前言
這是繼昨天海水淡化碳移除技術介紹的說明文章後半。文中提到的許多專有名詞與技術介紹請參考前文。
海水淡化廠是持續在成長的產業需求，若能夠良好搭配運作，確實擁有實現多方環境價值的契機。但最關鍵的限制還是在於是否有足夠的再生能源，以及淡化廠附近的地理環境、產業是否能配合。
海水淡化搭配電化學碳移除的潛力有多大？
目前，全球沿海地區的海水淡化設施每年處理的海水中，約含有相當於 400 萬噸的 CO₂（以溶解無機碳形式存在）。若在這些設施中導入 Direct Ocean Capture（DOC） 技術，理論上約可捕捉其中一半的 CO₂。若結合 Electrochemical Ocean Alkalinity Enhancement（eOAE） 與 Direct Air Capture（DAC） 等更進階的碳移除路徑，碳捕捉的潛力將顯著提升。以最理想的情況推估——若所有處理過的海水中的鹽分都能轉化為鹼性物質，那麼全球的碳移除上限可能高達每年 10 億噸 CO₂。不過，這樣的潛能仍受限於幾項關鍵因素，包括可用的再生能源數量與環境條件。
以目前技術而言，進行電化學碳移除每捕捉 1 噸 CO₂ 所需的電力約為 0.5 至 3 MWh 不等。此外，為了確保釋放出的鹼性水體不造成海洋酸鹼值異常，通常需加入額外的水進行稀釋，也因此會降低單位海水所能移除的 CO₂ 數量。
根據 RMI（Rocky Mountain Institute）估算，在最理想的情境下，若以目前全球淡化廠處理的海水量導入 eOAE，最多每年可移除約 2 億噸 CO₂。此數據係依據現階段碳移除新創企業在鹼度製造與稀釋水流管理方面的實際操作量進行推估。隨著海水淡化產業每年成長 6% 至 12%，可望讓此一潛力在未來幾年快速放大。
但在實務上，要達到大規模部署仍有幾項瓶頸。首先是低碳電力的可取得性，其次是如何有效處理大量副產物如鹽酸與氯氣，這些副產物需要大量鹼性礦物作為中和原料，若供應不足也將構成限制。
舉例來說，根據 IEA（國際能源署）預測，到 2030 年，全球每年來自再生能源的總電力將達 17,000 TWh。若其中僅有 1% 分配給碳移除用途，最多每年僅能支持約 8,500 萬噸 CO₂ 的捕集。若要建構更貼近實況的碳移除潛力模型，未來必須將這些物質與能源層面的限制納入考量。要讓這類技術有效落地，必須優先選擇那些已有高度去碳化電網的地區，或考慮在專案規劃階段一併興建對應的再生能源設施。
想整合碳移除進海水淡化？你需要先克服這些挑戰
儘管技術潛力龐大，但要在海水淡化設施中成功導入碳移除技術，仍需克服數項現實瓶頸。要達成規模化，關鍵在於解決低碳能源供應與副產物處理兩大難題。以下是目前的主要挑戰：
- 高能源需求是最大門檻：電化學碳移除的核心運作仰賴電力，不論是反應程序還是抽水系統都需穩定供電。現階段每捕捉一噸 CO₂，可能需耗電 1.9–2.8 MWh，相當於美國家庭 2–3 個月的用電量。DOC 每去除一噸 CO₂ 所需的海水量又比 eOAE 多，耗能更高；DAC 則需額外電力驅動風扇抽氣。雖然未來技術改善有望降低能耗，但目前能源需求仍大幅高於淡化本身。若海水淡化廠本身即使用再生電力，則整合碳移除的可行性會大幅提高。這類系統具有快速啟停能力，能依據綠電供應彈性運作；有些試點更可同時產出綠氫，抵銷部分能耗。
- 副產物鹽酸、氯氣處理難題：eOAE 在生成鹼性的同時，往往也會產出濃度 1–5% 的鹽酸。這些副產物若處理不當，將抵消整體碳移除成效。目前市面對鹽酸的需求有限，且這些副產品濃度通常過低，難以創造經濟價值。因此，業者需要設法與礦業公司等原料供應商合作，或建置中和與儲存設施。若系統改採氯鹼反應，則需安全處理產生的氫氣與氯氣。
- 環境風險評估不可省略：碳移除技術會將處理後的水重新排入海中。雖然移除 CO₂ 有助於緩解海洋酸化，但若排放水體 pH 值或鹽度改變幅度過大，仍可能傷害當地生態。安全排放濃度需因地制宜，目前試點正在測試稀釋與緩釋等方法，以利水體快速擴散並符合環評要求。
- 捕捉的 CO₂ 要去哪裡？：DOC 與 DAC 系統會產出濃縮 CO₂，需要完善的運輸與永久封存機制。部分系統可選擇將 CO₂ 與鹵水中的礦物質進行礦化反應，直接在原地封存，但仍需考慮後續的礦物運輸與利用路徑。
- 政策模糊，部署難以推進：目前相關法規多將這類排放視為廢棄物處理，缺乏明確框架。推動安全試點與制度改革，為水基碳移除技術設下可行的政策基礎，才能順利規模化落地。
- MRV 是建立信任的關鍵：碳移除技術要獲得市場認可，必須具備嚴謹的「量測、報告與驗證」機制（MRV）。特別是在海洋這樣的大尺度環境中，必須發展足夠精準的監測技術，同時也需衡量其他環境影響，不只是 CO₂ 的捕捉量。
碳移除與淡化結合的下一步：機會與行動呼籲
電化學碳移除技術如今已走出實驗室，進入實地部署階段。在北美、亞洲、歐洲等地，不少試點專案已達到每年數千噸的碳移除規模，部署形式包括獨立設施與與海水淡化廠整合的專案。
對海水淡化領域中的業者與決策者而言，現在正是辨識並投入潛力專案的關鍵時刻。推動更多試點與示範計畫，有助於驗證環境安全機制、建立穩定且經濟可行的電化學工程方案，也能為水基碳移除打下商業化基礎。
若未來能清楚證明 eOAE 系統釋出的鹼性廢水不會對海洋環境造成傷害，並透過完善的 MRV 機制證實其碳移除效果，那麼 eOAE 不僅可能成為規模化的重要負碳技術，也能同步解決海水淡化廠長期面臨的鹵水排放問題。
更進一步來說，海洋酸化的改善帶來的不僅是氣候面益處，也對海洋生態系與人類糧食供應有長遠影響。而 eOAE 所提供的解方，或可成為應對高鹽度鹵水處理與排放許可挑戰的突破口，有助於提升受限地區的乾淨水資源可及性。
未來技術發展也需加速前進。舉例而言，已有研究正嘗試改造海水淡化膜，使其能直接從海水中移除 CO₂，而不需後續的電化學處理程序。若這類新方法證實有效，將有望以更低能耗達成同樣的碳移除目標。
對有意整合碳移除技術的開發者來說，首要任務是找出具備三項條件的地點：已有海水淡化設施、具低碳能源供應來源、且擁有有利的環境條件。此外，除了進行環境安全性評估外，釐清現行針對海水與鹵水抽放的相關法規也至關重要。這不只關係到淡化廠的運作，也直接影響碳移除技術能否順利導入。
針對使用電化學方法捕捉 CO₂ 的專案而言，若產生的是濃縮的 CO₂ 氣體流，就必須解決後續的運輸與永久封存問題；而若是採用鹼化過程（如 eOAE），則需處理伴隨產生的酸或氯氣這類副產物。若是透過鹵水礦化將 CO₂ 轉化為固態碳酸鹽儲存，還需考量這些固體是否可後續運輸並加以利用，例如作為建材。eOAE 的全球潛力要能真正發揮，前提是數億噸酸性或氯副產物需有安全、穩定的去化方式，不能回流環境，否則將抵消整體減碳成效。與本地石灰石或其他鹼性礦物供應商建立合作，有可能是提升中和效率與降低碳足跡的關鍵策略。值得注意的是，有些尚未納入本報告討論的礦物碳移除法，其原料預處理階段也需要透過酸活化，這些流程與 eOAE 之間或許能形成資源共享的協同效益。
若要實現全球氣候目標，到了 2050 年，全球每年將需部署高達數十億噸的碳移除能力。而正在快速成長的海水淡化產業，正好提供了關鍵的技術平台與機會，得以成為全球碳移除行動的一環。率先行動者若能與已有的碳移除技術商合作，可望搶先部署高效率、模組化或客製化的解決方案，搶占新興市場的先機。
海水淡化廠的開發者、氣候科技新創、環境科學家與沿海社區應攜手合作，推動試點專案、共享成果，進一步驗證方法效能，並釐清可能的環境效益或風險。在政策層面，地方與中央政府也應提供友善法規，並將「淨零碳排」或「淨負碳排」納入淡化設施的基本要求，以全面推動水資源與碳移除的雙重轉型。
相關文章
歡迎留言分享，也期待你追蹤並加入沙龍，一起關心氣候變遷與碳移除。
與這個主題相關的文章連結整理如下：
海水淡化與碳移除的黃金組合：創造技術、成本與環境三贏效益
Puro.earth海洋缺氧碳封存(MACS)方法學：海洋碳移除新里程碑
Microsoft 與 Carbon Direct 推動海洋碳移除新標準
海洋生物質碳封存方法學：Puro回饋意見收集中
海洋碳移除技術：Equatic的崛起與挑戰
美國海洋碳移除技術的發展與挑戰
從 XPRIZE 獲獎者看碳移除的多樣化發展
植樹偏見如何阻礙其他碳移除技術的發展？
選購碳移除碳權的五大考量
