能减碳已是全球趋势，全世界的科学家都绞尽脑汁想要减少空气中的二氧化碳，但为了维
持城市的运作，火力发电厂、各种工业都无法避免持续燃烧生成二氧化碳。既然不能阻止
石化燃料生成二氧化碳，那就想办法消灭工厂呼出来的二氧化碳吧！
工研院绿能与环境研究所的团队，在经济部能源局补助计画经费支持，经过多年的努力，
研发了新型钙回路捕获二氧化碳技术，可以捕获工业废气中的二氧化碳，此技术已经从新
竹的实验室转移到台泥花莲和平水泥厂，实地建置全世界规模最大的钙回路试验厂，每小
时可捕获1公吨的二氧化碳，并整合蒸汽水合反应器与多阶旋风塔技术，提高吸附剂的活
性和吸附效率，未来极具发展潜力，因此荣获号称科技研发奥斯卡奖的全球百大科技研发
奖（R&D 100 Awards）。
什么是二氧化碳捕获？简单来说就是滤掉气体中的二氧化碳。在高排碳工业使用碳捕获技
术可以大幅降低排放到空气中的二氧化碳，二氧化碳的捕捉技术有很多种，工研院以钙回
路作为二氧化碳的捕获方法，利用氧化钙（石灰）当作二氧化碳的吸附剂，原理就是这个
可逆反应：CaO(S) + CO2(g) → CaCO3(s) ΔH = 180 kJ/mole。有点眼熟对吧？这是我
们在高中化学课常见到的反应式，没想到化学老师在课堂上举的例子，竟然能用在现实世
界减少燃烧烟气中90%的二氧化碳排放！
1.9 MWt钙回路捕获二氧化碳先导型试验厂


钙回路碳捕捉技术原理


钙回路碳捕获系统主要由“碳酸化炉”和“煅烧炉”组成。含有二氧化碳的废气跟氧化钙
一起进入碳酸化炉，二氧化碳在600~700℃下被氧化钙黏住，反应产生碳酸钙。碳酸钙再
进入煅烧炉，在850~950℃的高温分解为氧化钙和二氧化碳气体，在煅烧炉产生的氧化钙
可以回收到碳酸化炉里，再次捕捉二氧化碳。透过这个系统捕获的二氧化碳，再经过高压
低温过程，将二氧化碳气体变成液体，使浓度能达到食品级标准，可以用来补充台湾在干
冰、碳酸饮料等民生二氧化碳需求的缺口，也能用来养殖高经济价值的微藻。
早期钙回路碳捕获的技术会面临吸附剂粉体循环量大、煅烧消耗能源较高，以及氧化钙反
覆循环后活性会降低的问题。必须要大幅改善，才可能进一步达到商业化的门槛。工研院
团队针对这部分投入研发，设计出两项重大突破技术：“蒸汽水合反应器”以及“多阶式
旋风塔”。
理论上，氧化钙有很高的二氧化碳吸附量，但实际上氧化钙经过约二十次以上的“吸附二
氧化碳－煅烧”循环后，吸附量就会逐渐下降到足以反应的活性。而二氧化碳吸附的反应
量跟氧化钙粒子的表面积有关，表面积越大，吸附量就越大。但是在煅烧过程中，氧化钙
内部的孔洞会阻塞，粉末之间也会发生局部烧结（结块），造成氧化钙的表面积减少，同
时降低了二氧化碳的吸附量，长时间的反复循环会使氧化钙的活性仅剩约8到10%。工研院
利用“蒸汽水合反应器”在碳酸化炉中通入蒸汽，减少烧结的现象，加上碳酸钙遇水形成
氢氧化钙（Ca(OH)2）后会膨胀、使表面更新与面积变大，就能让氧化钙回收后还可以维
持30到40%的活性。
同时工研院搭配二组四阶段的旋风塔的设计，让碳酸钙粉体经过至少四次的旋风分离反应
器，与热烟气能充分接触，来提高热能的利用效率，并能充分利用氧化钙的活性、大幅提
高二氧化碳的捕获效率。整个钙回路系统采用直立式的设计，将碳酸化炉叠在煅烧炉上，
可以减少占地面积，也能提高二氧化碳吸收效率，加上氧化钙回收活性的提高，每公吨二
氧化碳捕获的成本可以降低到30美元以下，对商业化更有利。
钙回路捕获二氧化碳先导试验厂流程图


跟常用来吸收二氧化碳的乙醇胺相比，以钙回路法捕捉二氧化碳所用的氧化钙有很高的二
氧化碳吸收容量（786mg CO2/g），产生的废弃物可以再利用，对环境比较友善，整体的
能源消耗也比较低，只需增加20%的额外能源耗用。研究团队的徐恒文博士补充说：“现
在的试验厂只有1.9MWt的规模，我们预计将规模进一步扩大到15倍，若能克服技术上的问
题，大型钙回路二氧化碳捕获设备所排放的废热，将可以用来发电，再减低总体的额外耗
能比例。”
工研院与水泥厂合作试验钙回路碳捕获技术有很多优势。水泥厂本身就会排放大量的二氧
化碳，钙回路使用的吸附剂是碳酸钙（也就是水泥的原料：石灰石），对水泥厂来说，不
需要再另外购买原料，失去吸附活性后的氧化钙，也同样可以进入水泥厂当作水泥原料。
对水泥业而言，透过钙回路法减碳，使用洁净能源，是非常智慧而环保的选择。
工研院钙回路捕获二氧化碳技术与应用-说明影片
http://youtu.be/rEz-2BGy_gM
文章来源: 泛科学 http://pansci.tw/archives/68937