從大氣中除去二氧化碳的新方法

地球遇到了碳的問題，如果我們再不開始除去大氣中的二氧化碳，氣候變熱的速度就會加快。化學工程師珍妮佛 威爾考克斯帶我們看這些了不起的科技，用化學反應的方式清除空氣中的二氧化碳；其過程和樹木很類似，但規模更大。這場鉅細靡遺的演說，探討除碳的承諾和所面對的困難。

百萬分之四百，

那是現今空氣中，
二氧化碳的大約濃度。

那到底是什麼意思？

每 400 個二氧化碳的分子，

就會有另外 100 萬個氧和氮的分子。

現在在這間房間中，
我們大約有 1800 人，

想像一下，我們當中
只有一人穿綠色上衣，

你被要求去找到那一個人。

那就是現今我們想要直接
捕獲空氣中的二氧化碳時，

所遇到的問題。

聽起來挺簡單的，

把二氧化碳從空氣中去除。

其實真的很困難。

但告訴各位什麼很容易：

一開始就避免排放二氧化碳。

但我們沒有這麼做。

所以現在我們必須回過頭去；

把二氧化碳從空氣中抽出來。

即使很困難，還是有可能做到的。

今天我要和各位分享的是
這項技術的現況，

以及在不遠的將來，
它可能的發展方向。

地球本身自己就會
把二氧化碳從空氣中除去，

透過海水、土壤、植物，
和甚至石頭來做這件事。

雖然工程師和科學家都投入在

加速這些自然過程的無價工作上，

就是還不足夠。

好消息是，我們還有其他方法。

靠著人類的足智多謀，
我們現在有技術

可以把空氣中的二氧化碳除去，

利用化學反應的方法。

我喜歡把它想成是一個合成森林。

要種出或建造出這樣的森林，
有兩種基本的方式：

第一是使用溶解在水中且能夠
抓取二氧化碳的化學物質。

第二是使用固態材料，
內含有能抓取二氧化碳的化學物質。

不論你選擇哪一種方法，
基本上它們看起來是一樣的。

我接著要給各位看，做這件事的系統

是什麼樣子的。

這叫做空氣接觸器。

它必須要非常非常寬，

這樣才能有足夠大的表面積

來處理所有必要的空氣，

因為，別忘了，

我們試著在一百萬個分子中
捕集四百個分子。

如果要用液體方法來捕集，

你就要用這大表面積的包材，

把接觸器用包材裝滿，

用幫浦將液體分佈至包材的各處，

還可以用風扇，如圖的前方所示，

讓空氣通過液體產生泡泡。

空氣中的二氧化碳和液體分離，

因為它會和溶液中結合力極強的
二氧化碳分子發生作用。

為了要捕集很多二氧化碳，

這個接觸器必須要做得很深。

但有個最佳化的點，

因為接觸器越深，

你就要花更多能源來把空氣打過去。

所以，直接捕集空氣的空氣接觸器
在設計上有這項獨特的特徵，

有很大的表面積，
厚度相對就很薄。

一旦你捕集到了二氧化碳，

你就得要回收那些用來捕集它的材料，

一次又一次。

碳捕集工作的規模是很龐大的，

捕集過程必須要是永續的，

材料不能只用一次就丟。

而回收那些材料就需要很大量的熱，

因為，想想看：在空氣中，
二氧化碳會被稀釋，

和它結合的材料非常強而有力，

因此會需要很大量的熱，
才能回收那些材料。

如果用那樣的熱來將材料回收，

會發生的結果是，從空氣中稀釋的
二氧化碳所取得的濃縮二氧化碳

現在被釋出了，

產生了高純度的二氧化碳。

那很重要，

因為高純度的二氧化碳比較容易液化，

比較容易運送，
不論是透過管線或是卡車都一樣，

更容易直接使用，

比如，用來當燃料或化學物質。

所以，關於那能源，
我想要再多談一點。

重新產生或回收這些材料所需要的熱

會直接影響到能源
和做這件事的後續成本。

所以我要問一個問題：

你們認為要花多少能源

才能在一年內把空氣中的 100 萬噸

二氧化碳除去？

答案是：一座電廠的能量。

需要用一座電廠才能直接
捕集空氣中的二氧化碳。

看你選的方法是哪一種，

用的可能是三到五百萬瓦特的電廠。

要選哪一種電廠，也要十分謹慎。

如果選擇燃煤電廠，

最終排放的二氧化碳
可能比捕集到的還多。

現在來談談成本。

這種技術，如果用的是高能源的版本，

每噸可能要花上 $1,000，

這只是捕集的成本。

讓我把它轉成白話。

如果你打算要把非常昂貴的
二氧化碳轉換成液態燃料，

那麼算起來會是每加侖 $50。

那實在太貴了，不可行。

我們要如何減低成本？

我有部分工作在處理這個問題。

現在有一間公司，
商業規模的公司，

可以壓到每噸 $600 的價格。

還有好幾間其他公司在開發技術，

想要把價格壓到比那更低。

我要跟各位談談

這當中的少數幾間公司。

其一是「炭工程
（Carbon Engineering）」。

該公司位在加拿大。

他們用液態的方式來做分離，

再搭配燃燒足夠且便宜的天然氣，

來供應必要的熱。

他們有個很聰明的方法，

可以同時捕集空氣中的二氧化碳，

以及燃燒天然氣所產生的二氧化碳。

透過這麼做，

可以抵消掉額外的污染，並減少成本。

瑞士的「氣候工程（Climeworks）」

及美國的「全球恆溫
（Global Thermostat）」公司，

採用不同的方式。

它們用的是固態的捕集法。

氣候工程公司用的是來自地球的熱，

或地熱，

或甚至是工業過程中過量的蒸汽，

以減少污染以及成本。

全球恆溫公司用的方式不同。

他們把焦點放在必要的熱

以及熱通過材料的速度，

這麼一來，就可以快速地釋放和產生

那些二氧化碳，

讓他們的設計可以變得更小巧，

整體的成本也比較便宜。

還有更多其他的。

和真實的森林比，合成的森林
有一個顯著的優勢：大小。

我接下來要給各位看的圖，
是亞馬遜雨林的地圖，

亞馬遜每年可以捕集
16 億噸的二氧化碳。

這大約等同於美國每年

排放量的 25%。

換成是合成森林
或專門用來捕集空氣的電廠，

若要捕集相同份量的二氧化碳，

所需要用的面積

小了 500 倍。

此外，合成的森林

並不需要建造在耕地上，

不會和農地或食物產生競爭，

也不需要砍伐任何真正的樹木

就可以做到。

我想要先退一步，

我想要再提一下負排放的概念。

負排放是要把分離出的二氧化碳

永遠從大氣中除去，

也就是，把它放回到地底，

因為它最初是從地底來的。

但要面對現實，現今沒有人
能靠做這種事賺錢——

至少賺不了多少錢。

所以，在開發這些技術的公司

其實是想要把二氧化碳拿來

做成有用的東西，有市場的產品。

可能是液態燃料、塑膠，

或甚至合成碎石。

別誤會我的意思——
這些碳市場是很棒的。

但我也不希望各位的幻想破滅。

剛談的這些都還不足以
解決我們的氣候危機，

我們需要做的是要真正去思考

要花什麼代價。

對於碳市場，
有一個優點我一定會說，

那就是，因為它們，
新的捕集廠得以建立起來，

而每建立一座捕集廠，

我們就會學到更多。

當我們學到更多，

我們就有機會把成本降低。

但我們這個全球共同體也得要

願意去投資。

我們或許有各種聰明的想法和技術，

但那還不夠讓

這項技術對於氣候產生夠顯著的影響。

我們很需要法規，

我們需要補助，

碳相關的稅。

很少有人會願意付更多，

但需要做的是，

要讓碳中和與負碳的途徑

便宜到社會上大部分人都能負擔，

這樣才能對氣候有所影響。

除了那些投資之外，

我們也需要在研究和開發上做投資。

所以，看起來會是什麼樣子？

1966 年，美國將大約一半的
國內生產總值投資在

阿波羅計畫上。

該計畫讓人類安全登陸月球，

並返回地球。

當年國內生產總值的一半，
約等於現今的 1000 億。

已經知道直接捕集空氣

是我們對抗氣候變遷之戰的前線，

想像一下，若我們能投資 20%，
即 200 億元，會如何。

此外，也想像一下，
我們能把成本降低，

降到每噸 100 元。

那會很困難，但這也是讓
我的工作很有趣的原因之一。

所以，200 億元，

每噸 100 元，會是什麼樣子？

那會需要建造 200 座合成森林，

每一座每年都能夠捕集
100 噸的二氧化碳。

加起來，總共約是
美國每年排放量的 5%。

聽起來不很多。

結果發現，其實是很重大的。

如果看看長程貨車運輸
以及商業飛機

相關的排放，

它們加起來大約是 5%。

我們對於液態燃料的依賴，

讓這些排放非常難避免。

所以，這項投資絕對是重要的。

要花費多少土地面積，才能做到

200 座捕集廠？

結果算出來是大約
溫哥華土地面積的一半左右。

前提是要用天然氣來當燃料。

但別忘了，天然氣也有不利的一面，
它也會排放二氧化碳。

所以，如果用天然氣
來直接做空氣捕集，

最後只能捕集到
預期量的三分之一左右，

除非你有聰明的同時捕集方法，

就像炭工程公司用的方法。

如果我們有替代的方法，

用風力或太陽能來取代，

土地面積會變成約 15 倍大，

近似現在的紐澤西。

我在工作和研究時，
會思考的其中一件事情，

是要想出把這些捕集廠
放在哪裡最好，

並考量可得的當地資源——

不論是土地、水資源、
便宜且乾淨的電力——

因為，比如，可以用乾淨的電力

來做水分裂，產生氫，

氫是很好的天然氣替代品，
不會產生碳，

用來產生需要的熱。

但我希望大家能再次反思負排放。

負排放不該被視為神奇的解決方案，

但如果我們在減少全球二氧化碳時

一直遇到瓶頸，
負排放也許可以幫助我們。

但也因此，我們得要很小心。

這種方法非常誘人，
甚至可能有風險，

因為有些人可能會太依重它，
把它視為是氣候危機的完全解決方案。

它可能會誘使大家繼續燃燒
化石燃料，一年 365 天，

一天 24 小時不斷地燒。

我主張不要把負排放

視為是阻止污染的替代品，

而是在既有的方案組合外，
再外加一個無所不包的方案，

內容從增加能源效能，

到低能源碳，

到改善農業，

會一起讓我們有朝一日
能走上淨碳排放為零的路途。

一點點自我反思：

我丈夫是急診室醫生。

他和他的同事每天的工作就是

拯救人命，我覺得很了不起。

然而，當我和他們談到
我的碳捕集工作時，

他們也同樣覺得很了不起，

那是因為用捕集碳來對抗氣候變遷

並不只是要拯救北極熊

或是冰河。

它也是在拯救人命。

合成森林可能沒有
真實森林那麼漂亮，

但有了它，
我們就不只能保育亞馬遜，

還能保護所有

我們愛與珍惜的人，

以及我們未來的世代

和現代文明。

謝謝。

（掌聲）