炭，並製成碳含量高的混凝土摻合劑，以長久封存生物碳。
- Verde Resources：將生物炭與專利的乳化劑結合，形成共價鍵以增強瀝青，提升耐久度、降低成本並高效封存 CO₂。
利用碳移除技術去碳化建築業的最具潛力政策
如前所述，各家新創公司正致力於開發低碳建材的創新技術。然而，要在氣候上產生顯著影響，必須配合適當的政策措施。幸運的是，現已有可行的政策路徑。以下介紹三種：
- 歐盟碳排放交易系統（ EU ETS ）
碳排放交易系統（ ETS ）已成為全球範圍內推動去碳化的關鍵政策工具，尤其適用於高耗能產業。目前全球共建立了 36 個 ETS，涵蓋全球 18% 的碳排放量。規模最大的當屬歐盟 ETS（ EU ETS ），涵蓋了歐洲 40% 的排放量，其中包括水泥生產在內的行業。
碳排放許可證（ EUA ）的價格近年來持續上升，目前每噸 CO₂ 的價格已約 70 歐元。根據倫敦證券交易所集團的預測，EUA 的價格預計在 2030 年達到 150 歐元/噸，2035 年達到 250 歐元/噸，並在 2040 年攀升至 400 歐元/噸。同時，歐盟執委會正積極制定一項法案，計劃於 2026 年中期發布，並於 2031 年起將 CDR 納入 EU ETS。隨著 CDR 成本預期在 2030 年代降至 200 歐元/噸以下，CDR 有望成為水泥業在 EUA 價格高漲下維持競爭力的具成本效益工具之一。
另外，關於永久性碳捕捉與利用（ CCU ）及 ETS 的法規草案已提出，該草案豁免了使用礦化技術生產的低碳產品（如混凝土或水泥）在 EU ETS 下的義務，目前僅使用化石燃料的 CO₂ 的產品需要被規範。未來若能涵蓋生物質類所產生的 CO₂ 產品，將為 ETS 中的企業提供更多 CDR 應用機會。
- 公共採購
政府資助的建築活動約佔整體建築產業 17% 的採購相關排放，其中水泥就佔了全球 4%。在資金投入方面也相當顯著，2023 年美國公共採購支出占建築總支出的 23%，混凝土項目占行業資金的 25%，這讓政府在建築行業中擁有極大影響力。美國 40% 的混凝土被用於公共工程，意味著政府採購在推動建材 CDR 應用方面具備巨大的潛力，並為 CDR 產業開創廣闊的市場機會。
紐約州的《低內含碳混凝土領導法案》（ LECCLA ）便是個成功範例。LECCLA 要求州政府設立全球暖化潛力（ GWP ）減少百分比的門檻，並且適用於州建設專案所使用的混凝土。所有用於州專案的混凝土必須符合該門檻，方可享有法案設立的績效稅收獎勵。門檻將由州政府機構每兩年進行檢討與調整，該法案的制定主要歸功於 Open Air Collective 的倡議行動，詳情可見此處。
- 建築法規
根據國際能源署（ IEA ）的分析，要達成 2050 年的淨零排放目標，2030 年起所有新建建築都需達到淨零標準，而目前僅有不到 5% 的新建建築符合此標準。面對這項看似不可能的挑戰，唯一可行的應對方式是推行明確的自上而下建築法規。
歐盟於 2024 年 5 月 8 日通過的《綠色住宅指示》便是一例。該指示設定的目標是到 2030 年將建築領域的排放量比 2015 年降低至少 60%，並在 2050 年實現建築的去碳化與零排放。該法規要求，2030 年起新建建築必須符合零排放標準，公共建築則要在 2028 年達成，以確保歐盟建築在氣候上達到中和。條文中明確指出，「會員國也應處理與建築內外碳封存相關的碳移除問題」。目前，執行已交由歐盟的 27 個成員國，各國需制定相應法規以落實。德國率先通過相關立法，計劃在 2045 年前使全國所有建築達到碳中和。
另一項對歐洲建築業高度相關的政策是對《建築物能源效能指示》的修訂。此修訂將要求新建建築計算全生命週期碳排放，特別強調建材中的內含碳排放與碳移除的準確計算。此外，根據更新版《建築產品法規》，所有帶有 CE 標誌的產品都必須公開其在環境永續性方面的所有基本特性。這些政策傳遞了明確的訊號，要求建築產業提供數據，以證明其價值鏈如何管理碳排。
前進之路：在建築業中擁抱碳移除技術（CDR）
若我們要實現淨零排放，就必須針對水泥及建築產業進行升級。好消息是，已有多種具前景的方法和技術可以永久地將二氧化碳封存於混凝土、瀝青及其他建材中。儘管建築業中一些具前瞻性的公司已經開始合作，嘗試使用碳移除技術，並在產業價值鏈中推動簡化的碳盤查流程，但若要實現系統性、具氣候效益的碳移除技術應用，仍需要政策的支持來幫助這個產業減碳。
目前最具潛力的政策方向包括：
- 將碳移除技術納入排放交易系統
- 公共採購指南中要求或至少鼓勵使用負碳材料
- 訂立明確的建築法規，降低翻新建築的碳足跡，並確保自2030年起的新建築達到淨零排放
我們擁有所有需要的工具，現在是行動的時候了。
個人觀點
在建築淨零領域，目前產官學常見的討論焦點以及推動方案著重於節能。誠然節能需要花費許多心力與資源投入推動，而且還有許多進步空間。但以更長遠的發展方向來說，長期應該要有長期的格局，短期目標設定節能目標達到多少百分比很好，但長期目標與做法，若單純大篇幅地討論節能，忽略了生命週期中建設過程的碳排放量，以及老建築退役拆除或再生時產生的碳排放量，那其實離碳中和目標還很遙遠。
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