如何減少二氧化碳濃度上升與溫室效應（Greenhouse Effect）

如何減少二氧化碳濃度上升與溫室效應（Greenhouse Effect）
國立臺灣大學化學系李俊毅/國立臺灣大學化學系林雅凡博士責任編輯

雖說二氧化碳會造成溫室效應是公認的科學事實，但是二氧化碳對氣候的影響力道一直沒有肯定的答案。1970年代末，美國太空總署科學家Hansen與其他同儕建立最初的二氧化碳影響氣候的模型，當時國際上討論的二氧化碳限制濃度是550 ppm；到了1996年，歐盟認為全球的平均溫度不應超過工業時代前水準攝氏兩度，照此標準換算的二氧化碳濃度是450 ppm。2008年Hansen再次出手，他提出一連串證據說明二氧化碳的威力不容小覷，因為全球氣候觀測資料顯示，我們生存的地球對二氧化碳濃度的敏感度比想像中來得高（參考文獻一）。Hansen認為二氧化碳的安全濃度應該是350 ppm，而目前世界上二氧化碳的濃度是382 ppm，這代表我們不僅要控制二氧化碳濃度的上升幅度，甚至還必須降低二氧化碳濃度。面對這個課題，底下將分成減緩生成、埋藏二氧化碳以及利用二氧化碳三個方向來探討。

減緩生成方面，火紅的再生能源正是大家關注所在。但不論是水力、風力、太陽能、潮汐抑或生質能發電，目前再生能源的發電量仍然只佔總發電量的一小部分，再者，所耗費的成本也相當高昂。現階段除了火力發電以外，唯一可以分庭抗禮的發電方式便只有核能發電，不過核能發電所產生的核廢料一直是爭議性很大的問題，部分放射性元素的半衰期可長達上萬年，封裝方式能否耐住外在環境侵蝕有待商榷。近日行政院宣布低碳家園的目標時，也說明在過渡期免不了依賴核能發電。短期內人類要擺脫燃燒石化燃料看來是難於上青天，何不換個方向想，把現有的發電機與引擎的效率提升呢？在核四爭議時，台電提出提升火力發電機組效率的替代方案，這的確是個可能的答案。（參考文獻二）

在埋藏二氧化碳方面，科學家的想法是把二氧化碳打入穩定的地層內，同時也會有一小部分能與岩層反應。美國能源部便想利用這個概念，籌建一座發電廠，以煤當作燃料，可以產生氫氣，進而達到「零污染」的目標。其中最關鍵的步驟是高溫下煤與水蒸氣反應產生氫氣與一氧化碳，混合氣體便是俗稱的水煤氣；而一氧化碳在催化下又與水進行反應生成二氧化碳與氫氣。若能有效率的進行這兩個反應，又能把二氧化碳打入廢棄油井或海底，這樣就可以達到二氧化碳零排放。不過除了成本問題以外，二氧化碳在打入地層後，要讓它乖乖待在裡面並非是件容易的事。（參考文獻三、四）

二氧化碳除了拿來灌汽水與滅火器以外，還能有甚麼用途呢？在物理層面上，二氧化碳可以形成超臨界流體，進行萃取的工作，例如把咖啡豆去咖啡因；在化學角度來看，二氧化碳可以和氨在高溫催化下生成尿素，用以提供氮肥，也可以作碳酸酯的原料，生產塑膠。（參考文獻五）)不過這些工業上使用的二氧化碳量，與燃燒石化燃料產生的量仍然相去甚遠。

二氧化碳要再利用的難度相當高，主要是因為二氧化碳是碳氫化合物燃燒的最終產物、能量都已經釋放出來，是相當穩定的化合物。要讓二氧化碳具有反應性，必須再活化二氧化碳（例如高溫），在活化過程中所釋放的二氧化碳（高溫需要電，電是火力發電產生，間接生成二氧化碳）往往都比反應掉的二氧化碳還多，因此總的來說並無法達到二氧化碳減量的結果。現在比較有前景的研究方向，是直接將燃燒碳氫化合物得到的高溫二氧化碳再利用，如此一來活化的問題便可較容易解決，這也是各國戮力以赴的目標。

參考文獻：
1. Richard Monastersky, “Climate crunch: A burden beyond bearing” Nature, 2009,458, 1091-1094
2. http://0rz.tw/tBwEv
3. http://0rz.tw/trfc8
4. 陳柱華，火力發電與氫氣燃料http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=8136&ctNode=40&mp=1
5. 劉文宗，二氧化碳的資源化利用http://0rz.tw/XsisF