發展碳捕捉與封存（CCS）等負排放技術，才能補償無法減排或後期累積的排放量。到2050年，全球CO₂減排量約有15%需要依賴CCS實現。在此背景下，CCS技術已成為重工業和能源業脫碳的關鍵工具。

全球氣候變遷推動碳中和、甚至負碳經濟的發展，成為工業界的長期目標。各國提出2050淨零排放承諾後，科學評估均指出必須發展碳捕捉與封存（CCS）等負排放技術，才能補償無法減排或後期累積的排放量。IPCC與國際能源署（IEA）均明確強調，CCS對於實現本世紀中葉淨零排放至關重要。IEA的情境分析顯示，到2050年，全球CO₂減排量約有15%需要依賴CCS實現，這意味著CCS設備容量需增加百倍以上，投資規模高達數千億美元。在此背景下，CCS技術已成為重工業和能源業脫碳的關鍵工具。

技術原理介紹

CCS涵蓋碳捕捉、運輸與封存三大環節。首先，在工業製程或燃燒排放端提取CO₂是核心環節，常見技術包括：

化學/物理吸收法

以溶劑吸收CO₂，分為物理吸收（透過壓力、溫度變化使CO₂溶解）與化學吸收（以胺類等溶劑與CO?發生化學反應）。化學吸收法最為成熟、已商業化，對低壓CO₂源具有較高的去除效率，典型案例如煉油、氫廠尾氣所用的MEA胺洗系統。物理吸收則適用於高壓、高濃度的氣流，但一般多以化學吸收為主流。

吸附法

利用固體吸附劑（如沸石、活性碳、金屬－有機框架）在表面將CO₂選擇性吸附，再透過加熱或壓力變動脫附回收CO₂ 。此方法吸附和再生次數多，可循環使用，不需溶劑處理。實際應用中，吸附法常作為補充技術或用於處理特殊排放來源。

薄膜分離法

將含CO₂氣體通過高分子或無機膜，依分子在膜中的穿透速率差異實現分離。此法結構簡單、模組化程度高，但膜材耐久性和分離效率仍待提升。目前多用於小規模提純或輔助處理工況。

其他捕捉技術

如低溫冷凝、富氧燃燒、鈣循環、電化學分離和生物轉化等，也在研發中。直接空氣捕捉（DAC）屬於後燃燒捕捉極端例子，可將大氣中稀薄CO₂抽取並封存，雖能實現真正的負排放，但當前能耗和成本極高，尚屬新興領域。

碳運輸

捕集後的CO₂需加壓液化或超臨界化，經由專用管線、船運或卡車運輸至封存地點。目前地面管線是主流，建設量有限。例如美國現有CO₂管線約5000英里，但2050年前可能需增至2～9萬英里才能滿足需求。

碳封存

將高壓CO₂注入地下地層，使其長期隔絕於大氣。主要封存方式包括深層鹽水層、枯竭油氣藏、不可開採煤層等。深層鹽水層儲量極大，理論上可存放數千億噸級CO₂。另有礦化封存：將CO₂注入含鈣鎂基的巖石（如玄武巖）中，使CO₂與礦物反應生成碳酸鹽，達到永久固碳的效果。以上各環節需綜合運用，並搭配監測技術確保封存安全。

主流企業案例分析

Shell

作為石油化工巨頭，Shell早年即參與多項大型CCS專案。加拿大Scotford升油廠的Quest計畫自2015年起運行，採用胺吸收技術捕獲蒸汽重整產生的CO₂，捕獲量上限約1.2百萬噸/年。澳洲Gorgon LNG計畫亦在巴洛島設置CCS系統，可捕獲3.4～4.0百萬噸/年CO₂，是全球最大規模的專案之一。此外，Shell與Equinor、TotalEnergies合資的歐洲Northern Lights管線計畫，將陸續為多國提供CO₂海運封存服務，凸顯其多元化布局。

Occidental Petroleum（Oxy）

Oxy長期投入油田增產同時封存CO₂，其1PointFive部門近期更聚焦直接空氣捕捉（DAC）技術。Oxy與Carbon Engineering合作的Stratos DAC廠預計投運後，每年可從空氣中捕獲約50萬噸CO₂。同時，Oxy在美國Permian盆地等地利用CO₂驅油已逾數十年，近期亦取得EPA許可將DAC捕獲的CO₂永久注入地下。Oxy的案例展現了「捕集-利用-封存」並行的實踐方式。

Equinor

挪威國營能源公司Equinor具備全球最豐富的海上封存經驗。Sleipner氣田於1996年起成為世界首個工業規模CO₂封存示範項目，每年將約百萬噸CO₂注入海床下鹽水層；2008年的Snohvit液化天然氣廠亦將CO₂送入北海地層。Equinor與歐洲合作夥伴共同推動挪威「長船計畫」(Longship)，其北海北極星(Northern Lights)封存場第一期年注入能力為1.5百萬噸CO₂。隨著Shell和TotalEnergies投資擴建，預計第二期將再增3.5百萬噸，總量達5百萬噸/年。Equinor並持續在挪威以外布局，包括投資德州巴丘彎(CCS項目)等，顯示其長遠的CCS產業佈局。

當前挑戰分析

高成本與能量消耗

當前CCS技術成本仍然偏高。捕捉CO₂所需的設備龐大且耗能，例如化學吸收需要加熱再生胺溶液，會顯著提高電廠或工廠的能源消耗。根據研究，當排放氣體中CO₂分壓極低（如直接從大氣或稀薄煙氣中捕集）時，捕集成本可超過180美元/噸；一般工業尾氣處理時的成本也常在數十美元至百餘美元/噸。如此高昂的成本使得若無外部補貼或碳價支持，多數CCS專案難以經濟自持。

基礎設施不足

大規模推動CCS需要完善的運輸與封存網絡。當前全球僅有數十個商用CCS設施，CO₂專用管線零星分布。例如美國現有約5,000英里管線，但2050年前可能需擴增至2～10萬英里才能滿足淨零目標。缺乏集中管網意味著每個捕獲站都必須自行建管線或轉運設備，增加成本與阻礙。

政策與商業模式挑戰

CCS投資回收期長，且缺乏穩定收益來源。許多國家的碳價或補貼政策尚不完備，導致私人企業不願承擔高風險。例如即使已有美國45Q等稅收抵免機制，但在多數地區仍缺乏等值碳價或直接財政支援。此外，社會對管線安全性和CO₂封存安全性的質疑，以及對CCS與石化產業共存的疑慮，也成為許多計畫反對或延宕的原因。整體而言，目前全球CCS部署進度遠低於淨零所需：IEA統計顯示，截至2023年，全球在運營階段的CCUS設施約45座，2030年已宣布的捕捉能力僅約4.35億噸/年，僅達達成2050淨零碳路徑需求的約40%。

未來展望與企業應對策略

創新技術與碳利用

隨著研發投入增加，CCS技術將持續優化。直接空氣捕捉（DAC）雖當前成本高昂，但如Stratos專案已將單點年捕量推向50萬噸級，未來有望透過規模化和技術突破降本。碳封存以外，碳利用（CCUS）應用也成為焦點，將CO₂轉化為化工原料、合成燃料或建材等。例如利用可再生氫氣和CO₂合成甲醇或航空燃料，或將CO₂轉換為混凝土添加物、塑膠等產品，使之「變廢為寶」。這些技術能在對應領域減碳的同時創造商業價值。

產業合作與集群模式

為降低成本並共擔風險，產業間合作模式正形成趨勢。多個碳源企業共用管網和封存設施的「捕集與封存集群」（CCS hubs）可分攤基礎設施成本。歐洲、北美已有規劃幾個此類示範計畫，如英國HyNet、挪威Longship以及美國Gulf Coast cluster等，都匯聚電力廠、煉油廠和化工廠的CO₂輸送網絡。此外，國際間或區域內的跨國合作（如跨境運輸管線）也在討論中，以擴大封存網絡的潛力。

政策激勵

加強政策支持是推動CCS的關鍵。一些國家已經推出經濟激勵措施：例如美國2021年《基建法》撥款17億美元支持碳捕集項目、12億美元投入DAC樞紐建設；美國稅收抵免對注入封存每噸最高補貼數十美元，甚至160美元以上；歐盟則透過碳市價和創新基金等途徑鼓勵投資。未來若能建立更穩定的碳價機制或直接補貼政策，將大幅降低企業採用CCS的門檻。

半導體業界的機遇

雖然半導體製造自身直接排放相對有限，但其供應鏈和能源需求龐大。半導體產業可以利用自身優勢參與CCS：先進晶片和感測器可應用於CCS系統的數據監測與運算，提升運行效率；廠房使用的高純CO₂（如在光刻製程中作冷卻氣體）亦可考慮與CCS結合，減少原料製造碳足跡。

此外，半導體業投資CCUS也有助於達成企業的碳中和目標，並可能催生新市場，例如將捕獲的CO₂用作生產半導體材料（如矽矽晶體成長需用氬氣，未來可研究CO₂電解產生合成氮氣），或參與二氧化碳轉換技術的硬體開發等。總之，半導體業雖非CCS主體，但其技術優勢和資源實力意味著在這一新興領域仍具多方面參與與受益的潛力。

結語

隨著全球對淨零排放的承諾日益明確，碳捕捉與封存技術（CCS）正逐步從實驗性應用走向大規模部署。未來，隨著技術成熟與成本降低，CCS可望與再生能源、氫能、生質能源等形成互補，共同構築低碳產業鏈。在政策驅動與碳交易市場機制的催化下，企業減碳壓力也將進一步推升對CCS解決方案的需求。

此外，碳捕捉後的CO₂資源化應用（如用於製造建材、燃料或化學品）也具備高度潛力，可將碳排視為原料來源，進一步強化循環經濟的實踐。未來，碳捕捉與封存技術將不僅僅是減碳工具，更可能成為促進永續發展與綠色轉型的關鍵推手。