碳的捕捉與封存等「負排放」技術，在近年愈來愈受到各界矚目。
The State of Carbon Dioxide Removal, 2024
從冰島到美國到肯亞，原先無人關注的「直接空氣捕碳」（DAC）技術，近年來出現強勁的成長動能。然而，目前價位相當高，每噸要價高至1千多美元，成為DAC能否發揮淨零潛力的最大障礙。
距冰島首都雷克雅維克約32公里的荒原，豎立著一間由許多煙囪包圍起來的工廠，看似不起眼，卻大有來頭—這是目前全球最大的捕碳工廠「長毛象」（Mammoth），每年可捕捉高達36,000 噸的二氧化碳，協助地球減碳降溫。
這是瑞士新創公司Climeworks的第二座捕碳廠。2021年啟用的第一座廠「歐卡」（Orca），每年最多可移除4,000噸二氧化碳，當時已是全球最大；2024年新蓋的「長毛象」，三年間就將捕碳「產能」放大9倍，兩廠相距僅2公里，都是利用「直接空氣捕碳技術」（direct air capture，DAC），將空氣中的二氧化碳捕捉下來，再永久封存到地底深處。
不意外的，「世界最大」的頭銜很快又要換人。另一間美國公司1PointFive在德州興建的DAC廠「史特拉多斯」（Stratos），將在2025年開始運轉，屆時每年可移除50萬噸二氧化碳，是前兩個「第一大」產能總合的12倍多。這個紀錄一樣很快會被超越，業界預計在兩年內就會出現規模破百萬噸的DAC廠。
從北歐冰原到美國大西部，從四位數到七位數的碳捕捉產能，已存在數十年的「負排放」（Negative emissions）技術 DAC，終於在這幾年展現蓄勢待發的強大動能。
2030 年產能擴增十倍！還能移除「古董級」二氧化碳
根據國際能源署（International Energy Agency，IEA）統計，2024年全球各地已建置27座DAC場址，但多是產能很小的測試或示範廠，每年合計捕碳量僅約30萬噸。但在最近幾年，情勢大為改觀。
IEA 統計，目前各國已有130個對外公開的DAC計劃，其中15座廠進入興建階段或完工階段，有些捕碳規模可望突破百萬噸。如果所有計劃都順利推動，2030年DAC產能可望提升十倍到300 萬噸左右；若把還在概念發想或評估可行性的案子也算進來，數字將激增到6,110萬噸。
比起大家較熟悉的「碳捕捉、封存與再利用」（Carbon Capture, Utilization and Storage，CCUS），DAC是更進一步的「碳移除」（carbon dioxide removal，CDR）技術，概念不難理解。捕碳工廠透過大型風扇與煙囪吸入空氣，利用固態或液態的化學製程，將二氧化碳分離出來後，要不永久封存到地底，再將碳權賣給企業，或是將其再利用，例如用來製造肥料與航空燃料，或當成開採老舊油井中殘餘石油的「潤滑劑」等等。
這種「隔空抓碳煉金術」，跟CCUS頗有異曲同工之妙，但兩者之間還是有「定點」跟「不定點」的根本性差別。CCUS是在工廠或發電廠的煙囪等固定排放源「定點」捕碳，避免二氧化碳逸散出去，但無法處理大氣中既存的二氧化碳。DAC剛好相反，直接從空氣中捕碳，能移除長期積累下來的「古董級」二氧化碳，進一步降低二氧化碳濃度，也能協助沒有集中排放源的產業減碳，像是農業、運輸等。
跟植樹造林、農地存碳等以自然為基礎的CDR技術相比，DAC還具備可量化、長期封存與再利用的好處。儘管「自然碳匯」相對容易又便宜，但該如何量化、證明額外性等等，目前都有挑戰，更別說一場森林大火就可能毀掉所有除碳效果。
有鑑於此，過往較少受到關注的DAC，近年開始被列入減碳工具庫。根據IEA提出的2050年淨零排放情境（NZE），2030年DAC移除的二氧化碳產能，應該達到8,500萬噸左右，依目前最樂觀的估算，還短少約1,600萬噸。
為加速產業發展，包括美、加、日、英國、歐盟等各國政府，都陸續端出租稅優惠、研發獎勵、設立產業園區等政策做法，鼓勵DAC發展。其中以美國最為積極，不僅大手筆砸重本，更有意成為全球DAC領頭羊。
圖片來源：Climeworks
各國政策加持 ，企業客戶開始「預購」DAC碳權
2021 年，美國通過《跨黨派基礎建設法》（Bipartisan Infrastructure Law），授權能源部（Department of Energy，DOE）提撥 35億美元，在全美建置4個DAC區域中心（Regional DAC Hub），每個中心採用不同DAC技術，在園區內進行捕碳、運輸、封存或再利用處理，培植產業鏈之外，也藉此創造地方就業機會。
目前已有兩個中心雀屏中選。預計2026年動的南德州DAC中心（South Texas DAC Hub）採用1PointFive 的技術，初期年產能50萬噸，之後將提升到100萬噸，終極目標是擴大到3,000萬噸。捕集到的二氧化碳，將封存於地表下1,980公尺的深部鹽水層。
另一個中心是位在路易斯安那州的賽普勒斯計劃 (Project Cypress），包括兩座分別採用Climeworks 與美國新創「傳家寶」（Heirloom）技術的DAC廠，預計從2027到2029年兩階段上線，初期年產能30萬噸，全面啟動後將提升到100 萬噸，二氧化碳封存於地表下2,100公尺深處的岩層。
2023 年，美國能源部再推出總獎金3,500萬美金的「碳移除碳權採購實驗計劃獎」（Carbon Dioxide Removal Purchase Pilot Prize），鼓勵包括DAC在內的四種創新技術，目前有24家新創企業進入競賽第二輪，在下一輪脫穎而出的10家公司，可以將DAC產生的碳權賣給能源部。
此外，2022年通過的《降低通膨法案》（Inflation Reduction Act），也將DAC 的稅收抵免提高超過三倍，將捕捉二氧化碳的補貼，從先前的每噸50美元提高至180美元，吸引更多資金進入市場。
公部門政策支持之外，減碳需求迫切的私部門也積極佈局。《創投新聞》（Venture Capital Journal） 指出，光是2024年1到9月，專注氣候科技的創投基金規模就達到71億美元，比起2023年全年的52億美元還多，其中不乏重量級基金。如比爾 • 蓋茲（Bill Gates）創辦的「突破能源風險投資基金」（Breakthrough Energy Ventures，BEV），其第3 支旗艦基金BEV III 在2024 年籌集8.39億美元，將持續投資包括DAC在內的氣候科技公司。摩根士丹利（Morgan Stanley）也在不久前完成7.5億美元募資，將投資位於北美和歐洲的碳移除與減碳公司。
不只天使投資人提供第一桶金，還有企業客戶開始預購尚未實現的DAC碳權，讓還在建置階段的DAC公司有穩定現金流。根據碳移除市場追蹤網站CDR.fyi 資料，全球各種CDR碳權的購買總額，在2022年只有62萬噸，2023年大幅成長至450 萬噸，以生質能碳捕集儲存（Bioenergy with carbon capture and storage，BECCS）技術為主（63％)，DAC居次（20％）。2024年光前三季的採購合約量，就已突破660萬噸。
CDR.fyi 資料顯示，目前全球前五大CDR碳權買家是：微軟、前線行動（Frontier）、空中巴士（Airbus）、挪威國家石油（Equinor）、亞馬（Amazon）。微軟至今購買總額超過824萬噸，跟幾家DAC公司簽約購買的碳權量，都是當時市場大筆交易，包括1PointFive（50萬噸）、傳家寶（315,000 噸）、Climeworks（1萬噸）等。
許多國家都端出政策誘因與租稅補貼，鼓勵DAC產業加速發展。圖片來源：Climeworks
低碳能源、封存地點都有挑戰，此刻成本依舊昂貴
另一大戶「前線行動」，則是由Google母公司Alphabet、臉書母公司Meta、麥肯錫（McKinsey）、支付平臺Stripe、電商Shopify等大咖，在2022年一起推動的「預先市場承諾」（Advanced Market Commitment）合資計劃，預計在2030年投入近10億美元購買CDR碳權，吸引摩根大通（JPMorgan Chase）、H&M、Salesforce、Autodesk 等廠商陸續加入。目前該聯盟總購買額度超過63萬噸，其中來自DAC的碳權近14萬噸。
然而，若要達到淨零目標，IEA預估DAC到了2050年的時候，每年產能必須擴大至9.8億噸。雖然目前市場成長勢頭看好，但未來仍充滿挑戰。
首先，DAC雖是「非定點」、24小時都可捕碳，但也並非「隨時隨地」，還是要找到能夠提供低碳能源與適合掩埋的地點。
跟CCUS從高濃度的煙囪捕碳相比，DAC是從二氧化碳濃度僅0.04%的大氣中捕碳，過程需要耗費大量能源。既然DAC的出發點就是為了減碳，再生能源自然是驅動製程的最理想電力，至少也要是低碳排的電力，光是這項要求，就限制了設廠地點的選擇範圍。例如，美國新創公司CarbonCapture 的野牛計畫（Project Bison），原先預計在2030年移除500萬噸二氧化碳，卻因零碳能源不足，被迫放棄在懷俄明州設廠。
相較之下，Climeworks在冰島設置的兩個廠，都位在當地最大的地熱發電廠區，讓該廠本身營運就是零碳。2023年於非洲肯亞啟動的「蜂鳥計劃」（Project Hummingbird），也是看準當地豐沛的地熱資源（肯亞為全球第七大地熱國），有望成為南半球第一座DAC廠。未來該DAC廠所需電力的85%，將來自當地地熱發電廠的廢熱發電，15%則靠地熱發電提供。
再來，封存地點也是問題。IEA分析，理論上地下岩層的範圍很大，但很多地方的地下岩層並未被研究過。因此，一座DAC廠的可行性分析中，地底封存的研究也是重點，一個專案的前期開發時間，可能長達數年。
最後，現階段DAC面對最大的挑戰，還是兩個字：成本！
因整體產業鏈尚未成熟，例如吸碳用的化學原料效能與再利用率等，都有很大進步空間。目前已公開的採購訊息，多半未揭露合約價，檢視Climeworks 針對中小企業提出的採購方案，一年3,000 美元可買2噸除碳量，也就是一噸DAC碳權要價1,500美元。IEA網站則指出，目前DAC價格依採購量而定，每噸價格落在600~1,000美元之間。
瞄準每噸100美元，提早布局淨零「最後一哩路」工具
不過，大家可以期待，未來技術進展可讓價格持續下降，2024年6月Climeworks發布的新聞稿，便介紹了該公司進行中的第三代DAC技術，有別於前幾代使用填充濾床，新技術改用新型結構吸附材料，增加與二氧化碳的表面接觸，捕獲和釋放時間縮短近兩倍，捕獲量可達舊式濾芯的兩倍以上，能源消耗減少一半，使用壽命更延長三倍。Climeworks 宣稱目標是到2030 年把每噸捕獲成本降到250∼350美元。
IEA 曾分析，若要釋放DAC的減碳潛力，價格必須到2030年落到每噸約100美元的水平。對此，Google 在2024年9月宣布一項震驚市場的DAC採購案，以每噸100美元的價格，向美國新創「全新世」（Holocene）採購 10萬噸二氧化碳，預計2030年初開始捕集、並封存地底。
Google 認為，「全新世」的獨門DAC技術結合了固態和液態系統，是得以壓低成本的關鍵。他們使用胺基酸和其他有機化合物，捕獲二氧化碳後將其濃縮、並加熱到低溫，產生可以運輸和永久儲存的純淨二氧化碳流。低溫所需能源可來自零碳能源或廢熱，加上「全新世」的化學製程用的是市場上已經普及的工業設備，有助解決DAC面臨的高耗能與資金問題。
無論何種減碳技術，成本永遠是隨著「需求跟產能」這個方程式變動的結果，也是影響買家採購意願的最大因素。沒需求、就沒有生產，價格自然昂貴；一旦需求增加、生產隨之擴張，價格自然下降。目前看起來，DAC未來需求可期，但產能擴張並無法同步，往後價格能否快速下降？讓不少企業存有疑慮。
然而，當自身營運和供應鏈減碳到了一定程度，實在減無可減的那個時候，DAC就是每家企業都必須列入思考的淨零「最後一哩路」實踐工具。雖然目前成本依舊偏高，產業鏈也都還在打造中，不過，唯有愈早投入的先行者，才有機會搶得先機，提早跨越淨零的終點線。
本篇文章出自天下永續會《2025企業永續白皮書》
CSR 天下/跨越淨零終點線需「負排放」技術，隔空抓碳的DAC可及早布局
免責聲明：
- 本會編譯、刊載於台灣淨零行動聯盟官網與臉書之文章本於引介國際永續趨勢及教育目的，不為營利使用。
- 任何一切因使用、改編本中心編譯之文章而招致之法律責任或損失，由使用、改編者自行承擔。