撰文/王海咪(經典雜誌撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌資深攝影)
今年夏天，全台用電量一度高達四千○七十一萬瓩，創下歷史新高，經濟部能源局更預測，二○二二至二八年間，每年全國用電成長率達2.3%，在全民擔心缺電問題的同時，另一壓力也落在大企業頭上——二○五○淨零碳排目標。台積電、台電、台泥等碳排大戶紛紛加緊腳步，購買綠電憑證、發展再生能源，想方設法減碳，然而，在用電量不減反增的未來，光是使用乾淨能源已經不足以達成目標，如何「把排出的二氧化碳抓回來」，成了企業和學界想破頭要解決的難題。
行經工廠，白煙奪出煙囪，一下子就消失在空中，排碳容易，但要從空氣中抓回這些無臭無味的二氧化碳，再固定回穩定的物理狀態，可不容易。增加碳匯最直觀的做法，就是種更多的樹。過去，若只考量經濟效益，大多人工林只種植經濟價值高的單一樹種，打破生態平衡，且單一樹種容易引起的土壤極化問題，也讓純林在一段時間之後，土壤就退化到難以繼續種植樹木。環境意識抬頭的現在，人工林首要的考量包括維持生物多樣性。
不過，混合造林技術門檻高，台大實驗林研究人員江博能分析，「混合造林有一定的困難度，每種樹種生長速度不同、需要的環境也不同，造林上要遵循一定的混合方式，例如要知道樹種之間要如何混交才不會干擾彼此生長。」加上極端氣候影響，預測未來要種哪些樹種更不容易。保持生物多樣性、維持經濟效益與固碳作用之間的平衡，成了人造林的一大挑戰。目前，人工林樹種以柳杉為大宗，這些柳杉大多是日治時期就在溪頭種下的樹苗，至今已經近八十歲，江博能坦言，「樹在二、三十歲時，生長效率最好，碳吸存的效率最高，當樹長到了五、六十歲，吸碳效率會變低，吸入與吐出的二氧化碳量只能勉強持平。」
為什麼台大實驗林不整理已經七、八十歲的老樹，重新改種固碳效率更高的年輕樹苗？江博能解釋，原因之一是經濟效益，由於進口木材價格低廉，遠低於自行伐樹，導致業者重整森林意願低落，國內林業幾乎停擺。台大實驗林目前的作法是等待老樹自然凋零，再改種經濟價值較高的國產材，例如台灣杉、紅檜，都是兼具經濟價值又能適應國內氣候的新樹種選擇。
被遺忘的水中碳匯
中興大學生命科學系終身特聘教授林幸助提供另外一種增加自然碳匯的可能性—藍碳。相較於陸上植物「綠碳」，水中植物「藍碳」如海草、紅樹林、鹽沼等等，由於藍碳的吸碳效率高，以同樣面積的森林與紅樹林來說，紅樹林吸收二氧化碳的速度可達四倍。
關於藍碳的研究近十年才興起，台灣更是這幾年才注意到藍碳的固碳價值，林幸助稱藍碳是「被遺忘的碳匯」。他認為，在台灣土地面積的限制下，吸碳效率高的藍碳更應該被重視。
而除了森林、紅樹林、海草這些大規模的自然碳匯，企業也試著利用實驗室或室內養殖等空間，以人工養殖的方式爭取碳匯，舉例來說，台電透過養殖微藻固碳。台電綜合研究院化環室博士陳璽年說，養藻固碳其實就像種樹，藻類生長時透過光合作用將二氧化碳固定在藻體內，以同樣面積來說，微藻的固碳量可達種樹的十倍以上，是相當有效率的固碳途徑。
這些藻類在固碳之後，除了可以製成高單價的保養品或保健食品之外，也能加工再製成生質粒料，當作燃料發電，固碳的同時創造附加價值。不過，藻類需要在特定的溫度下才能生存，還得隨時維持桶內的養液濃度，藻類才能維持活體狀態，若要大規模養殖，更得考量這些需要悉心照顧的藻類所花費的人力成本。
在企業積極創造自然碳匯的同時，學術界著眼的，是提升固碳效率的技術。中研院生化所廖俊智院長團隊的林柏亨博士費時七年，研究出一套未來能夠應用在增加植物固碳效率的人工固碳循環技術，研究結果今年二月發表於科學期刊《自然‧催化》 (Nature Catalysis)，受到國際肯定，林柏亨分享，這是目前人工固碳中效率最高、能在實驗室環境中維持反應時間最久的技術。
這套人工固碳循環技術的最終目的，是增加植物固碳效率，林柏亨進一步解釋，植物在行光合作用並吸收二氧化碳的同時，體內用來固碳的酵素(RuBisCO)也會進行光呼吸作用、排出二氧化碳，降低整體固碳效率，而林柏亨想要做的，是利用人工的固碳循環替代植物體內的RuBisCO。
然而，這並非容易的任務，這套人工循環裡需要有二十一個酵素同時進行反應，只要有任一個酵素的濃度變得太高或太低，整套運作就會停止下來。
林柏亨已經花了七年，但這個計畫還沒結束，他仍持續向最終目標前進。而綜觀所有人工固碳技術，業界目前較具前景、且已經開始實際應用的則是「碳捕捉與封存(CCUS)技術」。碳捕捉最主流的方式是「胺吸收法」，就是以化學溶液把煙道中的二氧化碳吸收出來，這套作法行之有年，在技術上沒有太大問題，真正的挑戰在於，二氧化碳被捕捉之後，能封存到哪兒去？
事實上，針對碳封存的方式，成功大學化工系特聘教授陳志勇已研究多年，並提出解方。他說，過去二氧化碳要跟氫氣反應，必須在高壓、高溫(通常在攝氏三百二十度、三MPa，相當於三十倍的大氣壓環境)下才能進行，過程所耗費的能源遠超過減碳所帶來的價值，因此過去難以實際應用；但陳志勇研發出一種氫化鎳基觸媒，讓二氧化碳與氫氣在低於一百八十度的十MPa環境下就能做出化學反應，打破過去限制。
二氧化碳和氫氣作用後，可以變成甲烷、乙烷和丙烷，甲烷能作為汽車、船舶的燃料，乙、丙烷則可以脫氫製成乙、丙烯，也就是鞋子、衣服等民生必需品的原料，等於把二氧化碳重新抓回來做為原料，無用的二氧化碳重獲新生，形成循環，減少新二氧化碳的生成。
要達成淨零碳排目標，在用電量反增不減、再生能源無法滿足減碳需求的事實下，把空氣中的二氧化碳抓回來固定是不得不走的路，但無論要增加自然碳匯或創造人工碳匯，都挑戰現有技術，值得期待的是，學界與企業已經攜手合作，組成「捕碳大隊」，絞盡腦汁在二○五○年之前，捉回空氣中過剩的二氧化碳。
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[Not a valid template]↑ 人工固碳未來在植物的應用。(繪圖/王瑛)
[Not a valid template]↑ 大規模碳捕捉與封存。(圖片/GettyImages)
[Not a valid template]↑ 桃園觀音工業區，煙囪中不斷冒出二氧化碳，學界和業界同時在找一個問題的答案：如何讓二氧化碳重新以穩定物理狀態回到土地裡？
[Not a valid template]↑ 樹木也分青年與老年，年輕的樹木吸碳效率較高，因此，若想培植固碳效率高的人工林，應該定期疏伐、重新種植新樹苗。在砍掉的樹幹旁，管理員重新種植肖楠樹苗。
[Not a valid template]↑ 藍碳又被稱作被遺忘的碳匯，雖然吸碳效率好，過去卻鮮少相關研究。高美濕地上，有一整大片的鹽沼，正是藍碳的一種。
[Not a valid template]↑ 養藻固碳需要人力細心照顧，控制環境溫度和養液濃度，台電綜合研究院化環室博士陳璽年專注看著台電電廠裡所養殖的微藻。
[Not a valid template]↑ 台大實驗林人工林種植混合林，包括孟宗竹、紅檜和柳杉確保生物多樣性的同時，也增加自然碳匯。
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