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碳捕獲及碳利用之創新案例 Innovations in Plastic Waste Valorization, Anaerobic Fermentation, Carbon Capture, Methane Pyrolysis, Waste Upcycling and Water Oxidation (2. Carbon Capture & Carbon Utilization)
2025/06
Frost & Sullivan
www.frost.com
位於西班牙的 Algasol Renewables 開發浮動光生物反應器,用於永續與低成本地微藻生物質的生產,使其能夠應用於生物燃料、高價值產品、碳捕獲以及各種環境解決方案。該公司的光生物反應器 (PhotoBioReactor, PBR) 是一種模組化且靈活的浮動系統,由薄型聚合物材料製成,可部署在海水池塘或海洋中,利用自然光和密封隔間培養微藻,可改善光照、減少污染,並以低能耗和營運成本實現高生物質產量。總體而言,該技術具可擴展的生產力,其生產率超過每天每平方公尺 40 克生物質,支援大量商業化應用,且與傳統的開放式池塘相比,該技術可減少達 90% 的水和能源消耗,同時透過其封閉式模組化設計,維持高生物質純度,並最大程度降低污染風險。在未來,Algasol Renewables 將專注於推動一體化藻類生長和收穫系統,擴大分散式大規模生物質生產,並加強全球策略合作夥伴關係。預計到 2026 年,該公司的目標是將其專利的浮動光生物反應器技術商業化,用於生產高價值產品,利用可生物降解的 PBR 提高生產力,並與產業界、政府和研究機構合作擴大營運規模。以分析師的角度來看,PBR 技術使該公司在快速拓展的微藻市場中佔據領先地位,預計到 2034 年,該市場的價值將成長近一倍。其競爭優勢在於可擴展、抗污染的培養,以及廣泛的應用潛力,涵蓋生物燃料、營養保健品和環境解決方案。為了最大限度地發揮未來影響力,公司應優先考慮策略合作夥伴關係、製程持續改善,以及加速進入高成長地區和產業的市場。

位於美國的 Monolith Materials, Inc. 為一家清潔技術公司,透過專有的等離子體甲烷熱解製程生產低排放炭黑、清潔氫氣和氨。其服務面向輪胎、塑膠、油墨、塗料和農業等領域,為傳統高排放工業材料提供永續性替代品。整體而言,該技術可同時生產清潔氫氣和高價值炭黑,廣泛應用於汽車、塑膠和電子等多個產業,且基於等離子體的系統可實現近 95% 至 98% 的甲烷轉化率,從而改善氫氣和碳的生產率。在生產清潔氫氣方面,等離子體甲烷熱解比水電解和蒸氣甲烷等方式更有效。與電解方式不同,等離子體熱解具有很高的能源效率,幾乎不產生二氧化碳排放。此外,與帶有碳捕獲的蒸汽甲烷相比,等離子體熱解具有相似的效率,同時避免了多步驟製程的複雜性和直接排放,並產生有價值的固體碳。預計在 2025年,Monolith 將優先完成 Olive Creek 2 號擴建項目,增加用於輪胎和化肥產業的清潔氨和炭黑產量,進而支持脫碳目標。且在同年,Monolith 計畫將進行國際上的拓展,包括可能與 SK 集團在韓國成立合資企業,生產清潔氫氣和炭黑。Monolith Materials 憑藉其創新的等離子體甲烷熱解技術,正受到分析師的廣泛關注。此製程可實現商業規模生產零排放的氫氣和炭黑。在三菱重工和 TPG Rise Climate 等主要投資者的支持下,Monolith 與領先品牌的合作以及其拓展計劃,使公司在具有挑戰性的產業脫碳領域占據領先地位。

在加拿大的 Deep Sky 是一家專注於大規模碳去除的開發商。該公司採用直接空氣和海洋捕獲技術,從大氣和海水中提取二氧化碳。這使他們能夠為企業和政府提供高品質、可驗證的碳信用。此外,Deep Sky 還運作著由再生能源驅動且技術獨立的設施,確保永久的碳儲存。直接海洋捕獲因是利用海水,其二氧化碳含量是空氣的 150 倍,能夠有效地從全球碳循環中提取和去除二氧化碳。此外,直接海洋捕獲系統完全由再生電力驅動,每去除一噸的二氧化碳,能耗可低於 500 千瓦,以支持永續性的營運。Deep Sky 計劃在 2025 年擴大其碳去除基礎設施規模,在加拿大各地商業化部署直接空氣和海洋捕集技術。此外,公司計劃在 2026 年擴建其創新中心 Deep Sky Alpha,整合再生能源,提高大型碳去除專案的營運效率。Deep Sky 的碳去除技術使其成為新興氣候技術領域的領導者,在其 Deep Sky 設施中部署了多種直接空氣和海洋捕集技術。Deep Sky 擁有強大的政府和投資者支持、由再生能源驅動的可擴展基礎設施,以及提供高品質、可驗證碳信用額的能力。該公司的創新模式降低了營運風險,加速了產業成長,使其在碳去除需求激增的情況下,擁有良好的長期成功條件。

位於智利的 HIF Global 專注於利用再生能源、綠色氫能和回收的二氧化碳來生產永續性的電燃料。其合成燃料與現有的汽車、船舶和飛機相容,意味著無需對引擎進行任何改造。該公司為全球交通運輸業提供大規模電燃料生產和脫碳解決方案。透過二氧化碳和綠色氫能合成生產電燃料的原理,是利用再生電力透過電解水來生產氫氣。接著氫氣與從大氣或工業來源捕獲的二氧化碳在催化反應器中結合。由此產生的化學反應生成合成甲醇,甲醇進一步加工成合成汽油,形成適用於現有引擎的碳中和燃料。這項技術每生產 1 噸合成燃料可回收約 1 噸二氧化碳,在使用再生能源驅動的情況下,可在整個燃料生命週期內實現近乎零排放。此外,電燃料具有高能量密度,約為每公升 33 至 35 兆焦耳,與傳統汽油或航空燃料相似,使其成為長途運輸的理想選擇,且不會對效率產生重大影響。預計在 2027年,HIF 計畫在智利、澳洲和美國建造 12 座電燃料工廠,目標總產量達到每日 15萬桶。2030 年,HIF 的目標是利用甲醇噴射合成技術生產永續性航空燃料,將航空二氧化碳排放量減少達 88%。HIF Global 的電燃料技術為交通運輸脫碳提供了可拓展且多功能的解決方案。該公司目前正在智利、美國、澳洲、烏拉圭和巴西實施專案。憑藉穩固的合作夥伴關係、雄厚的資金以及在全球市場的強大影響力,HIF Global 在快速發展的永續性燃料領域佔據領先地位。碳中和燃料日益增長的需求,以及各行各業的廣泛應用,進一步支撐了公司積極的成長前景。

位於美國的 Mantel Capture 提供專為重工業設計的先進碳捕獲解決方案。其團隊提供高效的高溫二氧化碳捕獲系統,可與現有工業運作無縫整合。公司專注於實際部署、品質控制和合作,以幫助客戶減少排放並實現其淨零排放目標。Mantel 的熔鹽碳捕獲技術解決了傳統碳捕獲系統高耗能與高成本的問題。該技術透過回收熱量並將能源需求降低 60% 以上,進而高效去除鍋爐和熔爐等高溫工業中的二氧化碳,對於難以減排的產業具有經濟可行性。整體而言,Mantel 的技術可在攝氏 400 至 700 度的溫度下高效運行,與工業鍋爐和熔爐的溫度範圍相匹配,可實現直接整合,並避免昂貴的煙氣冷卻步驟。此外,模組化系統設計可靈活地與現有工業基礎設施集成,支援在各種工業場所和應用中進行可擴展部署和分階段採用。到 2026 年,Mantel 的目標是將其技術拓展到水泥、鋼鐵、化學和發電廠,瞄準傳統碳捕獲解決方案效率較低的領域;至 2030 年,Mantel計畫與合作夥伴整合,對捕獲到的二氧化碳進行壓縮、運輸、儲存或利用,以支援全球淨零排放目標和基礎設施建設。與傳統方法相比,Mantel Capture 的熔鹽碳捕獲技術既高效又經濟。在殼牌創投公司、Eni Next 和其他能源產業領導企業的支持下,該公司正在美國和加拿大擴大其工業示範。透過專注於水泥、鋼鐵和化學等難以減排的產業,Mantel在日益嚴格的脫碳要求,以及對經濟實惠解決方案日益增長的需求,占據了有利的成長地位。
位於荷蘭的 Avantium N.V. 致力於開發和商業化可再生化學解決方案,重點關注生物基塑膠和化學品。該公司提供一系列服務,包括研發、催化劑測試系統以及專有技術,例如專注於電化學二氧化碳轉化的 Volta 公司。其服務包括合約研究、客製化研發單元以及植物基聚合物和化學品的大規模生產。在電化學電池中,二氧化碳被引入陰極,並與電解質中的電子和質子反應。催化劑促進了甲酸、一氧化碳或乙烯等化合物的形成。該技術在接近室溫的條件下運行,並由可再生能源驅動,為傳統化學製造提供可持續的替代方案。整體而言,該技術將捕獲的二氧化碳轉化為乙醇酸等高價值化學品,選擇性高達 90%,使其成為工業化學品生產中極具前景的碳負性途徑。此外,先進的催化劑表現出卓越的穩定性,每摩爾催化劑的轉化率超過 600 萬摩爾二氧化碳,並且能夠穩定運行 150 小時以上,性能無明顯損失。Avantium 專注於擴大其旗艦工廠的規模並實現商業化,目標是從 2025 年開始將這些可再生聚合物推向市場,且 Avantium 致力於實現自身營運的淨零碳排放,至 2030 年實施溫室氣體減排策略並投資再生能源。Avantium 創新的電化學二氧化碳轉化和植物基聚合物技術是未來成長的關鍵驅動力,預計收入將有所增長。儘管目前存在虧損,但該公司專注於擴大商業化生產規模並拓展新市場,使其在永續化學品領域占據了有利地位。Avantium 強大的合作夥伴關係和技術領先地位,是其競爭優勢,但持續的資金需求和市場應用風險等,仍然是重要的考慮因素。

陳志維
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