一、前言
碳捕獲（Carbon capture）技術的發展是全球實現深度脫碳與淨零排放的關鍵之一，許多難以減排產業已開始部署相關技術。碳捕獲技術除可實現分散式的碳管理，同時可直接（即不進行化學改變）或間接（即轉化）生成各種產品的一系列應用，進而促進循環經濟的發展。而捕獲的碳主要被應用於化肥工業和提高石油採收率(Enhanced Oil Recovery, EOR)，近幾年其他高市場潛力的創新應用也正在蓬勃發展，如合成燃料、化學品和建築骨材等。本文將著重於介紹碳捕獲技術於脫碳應用之創新案例。各項案例摘要請參閱圖一。

二、模組化捕碳技術創新案例
(一) 去碳同時產生水的高效直接捕碳技術
開發單位/廠商：美國Avnos
工業製程是排碳的主要來源之一，且需消耗大量的能源和水資源。因此，美國新創公司Avnos開發了一種名為「混合直接空氣捕獲技術」（Hybrid Direct Air Capture, HDAC）的創新技術，可有效去除大氣中的二氧化碳並同時產生水。傳統碳捕獲技術採用液體或固體吸附劑，去除二氧化碳時需消耗大量能源及水資源。該技術採用濕度吸附(moisture swing adsorption, MSA)技術，將捕獲的空氣經過除濕後捕獲二氧化碳，再利用除濕收集到的水釋放二氧化碳，預計捕獲每噸碳可產生5噸水。系統採用模組化設計，可根據需求靈活增加單元數量，適應不同規模和應用場景。然而，該技術尚處於開發初期，仍需進一步大規模示範來驗證其效益與穩定性。

(二) 分散式離網生產碳中性電子燃料
開發單位/廠商：美國Aircela
燃燒化石燃料造成二氧化碳不斷增加，致使極端氣候、海洋酸化、生物多樣性喪失及對人類健康的嚴重影響。為此，美國新創公司Aircela 正在開發第一台冰箱大小的小型分散式設備，能夠捕獲空氣中的二氧化碳並將其轉化為碳中和的電子燃料（e-fuels），用於多種應用。該技術將捕獲的空氣經由氫氧化鉀（potassium hydroxide）過濾器吸收二氧化碳，再利用回收水與可再生電力（如太陽能和風能）用於生產氫氣。同時，將捕獲的二氧化碳與氫氣結合並生成電子燃料，如電子甲醇（e-methanol）。其模組化設計，可使該產品可在離網裝置中生產電子燃料，擴大其應用領域。該技術已在合成燃料生產系統及相關技術領域申請2項專利。然而，該技術尚處於開發初期，仍需進一步大規模示範來驗證其成本效益和競爭力。

(三) 結合乾濕方法的捕獲技術
開發單位/廠商：烏克蘭Carbominer Ukraine
新創公司Carbominer Ukraine 開發一種創新且具經濟效益的直接空氣捕獲技術(Direct Air Capture, DAC)。該技術結合乾式(以固體材料吸附二氧化碳)和濕式(將二氧化碳溶於液體中)方法，採用離子交換吸附劑捕獲空氣中的二氧化碳，並使用電化學原理進行原位酸鹼震盪（Electrochemical pH Swing），透過調整溶液的酸鹼度來分離出高純度的二氧化碳（純度可達 99.75%）。靈活的模組化設計，可部署在使用二氧化碳的現場，例如農業溫室、工業製程或其他需求場景，降低二氧化碳運輸成本及相關排放。然而，該技術尚處於試驗與小規模應用階段（2023 年於維也納成功完成每年 1 噸的小型 DAC 系統測試），仍需要進一步大規模示範與驗證其成本效益和競爭力。

三、微生物轉化技術創新案例
(一) 利用微生物捕碳並轉化為礦物質
開發單位/廠商：美國Andes Ag
為能長期去除空氣中的二氧化碳，同時擴展二氧化碳的效益。新創公司Andes Ag透過有益微生物與玉米和小麥等農作物種子結合，進入土壤後與植物根系反應，加速將捕獲的二氧化碳轉化為土壤中的礦物質，並透過雨水將礦物質轉移到地底封存。同時，土壤中的礦物質還可提供植物養分，增加土壤中有機質的穩定與改善排水性能。該項技術已在種子處理領域申請27項專利。然而，在大規模的應用中，微生物的培養與管理可能是該技術目前面臨的重大挑戰。

(二) 以微藻培養技術捕碳並轉化為生物基產品
開發單位/廠商：西班牙AlgaEnergy
西班牙生物精煉公司AlgaEnergy創新將培養微藻（microalgae）的光合生物反應器(photobioreactor)，用於捕獲二氧化碳並轉化為生物基產品（bio-based products），包括生物刺激素（bio-stimulants）、生物燃料（biofuels）及生物塑料（bioplastics），在最佳條件下碳捕獲率可達 90% 。該項技術已在微藻培養及生物精煉領域獲得30多項專利。然而，微藻培養需要精確的光照與溫度控制，對能源的需求較高，且系統若未能充分消毒或是維持封閉環境，容易受到微生物污染風險，影響藻類的生長。

(三) 利用微生物捕碳並轉化為乙醇
開發單位/廠商：美國LanzaTech Global
LanzaTech Global是美國第一家碳捕獲和再利用的上市公司。該公司利用微生物發酵的專利技術，從工業廢氣中捕獲二氧化碳或一氧化碳，並將其轉化為永續燃料、化學品、材料和蛋白質等。例如：該公司與服裝品牌公司(如Zara、H&M Move、Adidas等)合作將捕獲的碳轉化為聚酯原料；與香水、美容護膚品牌公司合作(如Coty、Gucci)將捕獲的碳轉化為高純度乙醇等；與盧森堡的鋼鐵公司ArcelorMittal合作大規模捕獲鋼鐵製程中排放的碳，並轉化為燃料級乙醇，進行直接出售或進一步純化。該公司也與法國能源解決方案供應商Technip Energies獲得美國能源部(DOE) 2億美元的投資，用於將二氧化碳生產永續乙烯技術商業化（SECURE 計畫）¹。 

(四) 利用微生物捕碳並轉化為永續動物飼料
開發單位/廠商：英國Deep Branch（2024 年被荷蘭Aerbio 收購 ²）
蛋白質是動物飼料的主要成分之一。為降低飼料生產對土地及水資源的依賴，同時減少碳排放，Deep Branch開發將二氧化碳轉化為蛋白質的技術。該技術透過氣體發酵平台「(R)evolve」，將工業排放的二氧化碳和氫氣作為主要原料，透過特殊培養的微生物進行發酵，生成單細胞蛋白質(Single Cell Protein, SCP) 產品Proton™，作為動物飼料中蛋白質的永續替代品。該技術不需要土地種植且耗水量極少，生產過程可較傳統蛋白質來源（如大豆或魚粉）減少90% ³的碳足跡。然而，該技術尚處於開發初期，仍需進一步大規模示範。

[1]LanzaTech Global (2024.12.19). Technip Energies and LanzaTech Awarded Funding from the U.S. Department of Energy for Commercializing Breakthrough CO2 to Ethylene Technology. From: https://lanzatech.com/technip-energies-and-lanzatech-awarded-funding-from-the-u-s-department-of-energy-for-commercializing-breakthrough-co2-to-ethylene-technology/

[2]Aerbio (2024.08.15). Unveiling Aerbio, the future of fermentation. From: https://aer.bio/unveiling-aerbio-the-future-of-fermentation/

[3]Aerbio (2024.08.26). Aerbio Unveils Fully Operational Pilot Line: Pioneering the Future of Sustainable Protein Production. From: https://aer.bio/aerbio-unveils-fully-operational-pilot-line-pioneering-the-future-of-sustainable-protein-production/