國科會助攻淨零碳排！台大開發新興碳捕捉、碳轉化技術李琦瑋 (2024-12-11 14:27:49)

在各國積極發展減碳、負碳技術的潮流下，國科會於2023年成立台灣淨零科技方案推動小組，邀集國內學者專家，共同開發2050台灣淨零減碳所需的前瞻科技，其中，國立台灣大學「NTU ZERO」研發團隊，成功開發出「薄膜碳捕捉」及「電化學碳轉化」2項前瞻技術，電化學碳轉化技術更打造出試量產機台，可將二氧化碳轉化為甲酸或合成氣，二氧化碳處理量可達每天50公斤，讓減碳效益大增。在各國積極發展減碳、負碳技術的潮流下，國科會於2023年成立台灣淨零科技方案推動小組，邀集國內學者專家，共同開發2050台灣淨零減碳所需的前瞻科技，其中，國立台灣大學「NTU ZERO」研發團隊，成功開發出「薄膜碳捕捉」及「電化學碳轉化」2項前瞻技術，電化學碳轉化技術更打造出試量產機台，可將二氧化碳轉化為甲酸或合成氣，二氧化碳處理量可達每天50公斤，讓減碳效益大增。

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台灣大學「NTU ZERO」研發團隊，成功開發出「薄膜碳捕捉」及「電化學碳轉化」。（圖／記者李琦瑋 攝）[/caption]

現行碳捕捉技術耗能、產生額外碳排

國科會指出，台灣目前的能源供給主要仰賴煤、石油與天然氣等化石燃料，火力發電的碳排量約佔全國碳排量的14%；產業界每年碳排量佔全台灣的55%，上述兩者碳排皆可透過碳捕捉技術將煙道氣中的二氧化碳捕捉下來，進行再利用或封存。

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國科會提到，目前發展最成熟且多數產業界採用的碳捕捉技術是以氨溶液和鹼性化合物做為二氧化碳的吸收或吸附劑，但這種化學吸收方式在實廠操作中，需在吸收劑飽和後進行加熱再生，此再生過程不僅耗能，也間接產生額外的二氧化碳排放。根據「NTU ZERO」團隊估算，以化學吸收法進行碳捕捉的捕碳效益僅約60%，亦即每捕捉1公斤的二氧化碳，會間接產生約0.4公斤的額外碳排放

國科會工程處長洪樂文表示，在國科會淨零排放計畫支持下，由台大化工系教授康敦彥、郭修伯、吳嘉文、余柏毅及化學系教授陳浩銘共同組成的「NTU ZERO」研發團隊，開發出「薄膜碳捕捉」及「電化學碳轉化」技術。「薄膜碳捕捉」大幅降低碳捕捉所需能耗與二次碳排放，「電化學碳轉化」能夠將二氧化碳進一步轉化為有價值的上游化學品，並進行後續更高碳數的高價值特用化學品合成，而非僅是進行碳封存。

薄膜碳捕捉技術 捕碳效益提高至90%

NTU ZERO團隊合力開發新穎的碳捕捉與材料技術，盼提高二氧化碳的捕捉效率。在材料方面，吳嘉文開發新穎的超微孔金屬有機骨架（Metal-Organic Framework, MOF）材料，針對煙道氣的多重成份（氮氣、水氣及二氧化碳等），利用MOF的奈米空腔選擇性地吸附二氧化碳。

郭修伯以粉粒體與化工單元操作技術，將MOF吸附劑製作成管狀型態，並架設混合氣體吸附裝置測試二氧化碳的吸附效能；康敦彥則是將MOF材料混合高分子並製成薄膜型態，能在連續進氣的條件下，於煙道氣混合物中選擇性移除二氧化碳，操作過程中無須加熱再生。

NTU ZERO團隊計算，此通透式的薄膜碳捕捉技術有望將程序的捕碳效益從60%提高至約90%，即捕捉每公斤的二氧化碳，僅會產出0.1公斤的額外碳排放；團隊深入計算後發現，若將現今國內10%的傳統化學捕碳方式替換為新穎的薄膜通透式碳捕捉技術，每年可減少約500萬噸的二氧化碳淨排放量。

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電化學碳轉化技術打造出試量產機台，二氧化碳處理量可達每天50公斤。（圖／記者李琦瑋 攝）[/caption]

電化學碳轉化技術 創造負碳化學品新市場

針對二氧化碳再利用技術，陳浩銘發展高效能電化學技術，能將二氧化碳以電化學方式轉化為合成氣、甲酸、乙醇或乙烯等負碳上游化學品，其低能耗、高選擇性的優點能夠減少後續產物純化所需花費的能耗及成本；在轉化過程可以將二氧化碳轉化為高價值的化工原料，不僅解決碳排放的問題，更創造新的負碳化學品市場。

康敦彥說，此次展示的工業化概念機，首次導入可程式化自動控制，實現製程條件自動化調控，更加入人機介面機電整合，將只存在於實驗室內的小型模組躍升到工業化的層級，更進一步導入低能耗高價值之陽極系統，突破傳統電化學系統中的高能耗陽極的限制，不僅提高商業運轉的價值更將能耗降低至傳統的60%。二氧化碳處理量從最初桌上型每天0.2公斤到最新工業化原型機可達每天50公斤。

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