聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change）於 2021 年發表的氣候變遷報告指出，19 世紀中葉以來，人類活動產生的溫室氣體排放已使地球升溫 1.07°C，且極可能在 2040 年前超過 1.5°C 的警戒線──這是 2015 年各國領導者簽署《巴黎協定》時，共同訂定的升溫目標下限值，一旦全球均溫上升 1.5 度，全球約九成的珊瑚礁都會消失，低窪小島上的可居住面積也將顯著縮小。
為此，歐美、日本等先進國家相繼提出碳中和目標，也就是企業、組織或政府在一定時間的二氧化碳排放量，與植樹、再生能源等方式所累積的減碳量實現正負抵銷，使總體碳排量不再增加。
然而氣候行動追蹤組織（CAT, Climate Action Tracker）最新研究指出，各國未來 10 年的短期減碳目標就算全部實現，到本世紀末地球氣溫仍將上升至少 2.4°C，若要為全球暖化力挽狂瀾，更積極的減碳行動勢在必行，「負碳排」概念也就應運而生。
負碳排（carbon negative）指的是透過生態系統碳匯、碳捕集、利用與封存、直接空氣碳捕集等科學方法，使組織清除的二氧化碳遠超過所排放的數量，進而達成削減全球碳排量之目的。
想像全球暖化危機就是一座水滿出來的浴缸，若要制止水淹浴室，首先當然得關緊水龍頭才不會越流越多，與此同時，我們也必須拔掉浴缸水塞以排水；同理，人類不僅要減少碳排，也得透過負碳排手段，移除大氣中既存的二氧化碳，雙管齊下才有機會減緩氣候變遷。
加州柏克萊大學：商業化碳捕獲、儲存和管理
柏克萊大學（UC Berkeley）的環境科學、政策和管理系為推動巴黎協議之減排目標及時達成，系上學者如 Matthew Potts、S.J. Hall Chair 把希望寄託在碳捕獲技術，透過一系列商業化手段，擴大現有碳捕獲產業規模，期望能達到目前石化產業碳排量的兩倍，就有機會從大氣層中移除足量二氧化碳，延緩暖化衝擊。
此專案由環境科學、政策和管理系上的「碳移除實驗室」（Carbon Removal Lab）主持，成員包含環境科學家、經濟學家，以及社會學者，跨領域組成使團隊能從更寬廣的視角，看待錯綜複雜的氣候變遷議題。
該實驗室主要利用取自森林、木材加工的低價值或無用生物質能（biomass），轉化再製為建築用三夾板、運輸燃料，或其他高價化學物質，逐步發展成可持續的商業模式；與此同時，碳移除實驗室也將研究重心放在氣候變遷模型建置，藉由高階衛星成像與分析技術，更方便監控大規模林地的碳儲存情形，鼓勵客戶投資能大量捕獲碳排，且幾乎不外溢的高品質負碳專案。
伊利諾伊大學芝加哥分校：新系統實現乙烯負碳生產
乙烯屬於高度汙染性的化學物質，不僅製程本身碳足跡高，且乙烯應用橫跨塑膠包裝、農業、汽車製造等多元產業，常年下來累積成數量可觀的碳排量。
美國伊利諾大學芝加哥分校（University of Illinois Chicago）開發出創新碳捕獲系統，能將工業排放的二氧化碳幾乎 100% 轉換為乙烯，做法是透過將水電解產生的氫離子，以及二氧化碳電解還原產生的碳離子結合，轉化為不含二氧化碳的高純度乙烯氣體。
這款新模組的靈感來源是傳統人造葉系統，運用廉價材質去捕捉大氣中的二氧化碳，在這樣的基礎上，伊利諾大學研究團隊加上第二個系統，以電解還原法生產乙烯：電解槽以薄膜分隔，分別填充水溶液與回收的二氧化碳，再使用銅網狀觸媒施加矩形電壓，促使水溶液側電解生成氫離子、二氧化碳側電解還原生成碳離子，當氫離子穿透薄膜後與碳離子結合，就會生成乙烯。未來研究團隊也計畫運用相同的電解槽手法，將捕獲之二氧化碳轉製成其他碳類製品。
澳洲大學研究：塔斯馬尼亞州減少伐木，成功實現碳負排放
澳洲國立大學（Australian National University）與格里菲斯大學（Griffith University）研究發現，塔斯馬尼亞州已成為世界上首批透過減少伐木，達成碳中和與碳負排放的地區，每年抵銷與移除的二氧化碳約達 2.2 千萬噸。
該地擁有豐富天然林、人工造林資源，且由於善用水力發電，既有碳排量原本就偏低，再加上州政府嚴加管制原始林砍伐並執行林地管理，當地每一棵被砍下的樹木都會被重新栽植回去，或進行再生養護管理，這樣的自然機制減碳效益能持續數十年。目前澳洲越來越多地區也正在向塔斯馬尼亞州學習負碳做法。
淨零達標有賴負碳創新與產業轉型
為應對日益嚴峻的暖化危機，國際社會已達成 2030 年減碳 50％、2050 年達到碳中和之共識，且全球已有 135 國、1,049 座城市宣誓在 2050 年前實現淨零碳排。而負碳模式已成為全球減碳行動之關鍵助力，無論是直接碳捕捉、生物質能礦化，或將捕獲的碳再製為石化燃料衍生產品，各國研究機構正致力於透過技術創新，催生出更成熟的循環經濟商業模式，未來可望賦能更多產業部門進行綠能轉型，為氣候目標共同努力。
資料來源
● Rausser College of Natural Resources：Getting to Carbon Negative：Rausser College faculty are helping scale markets for carbon capture, storage, and management
● Innovation News Network：Carbon capture system provides carbon-negative ethylene production
● ABC News：Tasmania goes into carbon negative, with researchers saying native forests must be preserved
● 經濟部國際合作處：淺談2050淨零碳排
本文授權轉載自科技大觀園。
