以化学固定转换二氧化碳为大宗化工原料技术简介.PDF

工 程 中興工程．第117期．2012年10月．PP. 15-22 技 SINOTECH ENGINEERING CONSULTANTS,INC. .tw/journal/ 術 以化學固定轉換二氧化碳為大宗 化工原料技術簡介 黃欣栩* 朱敬平** 鍾裕仁*** TAO 摘 要 在國際能源總署提出至 2050 年之二氧化碳削減藍圖中，透過地質封存、生物固定與化學固定 所捕捉之二氧化碳預期約占 19% ；其中化學固定係將二氧化碳大規模而集中地轉換成另一種可運用 之原料，而可回到既有經濟體系利用，值得進一步評估可捕捉量。本文主要針對二氧化碳化學固定 （還原反應）之可能反應類型進行簡介，目前文獻報告中二氧化碳還原反應包括直接分解、與氫氣 反應、與液態有機物反應、共聚合反應、光化學反應、電化學反應等六種類型，其中 Olah et al. 等 人所撰「甲醇經濟」一書中，倡議將二氧化碳與再生能源所產生之氫氣反應形成甲醇，為最具有可 行性之化學固定法。甲醇為用量極大之化學物質，且能進一步作為多種化學反應用途及燃料，包括 直接燃燒與燃料電池，此外透過此一合成反應，可將原本不易儲存與運用之氫氣予以儲存，而可發 揮最大效益，並形成人工二氧化碳循環。未來若能在電廠或大型化工廠等大型排放源旁設置二氧化 碳化學固定工廠，整合太陽光能與熱能系統等再生能源系統，透過水電解與化石燃料氣化 （Gasification ）兩項步驟產生氫氣，並與自大型排放源固定之二氧化碳結合，轉換成容易輸送之甲 醇，減少長距離輸送之困難。依照目前全球之甲醇用量推估，預期 2050 年時將可占總捕捉量之 10% ，即約占二氧化碳削減總量之2% 。 關鍵字：二氧化碳減量、二氧化碳捕捉、化學固定、氫氣、甲醇、太陽光能與熱能 一、前 言 2.66 億噸，占上述總排放量的 92% ，其中又有 2.52 億噸來自於因燃料燃燒而產生，這其中 66% 目前科學界普遍認為二 氧化碳的排放與全球 來自於能源部門，16% 來自於工業部門（圖 2 ） 氣候變遷間有密切關係。環保署 2009 年「國家 （環保署，2009 ）。 通訊及溫室氣體排放清冊建置應用」成果顯示， 表 1 列出台灣二氧化碳排放量超過每年 100 台灣 2008 年溫室氣體總排放量約 2.9 億噸，淨排 萬噸之集中排放源，其總和約每年 1.4 億噸，占 放量約 2.7 億噸（圖 1）；其中二氧化碳排放為 全國總排放量之 52% 。 * 中興工程顧問社環境工程研究中心副研究員 ** 中興工程顧問社環境工程研究中心水處理及回收再利用組組長 *** 中興工程顧問社環境工程研究中心經理 15 工 程 技 中興工程．第117期．2012年10月．PP. 15-22 .tw/journal/