鋼鐵產業碳捕捉與封存(CCS)發展動態調查

低碳專欄 點擊數: 11

撰稿人 T41余佳杭

  • 前言

實現2050年碳中和已成為各國政府與產業的共同課題，在眾多減排手段中，碳捕捉與封存(CCS)技術被視為解決燃煤發電及鋼鐵、水泥等難減排產業去碳化的重要路徑。儘管現階段CCS仍面臨技術成本高昂與能源損耗大等挑戰，但其能讓現有基礎設施在轉型期間發揮剩餘價值，避免資產提早報廢的特性，使其在能源轉型中佔有不可替代的地位。

考量設施建設時間，2026年已成為CCS技術投資的關鍵決策點，以確保2030年能如期運行。環境部在2026年4月通過中油鐵砧山碳捕捉封存試驗計畫，是我國首例核准的二氧化碳封存案，邁向減碳新的里程碑。本文將比較國際能源署(IEA)、國際可再生能源署(IRENA)及全球碳捕捉與封存協會(GCCSI)等三家專業機構對CCS技術的觀點，並分析包含台灣、美國、日本及歐盟在內的各國政策框架，最後整理全球指標性鋼廠的實踐案例，為後續產業政策制定與企業技術投資方向提供全面性的參考。

  • IRENA、GCCSI與IEA對CCS的觀點

根據國際能源署(IEA, International Energy Agency)、國際可再生能源署(IRENA, International Renewable Energy Agency)及全球碳捕捉與封存協會(GCCSI, Global CCS Institute)所發表之報告與資料進行分析，結果顯示「千萬噸級」的CCS發展速度仍遠遠不足，主要挑戰為高昂的成本壓力。然就實際推動而言，IRENA與GCCSI仍強調CCS的重要性，並鼓勵國家與企業積極加速擴張速度，以求在2050年實現可達成氣候目標的「十億噸級」捕捉量；IEA則不看好全球CCS產業能加速擴張至理論目標，預測該技術在2050年對全球減排的貢獻將不到5%，主張應將資源與重心放在發展速度更快、成本更低的再生能源上，整理上述三間報告的重點如表一所示。

表一、IRENA、GCCSI與IEA對CCS的觀點比較

機構

核心觀點與立場

現況指標與2050預期

IEA

邊緣化技術：認為作用微乎其微，應重心轉向成本更低的再生能源。主要面臨成本遠高於再生能源的經濟競爭壓力。

現況：2024年全球年捕捉量突破5,000萬噸。

2050預期：全球減排貢獻不到5%。

IRENA

關鍵但落後：深度脫碳之關鍵角色，缺乏全球協調戰略，融資難度極高。

現況：全球商業規模營運設施僅為極少數。

2050預期：捕捉量需達6至8Gt(十億噸)。

GCCSI

不可或缺：核心氣候技術，技術已進入金融成熟期，但仍面臨跨境法規空白與高額CAPEX挑戰。

現況：進入金融成熟期，2025年營運設施將增至77座。

2050預期：捕捉量需達十億噸級。
  • 全球CCS政策驅動

全球各國正積極建構CCS政策框架，透過專法監管、稅額抵免及產業集群化發展，加速落實2050淨零路徑。從場址許可、設施補貼到跨國合作，致力於提升捕捉技術成熟度並降低企業轉型成本。整理各國CCS技術相關的法案及政策如表二，並歸納作法如下：

  1. 財政與稅收驅動（Financial Incentives）
    • 美國（45Q條款）：提供直接稅額抵免。工業/電廠封存最高2,700台幣/噸；直接空氣捕捉（DAC）最高5,718台幣/噸。
    • 印度&加拿大：透過643億台幣預算、生產掛鉤激勵（PLI）或設備支出抵免(50%)降低CAPEX。
  1. 專法監管與責任界定（Regulatory Framework）
  • 台灣/日本/韓國：制定專法。明確要求CO₂濃度需>95%（台），且需負擔30~50年的監測責任（台/韓）。
  • 德國：定義CCS為「重大公共利益」，簡化審批程序並開放陸上/海上封存。
  1. 工業集群與基礎設施（Clusters & Infrastructure）
  • 歐盟/英國/中國：推動「碳捕捉集群」模式。歐盟要求2030年具備5,000萬噸封存能力。
  • 跨境運輸：日本、德國與英國正積極建置跨國管道與液化CO₂運輸船隊。

表二、各國CCS政策彙整

國家

政策法案

說明

台灣

二氧化碳捕捉後封存管理辦法

規範場址選址、許可申請、營運監測。封存流體CO2濃度需達95%以上。監測責任至少50年(營運20年+終止後30年)。

中國

碳達峰碳中和(雙碳)「1+N」政策體系

配合深度脫碳需求，支持煤化工EOR和燃煤電廠示範。納入綠色金融，鼓勵綠色信貸、債券。

日本

碳捕捉與封存(CCS)事業法

建立「特定區域」許可制度，補貼10-15年成本價差。涵蓋跨國運輸，支援送至馬來西亞或大洋洲封存。

韓國

二氧化碳捕捉、運輸、封存及利用法

建立碳利用技術與產品認證，封存業者需提撥準備金並承擔監控義務。

美國

通膨削減法案(Inflation Reduction Act, IRA) 45Q條款

提供稅收抵免：工業封存約2,700台幣/噸；工業EOR約1,906台幣/噸；DAC封存最高約5,718台幣/噸。

加拿大

稅收抵免政策

設備支出抵免50%；設計與研究費抵免37.5%(2022-2030年)。

歐盟

淨零工業法案(Net-Zero Industry Act, NZIA)

列為「戰略性淨零技術」，2030年具備每年5,000萬噸封存能力。加速許可程序，建立跨國二氧化碳管道網絡。

德國

二氧化碳儲存與運輸法(Kohlendioxid Speicherung  und Transportgesetz,  KSpTG)

定義為「重大公共利益」，允許海上封存與跨國運輸出口；可徵收私人土地鋪建管道。

英國

碳捕捉與封存基礎設施基金(CCS Infrastructure Fund, CIF)

承諾投資約9,253億台幣。推動工業群聚模式，建設超過16公里運輸管道。

印度

2026年度預算案(Budget 2026)

納入專屬激勵方案約643億台幣，包含資本補貼、生產掛鉤激勵及稅收減免。
  • 主要鋼廠CCS發展現況

為實現碳中和目標，並生產綠色鋼鐵，各國鋼廠近年也陸續投入CCS技術發展。該技術允許鋼廠繼續使用現有的高爐設備，避免資產提早報廢，且能將捕捉的碳轉化為高值化學品，創造新的營收來源。然而，鋼廠實行CCS的過程中也面臨著諸多挑戰，如：

  1. 成本高昂：碳捕捉過程需消耗大量能源，可能導致鋼鐵生產成本增加30-100%。
  2. 高爐氣分離技術門檻高：高爐煤氣中含有N2、CO等雜質，分離CO2的技術難度較高。
  3. 合適封存地點稀缺：鋼廠通常位於工業區，若附近沒有現成的封存管線或封存場址，運輸成本將極其昂貴。

面對這些挑戰，各家鋼廠積極尋求能源商合作，並嘗試開發捕碳新技術，力求實現CCS降本與規模化。本篇報告蒐集八家世界主要鋼廠近年參與的CCS專案及技術發展方向，整理如表三，並歸納說明如下：

  1. 跨國運輸與共享樞紐：JFE、日本製鐵、JSW等鋼廠皆傾向建立區域共享設施，透過規模經濟降低成本。
  2. 鋼渣資源化：利用高溫鋼渣進行化學固碳已成為JFE、浦項、寶武、河鋼等多數鋼廠共同的研發重點。
  3. CCU轉化選項：主要鋼廠選擇將CO2轉化為甲醇、合成燃料、蛋白質等產品，是提升專案經濟效益的重要參考方向。

表三、主要鋼廠CCS專案與技術發展方向

鋼廠

關鍵專案與封存路徑

核心技術發展方向

日本製鐵

運送至日本東北、首都圈近海或東南亞、澳洲封存。

Super COURSE50：一體化回收裝置，目標減排50%以上。開發ESCAP™低能耗吸收劑及轉化甲醇技術。

JFE

建立瀨戶內四國CO2樞紐，將CO2船運至澳洲或馬來西亞。

碳循環高爐：將CO2轉化為甲烷重新利用。鋼渣固碳：利用高溫鋼渣氧化鈣固碳並回收熱能。

浦項集團

跨國運送至馬來西亞或印尼。在德州建設6億噸級儲存中心。

藍氫整合：與ADNOC合作製氫並結合CCS；CCU計畫：將CO2轉化為甲醇、烯烴或合成航空燃料。

寶武集團

湛江「零碳示範工廠」及華東千萬噸級開放式專案。

HyCROF：富氫碳循環氧氣高爐，可減碳30%以上；研發鋼渣固碳生產建築材料。

河鋼集團

CarbXRock產業鏈，將廢棄物轉化為價值鏈。

生化轉型：捕捉CO2生產濃度>70%的細菌蛋白質飼料。鋼渣固碳生產綠色建材。

ArcelorMittal

接入北海Northern Lights等公用封存管網。

Steelanol：轉化為乙醇。Torero：整合生物炭與CCS。DMX™：開發低能耗溶劑型捕捉技術。

JSW

亞洲跨國CCUS共享樞紐，連結亞洲與北澳管道。

CycloneCC：設備體積縮小10倍，佔地減少50%。採用專用胺類溶劑降低再生熱能。

Nucor

路易斯安那州DRI廠CCS專案，每年捕捉80萬噸。

熱整合技術：利用鋼鐵廠廢熱驅動碳捕捉，提升電爐流程競爭力。驗證低濃度環境捕捉可行性。
  • 結論

綜合各大權威機構的觀點與全球鋼廠的實踐進度，可以預見CCS技術在未來三十年將經歷從邊緣技術走向核心戰略的關鍵轉變。雖然國際機構對於CCS的減排貢獻比例仍有分歧，如IEA持保守態度，而IRENA與GCCSI則強調其不可或缺性，但各界對於「當前部署速度遠遠不足」具備高度共識。

從各國政策梳理中發現，CCS的發展已不再僅限於技術研發，而是進入「法制化」與「金融化」階段。美國透過45Q條款提供的稅收抵免，以及歐盟《淨零工業法案》對封存能力的強制要求，均顯示出政府正以強而有力的財政手段降低企業初期投入成本。台灣、日本與韓國紛紛制定專法，明確場址許可、風險監測及長達數十年的法律責任，這為企業投入CCS提供必要的法律穩定性。

由於CCS需要極其龐大的運輸與封存基礎設施，個別企業獨自發展的成本極高。因此，工業集群與共享經濟正成為全球主流趨勢。透過共享管道、大型液化二氧化碳運輸船及共同開發枯竭油氣田，能有效發揮規模經濟效應，分散投資風險，並解決工廠周邊缺乏地質封存條件的地理限制。

在鋼廠案例中，可以看見CCS創新技術的多樣性。除了傳統的化學吸收法，鋼廠正積極開發如「鋼渣固碳」、「生物炭整合」以及將二氧化碳轉化為甲醇、細菌蛋白質等CCU技術。不僅降低封存壓力，更賦予廢氣商業價值，提升專案的經濟可行性。

儘管前景可期，但CCS仍需克服「能源溢價」與「跨境法規空白」兩大障礙。未來五年，隨著關鍵實證專案陸續進入商轉，技術成本有望因規模化而下降。總結而言CCS並非孤立的減碳方案，而應與再生能源、氫能轉型相輔相成。在全球致力於脫碳的過程中，CCS將是實現氣候目標最後關鍵保險。