能減碳已是全球趨勢，全世界的科學家都絞盡腦汁想要減少空氣中的二氧化碳，但為了維
持城市的運作，火力發電廠、各種工業都無法避免持續燃燒生成二氧化碳。既然不能阻止
石化燃料生成二氧化碳，那就想辦法消滅工廠呼出來的二氧化碳吧！
工研院綠能與環境研究所的團隊，在經濟部能源局補助計畫經費支持，經過多年的努力，
研發了新型鈣迴路捕獲二氧化碳技術，可以捕獲工業廢氣中的二氧化碳，此技術已經從新
竹的實驗室轉移到台泥花蓮和平水泥廠，實地建置全世界規模最大的鈣迴路試驗廠，每小
時可捕獲1公噸的二氧化碳，並整合蒸汽水合反應器與多階旋風塔技術，提高吸附劑的活
性和吸附效率，未來極具發展潛力，因此榮獲號稱科技研發奧斯卡獎的全球百大科技研發
獎（R&D 100 Awards）。
什麼是二氧化碳捕獲？簡單來說就是濾掉氣體中的二氧化碳。在高排碳工業使用碳捕獲技
術可以大幅降低排放到空氣中的二氧化碳，二氧化碳的捕捉技術有很多種，工研院以鈣迴
路作為二氧化碳的捕獲方法，利用氧化鈣（石灰）當作二氧化碳的吸附劑，原理就是這個
可逆反應：CaO(S) + CO2(g) → CaCO3(s) ΔH = 180 kJ/mole。有點眼熟對吧？這是我
們在高中化學課常見到的反應式，沒想到化學老師在課堂上舉的例子，竟然能用在現實世
界減少燃燒煙氣中90%的二氧化碳排放！
1.9 MWt鈣迴路捕獲二氧化碳先導型試驗廠
http://ppt.cc/Ll-2
鈣迴路碳捕捉技術原理
http://ppt.cc/hkMI
鈣迴路碳捕獲系統主要由「碳酸化爐」和「煅燒爐」組成。含有二氧化碳的廢氣跟氧化鈣
一起進入碳酸化爐，二氧化碳在600~700℃下被氧化鈣黏住，反應產生碳酸鈣。碳酸鈣再
進入煅燒爐，在850~950℃的高溫分解為氧化鈣和二氧化碳氣體，在煅燒爐產生的氧化鈣
可以回收到碳酸化爐裡，再次捕捉二氧化碳。透過這個系統捕獲的二氧化碳，再經過高壓
低溫過程，將二氧化碳氣體變成液體，使濃度能達到食品級標準，可以用來補充台灣在乾
冰、碳酸飲料等民生二氧化碳需求的缺口，也能用來養殖高經濟價值的微藻。
早期鈣迴路碳捕獲的技術會面臨吸附劑粉體循環量大、煅燒消耗能源較高，以及氧化鈣反
覆循環後活性會降低的問題。必須要大幅改善，才可能進一步達到商業化的門檻。工研院
團隊針對這部分投入研發，設計出兩項重大突破技術：「蒸汽水合反應器」以及「多階式
旋風塔」。
理論上，氧化鈣有很高的二氧化碳吸附量，但實際上氧化鈣經過約二十次以上的「吸附二
氧化碳－煅燒」循環後，吸附量就會逐漸下降到足以反應的活性。而二氧化碳吸附的反應
量跟氧化鈣粒子的表面積有關，表面積越大，吸附量就越大。但是在煅燒過程中，氧化鈣
內部的孔洞會阻塞，粉末之間也會發生局部燒結（結塊），造成氧化鈣的表面積減少，同
時降低了二氧化碳的吸附量，長時間的反覆循環會使氧化鈣的活性僅剩約8到10%。工研院
利用「蒸汽水合反應器」在碳酸化爐中通入蒸汽，減少燒結的現象，加上碳酸鈣遇水形成
氫氧化鈣（Ca(OH)2）後會膨脹、使表面更新與面積變大，就能讓氧化鈣回收後還可以維
持30到40%的活性。
同時工研院搭配二組四階段的旋風塔的設計，讓碳酸鈣粉體經過至少四次的旋風分離反應
器，與熱煙氣能充分接觸，來提高熱能的利用效率，並能充分利用氧化鈣的活性、大幅提
高二氧化碳的捕獲效率。整個鈣迴路系統採用直立式的設計，將碳酸化爐疊在煅燒爐上，
可以減少占地面積，也能提高二氧化碳吸收效率，加上氧化鈣回收活性的提高，每公噸二
氧化碳捕獲的成本可以降低到30美元以下，對商業化更有利。
鈣迴路捕獲二氧化碳先導試驗廠流程圖
http://ppt.cc/DqEq
跟常用來吸收二氧化碳的乙醇胺相比，以鈣迴路法捕捉二氧化碳所用的氧化鈣有很高的二
氧化碳吸收容量（786mg CO2/g），產生的廢棄物可以再利用，對環境比較友善，整體的
能源消耗也比較低，只需增加20%的額外能源耗用。研究團隊的徐恆文博士補充說：「現
在的試驗廠只有1.9MWt的規模，我們預計將規模進一步擴大到15倍，若能克服技術上的問
題，大型鈣迴路二氧化碳捕獲設備所排放的廢熱，將可以用來發電，再減低總體的額外耗
能比例。」
工研院與水泥廠合作試驗鈣迴路碳捕獲技術有很多優勢。水泥廠本身就會排放大量的二氧
化碳，鈣迴路使用的吸附劑是碳酸鈣（也就是水泥的原料：石灰石），對水泥廠來說，不
需要再另外購買原料，失去吸附活性後的氧化鈣，也同樣可以進入水泥廠當作水泥原料。
對水泥業而言，透過鈣迴路法減碳，使用潔淨能源，是非常智慧而環保的選擇。
工研院鈣迴路捕獲二氧化碳技術與應用-說明影片
http://youtu.be/rEz-2BGy_gM
文章來源: 泛科學 http://pansci.tw/archives/68937