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2025年氣候技術進展報告:推動生物基技術 The Climate Technology Progress Report 2025: Advancing Biobased Technologies in the Bioeconomy
2025/10
UN Environment Programme
https://unepccc.org/publications/the-climate-technology-progress-report-2025/
生物經濟對氣候變遷具有多元化的貢獻,因此2024年提出G20生物經濟倡議,各國將於2025年提交最新增修的國家自主貢獻目標(NDC)。而拉丁美洲和加勒比地區挾其農業基礎的優勢,翻轉了生物經濟創新模式,有望成為生物經濟和氣候技術的全球領導者,本報告從全球到區域的角度,探討政策相關性、可擴展性和技術路徑。

一、生物經濟對氣候變遷的主要貢獻
1.固碳:在造林或耕作過程,由植物直接吸收二氧化碳。
2.取代溫室氣體密集產品及化石燃料:木材取代鋼鐵和水泥、生物塑膠取代塑化材料、生質燃油取代化石燃料、生物纖維取代合成化纖等。
3.生物產品儲碳:將大氣中的碳封存於所製造的生物基產品中。
4.廢棄生物資源再利用:生物殘渣可製作生物肥料、生產生物質材料、供熱或發電,同時減少廢棄物與溫室氣體排放。

二、生物基技術的應用
1.氣候技術在農糧系統中的影響力:氣候技術在農糧系統的價值鏈中,無論在生產、加工、儲存、分銷和消費各環節都能發揮效用。無論是植物生長過程中直接吸收二氧化碳,或是改變耕作方式或選育抗極端氣候植物品種,都有科技能夠介入之處。以柬埔寨為例,受氣候變遷而導致糧食危機,透過採收前的育苗、嫁接、土壤肥力管理、病蟲害管理,到採收後的乾燥、儲藏、加工流程管理、品管檢測,都能利用科技增加收量、減少損失,進而提高糧食安全的韌性。
2.轉化生物質的生物基技術:
(1)生物質轉化技術:生物質可以經由轉化過程轉換成固體、液體和氣體的生物燃料、電力或熱能。由於這些轉化過程仍會排放溫室氣體,因此須進行生命週期分析,以確保其減碳成效。同時還要考量生物質的類型和利用率、地理位置以及現有基礎設施,互補搭配才能得到最好的效益。例如電力適合供暖和交通,而生物燃料適合用在航空和重型車輛,能源作物可能與糧食競爭土地。但巴西能在生產生物燃料的同時,也成為農產品的主要出口國,說明生物經濟與糧食安全、土地永續利用是可以併存。相關技術包括:
a.生物質轉氣體:經由厭氧消化、氣化或水熱氣化反應轉化為再生天然氣、氫氣或合成氣。其中,水熱氣化是新興技術,適合都會區污泥等濕性廢棄物;厭氧消化技術已可規模化商業發展;而氣化雖受限於初期投資成本高仍難以普及,但未來在新的催化劑和反應器設計驅動下,發展可期。
b.生物質轉液體:透過快速熱解、水熱液化、水解/發酵和酯交換反應可以生產液態中間體或燃料,如再生柴油、生物柴油、噴射燃料或永續航空燃料。快速熱解可以處理都市固體廢棄物或魚內臟等,也能處理廢棄食用油等脂質廢棄物;水熱液化可在低溫下處理濕性生物質;酯交換反應與煉油程序類似,但反應過程須要氫;水解/發酵生產乙醇已成熟,而高階醇/烴類化合物正在興起,乙醇可以混合燃料或經化學反應轉化為永續航空燃料,屬於新興技術。
c.生物質轉固體:可轉化為生物炭或汽電共生發電並回收廢熱,視生物質的水含量高低而訂。烘烤和慢速熱解能生成生物炭等固體燃料;水熱碳化適合處理濕的物質,產生固體水炭;這兩類炭都能作為燃料、土壤改良劑、建材、能源和儲氫材料、催化劑、微生物基質以及廢水處理的吸附劑。

(2)生物源碳捕捉、利用與封存(Bio‑CCUS):源自生物的二氧化碳是自然界碳循環的一部分,被捕捉、利用和儲存時就可稱為Bio-CCUS,其目前效率仍難以達到碳移除的目標。但最新研究發現新興的負排放技術,以生物質氣化製氫結合碳捕獲與封存(BHCCS)來發電,效果優於生物質燃燒製氫結合碳捕獲與封存。

(3)永續農業與土地利用技術:農林土地利用雖然排放溫室氣體,但也具有龐大的碳移除潛力,但其效益各異。而其中以泥炭地修復、紅樹林再造林、海藻與海草固碳對緩解氣候變遷的效益較受矚目。

3.生物基材料:在各領域取代原先高碳產品應用,如建材(麻纖維混凝土和生物炭混凝土)、包裝(生物塑膠)、紡織(仿皮革鳳梨纖維)、農業(生物肥料與生物農藥)。在推廣上仍有瓶頸待克服,包括並未從廢棄渣滓提取原料、設計時非以重複利用出發,未能真正實現材料及碳循環的閉合,還有成本過高、生物質轉化流程複雜等顧慮。

三、技術佈署及擴大規模的可行性分析
採用IPCC氣候目標和應對方案的可行性評估方法,對氣候調適與氣候緩解,以及在地理、環境與生態、技術、經濟、社會文化、體制等不同的面向進行可行性評估。
1.生物質轉化技術
(1)生物基技術解決能源荒:將牲畜糞便、作物殘渣和城市有機廢棄物等用來生產沼氣,家用沼氣池約3-5年可回收;改良型生物質爐灶適用於貧困地區,節省家戶燃料開支;將鋸木屑、稻殼和農產廢料等殘渣壓製成生物質壓塊來取代木炭,簡易可行具成本競爭力。
(2)生質能轉化為生物燃料及電力:木質纖維素殘渣和有機廢棄物生產的第二代乙醇,能有效解決廢棄物流,成本結構取決於原料物流和工廠利用率;以廢棄食用油和動物脂肪進行酯交換反應產製生質柴油,技術相當成熟並具規模化量產潛力,亦具環境效益;都市固體廢棄物行厭氧消化後轉化為沼氣和堆肥、生物乙醇、生物甲烷等副產品,技術成熟且可減少垃圾掩埋問題。

2.永續農業與土地利用:農林複合經營是最具可行性的生物經濟之一,主要限制在於苗圃、集散等物流規模化的問題,透過多元化經營,長期仍具有淨收益和環境復育的優勢。

3.生物基材料:生物塑膠雖然因技術成熟及政策支持,但受到高成本及不同製品壽命差異造成的報廢處理問題,影響公眾接受度;生物基建材雖然是成熟且具可擴展性,但在防火性、耐久性與結構安全等方面,仍存在疑慮。

四、融資與投資
生物經濟目前估值為4兆~5兆美元,預計到2050年將達30兆美元,然而許多技術仍待各種金融機制提供資金,以激勵進一步研發與商業部署。這些財務機制包括:公共工具(補助金、補貼、財務誘因等)、群眾募資和影響力投資、股權投資(創投與私募股權)、混合投資(公共或慈善資金結合商業資本)、債券(綠色債券和永續基金)、市場工具(碳市場與碳信用)、公私合營、機構融資(開發機構與多邊基金)等。對生物基技術而言,生物質轉化技術因加工製程複雜,多仰賴公共資金和各種補助;Bio‑CCUS由於高成本、長週期與技術挑戰,支持的機制包括公共資金與補助、混合投資、碳市場與碳信用、創投與私募股權、公私合營等。永續農業與土地利用相關技術,通常由國家政策與計畫加以推動與支持。生物基材料的資金盲點,往往重生物燃料與能源而輕生物塑膠和生物化學品,對於產品全生命周期的融資仍嫌不足。除了成本過高以外,市場風險和監管不確定性也形成許多障礙,加上來自化石燃料產業的激烈競爭,有賴政府政策、私部門投入以及國際合作,以擴大資金流動並提高市場韌性與包容性。報告並詳列南、北半球支援的財務工具類型。

五、結論
生物經濟在市場面的競爭力難以與石化產業競爭,但在環境面的效益卻非常可觀,能讓市場與社會接受的產品與技術,視地理條件、自然資源、產業結構、社會文化等因素而異,各地適合發展的技術也受政策、資金、基礎建設等因素影響甚劇。因此國際合作和多元利害關係人網絡益發重要,有賴G20生物經濟倡議、全球生物經濟國際諮詢委員會以及糧農組織領軍的全球生物經濟夥伴關係等平台的協調與調度,更亟待國家與地方層級的多層級治理與跨部門合作,方能對全球有所貢獻。
殷正華
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