碳捕獲與封存（Carbon Capture and Storage, CCS）

碳捕獲與封存（Carbon Capture and Storage, CCS）
臺北市立南湖高級中學地球科學科董家莒老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

CCS是將二氧化碳從工業或與能源有關的過程中分離（capture），並輸送到地層深處進行封存（storage），使之長期與大氣隔絕的技術，從而減少二氧化碳的排放。目前CCS技術在全球範圍內尚屬研發和示範階段，支持該項技術的人認為，CCS技術能夠在保障能源供應的同時降低碳排放，並預測2050年CCS技術降低的二氧化碳排放量將達到100億噸，但也有人認為這項技術的全面推廣還需要做大量的研究工作。

CCS的原理是什麼呢？被儲存起來的二氧化碳與我們每天呼出的二氧化碳不同，儲存區域位於地下數千米深，高壓環境使二氧化碳處於高密度的超臨界狀態，而成為「流體」，這種二氧化碳被注入到開放孔隙大量相互連通的儲集層（指水、石油或天然氣等液體聚集的地層）中，流體可以在其中流動並儲存於空隙。

二氧化碳能夠存在於儲集層內，最主要的因素就是覆蓋其上具有防滲功能的冠岩，它能夠像瓶蓋那樣將汽水中的二氧化碳封存在瓶中，並覆蓋整個區域面積達100平方公里，並且不能有導致漏氣事故發生的通氣口。由於流體與儲集層中的水相互作用，一部分氣體會溶解到水中失去所有活性；一部分溶解的物質與岩石發生反應形成礦物質，二氧化碳即被固化在地底下長達數百萬年。

順利儲存的關鍵就在於選擇安全的儲存地點。儘管各種工具能夠幫助我們大致瞭解地表下的情況，但它們所提供的僅僅是地下實際狀態的概況。儲存地點的前期勘察工作不論多麼詳盡，我們對流體在地表下的運動及反應進行預測時，極大程度上仍然需要憑藉猜測。然而，經驗和資料能夠使不確定因素大大降低，這也就是為什麼油田有可能成為二氧化碳儲存的第一批目標地的原因。我們應該利用收集到的資料針對儲存點建立模型，再利用各種監控手段對實際情況進行跟蹤，並對洩漏進行測試。

造成二氧化碳洩露會有極高風險，例如快速洩漏高濃度的二氧化碳對人類和植物而言是致命的傷害；氣體從儲集層緩慢地洩漏時，靠近地表的淺水層並與水發生反應形成弱酸，使地下水變得不適合飲用或者不能用於農業或工業；酸液也可能會使岩石或土壤中的有毒金屬析出，使周圍的健康和環境狀況惡化；即便二氧化碳洩漏到大氣中是無害的，它仍然造成了溫室氣體的排放。

過去幾年裡，美國、英國、加拿大及澳大利亞等國均投入大量的公共資金開展不少示範工程。由於中國大約有70％能源需求依賴於燃煤，因此對於CCS技術的發展尤為重視，目前在天津建設的國內首座整體煤氣化聯合迴圈（IGCC）示範電廠專案的實施，採用實際工程資料，進行CCS示範工程的綜合風險評估、選址、融資機制等研究並展開相關的能力建設工作，為在中國建成第一個較大規模的CCS示範工程。

參考資料
1.環境資訊中心  http://e-info.org.tw/node/54210

2.中外對話  http://www.chinadialogue.net/article/show/single/ch/3512-The-science-of-storage

3.中國氣候變化信息網  http://www.ccchina.gov.cn/cn/NewsInfo.asp?NewsId=20612