一、前言
若無碳捕集、利用與封存(Carbon Capture, Utilisation and Storage, CCUS)，很難達到巴黎協定的氣溫水準。全球到2050年須封存約94千兆噸二氧化碳，以CCS減排12%來實現IEA溫升兩度情境的目標。CCUS為歐盟公認實現2050年氣候目標的經濟有效研發重點，其不僅與能源生產、重工業、運輸業、廢棄物處置、化學工業和技術發展等領域相關。CCUS鏈的碳利用(CDU, Carbon Dioxide Utilisation)過程所需二氧化碳(可能來自工業製程)，比可從電廠捕集者低幾個數量級。碳捕集主要分離技術包括：吸收、吸附、薄膜技術、高溫循環。捕集的二氧化碳通常在捕集系統中即壓縮到超臨界狀態，以便運輸至封存或使用地點。

碳利用過程通常是將二氧化碳化學轉化為具商業價值的其他產品，本報告未考慮提高石油採收率和將其用於食品工業或用作超臨界溶劑。預測碳利用過程的短期市場潛力約200 MtCO2/y，大型點源排碳約14000 MtCO2/y。因此，找出二氧化碳最佳排放量並與進行匹配，對於證明二氧化碳利用潛力非常重要。二氧化碳潛在用途需要滿足某些標準(如減排收益)，以支付二氧化碳原料成本，並維持合理規模，使其成為減緩氣候變遷的選擇方案。全球可以礦物捕集及方式永久封存的二氧化碳各約8000和55000 Gt。

二、研究方法
1. 本報告評估碳捕集、利用和封存關鍵技術的成熟度，檢視相關建置目標和歐盟政策目標的技術狀態，涵蓋發電和工業相關技術。碳利用技術涵蓋與燃料、化學物質和材料合成相關的所有應用。碳封存則考慮離岸和岸上含水層、及玄武岩等替代方式。運輸方面包括目前評估中的運輸和管道組合，亦已納入為確保CCS計畫安全性須用的監控技術。

2. 各技術主題回顧包括：
(1) CCS和CDU技術最新水準的文獻回顧及技術分析。
(2) 基於歐洲研發計畫技術準備水準、以及專利趨勢這兩個主要指標。
(3) 以JRC-EU-TIMES模型提供的技術預測，估算CCS和CDU在歐洲工業和能源領域的影響。

3. 對CCUS不同部分最新技術(即捕集、利用、封存、運輸和監控)的相關資料來源包括：
(1) 同行審查期刊上的科學論文。
(2) 未來CCS技術(Future CCS technologies, ZEP)
(3) 2017年SET實施計劃、SETIS網頁和相關SET計劃行動。
(4) 碳匯領導論壇(Carbon Sequestration Leadership Forum)。
(5) SCOT計畫數據庫。
(6) 創新和網路執行署(Innovation and Networks Executive Agency)的線上資訊。
(7) 歐洲碳捕集與封存實驗室的線上資訊。
(8) 基礎設施及全球CCS機構的線上資訊。
(9)「二氧化碳利用：結束碳循環」(Carbon dioxide utilisation: Closing the carbon cycle)一書。
(10) CCS 20年-加速未來發展(20 years of CCS - accelerating future development)一書。

4.技術成熟度(Technology readiness level, TRL)評估：TRL評估遵循D2.1.9中描述的定義，等級為TRL1-3的計畫認定為未來和新興技術。TRL9是技術開發的最後一步。第4章討論了等級在TRL4到8之間的子技術。對CDU技術並檢討燃料、化學物質或材料的合成過程。TRL量表以定性的方式定義。二氧化碳封存、運輸和監測的TRL等級則遵循歐盟“Horizon 2020, Work Programme 2014-2015, Technology Readiness Levels (TRL), General Annexes” 及美國能源部“2014 Technology Readiness Assessment”報告的分類。

5.技術預測：基於JRC-EU-TIMES模式進行。該模式確認不同情況下CCS和CDU技術在其他常規和再生電廠技術中的可能配置率。模式結果包含在不同情境下(即不同假設和輸入數據下)的技術配置的權衡。

三、結語
1. 碳捕集技術正朝著更高TRL的方向發展。高溫循環技術的目標是TRL 7，而吸附劑技術的目標是TRL 8，薄膜系統的目標是TRL9。
2. 值得持續研發的技術挑戰課題：效率帶來的寄生損失、溶劑再生或捕集成本、針對惡劣條件進行材料優化、以提高可用性並降低成本、控制除二氧化碳以外污染物、靈活整合至彈性操作模式、全面示範以提升相關技術的信心。
3. 燃煤電廠碳捕集裝置已有研究成果，但尚未在歐洲實現大型示範計畫。天然氣電廠將成為重要二氧化碳排放源，須在示範其碳捕集技術。
4. 碳捕集技術受益於公認的成本和性能指標。實現此目標需要：標準方法及量化計算的相關參數和假設、評估的共同範疇、定期檢討指標及其數值之相關性、有效性、適用性和實現率。
5. 發電業碳捕集的成本差異很大，因此成本並非籌資方案的有效指標；在特定目標背景下的特定成本降低可能是良好標準。
6. 工業碳捕集已成新關注重點，但其將改變捕集操作的邊界條件。對應不同行業的廢氣組成和流量而各異的技術及應用潛力將是研發重點。
7. 二氧化碳利用的TRL水準不斷提高，預計到H2020內合成燃料的TRL最高將達到8。
8. 提高二氧化碳利用效率需深入研究催化劑、導入更佳製程，以提高效率及降低成本。科學界仍持續爭論以利用來封存二氧化碳的利弊。
9. 二氧化碳儲存、運輸和監測的未來研究重點為安全和風險分析。
10. 結合二氧化碳封存和提高石油採收率為良好商業機會，可望最大化石油產量並封存二氧化碳。