〈全球沸騰現轉機〉減少大氣中二氧化碳排放，即可減少許多人類痛苦與災難，各國大學與新創公司積極研發海洋吸碳技術

壹、大氣中的二氧化碳濃度越高，吸收的熱量也越多，全球氣溫也會因此升高

1958年美國加州亞斯克里普斯海洋學研究所（Scripps Institution of Oceanography，SIO）科學家查爾斯大衛基林(Charles David Keeling)開始在夏威夷莫納羅亞天文台（Mauna Loa Observatory）觀測二氧化碳(CO₂)資料，是全球最早且持續時間最長的CO₂直接測量站。

2016年南極成為地球上最後一個濃度超過400ppm（百萬分之一）的地區。2019年4月西班牙伊薩尼亞天文台，探測到地球大氣層CO₂濃度突破415ppm，達到416.7ppm，為300萬年來的最高值，而300萬年前尚無人類出現在地球上。2019年5月11日莫納羅亞天文台也觀測到CO₂濃度415.26ppm，突破415ppm。氣候學家霍特休斯（Eric Holthaus）稱，這是人類史上首度記錄到CO₂濃度超過415 ppm。聯合國表示在21世紀結束前，CO₂濃度必須低於450ppm，才有可能將全球均溫較工業化前升幅控制在2℃之內。

2020年6月8日美國路易斯安那州立大學研究團隊，對古植物化石的研究，發表在《地質學》期刊指出，2,300萬年前大氣中CO₂含量的秘密，如今大氣中CO₂含量遠比過去2,300萬年間的所有記錄都要高，而且CO₂等溫室氣體現在更以極快速度增加。植物生長需要吸收CO₂，並在內部將其轉化為穩定的同位素，如C12和C13，因此可以透過檢測古植物化石中的碳同位素情況，推測當時大氣CO₂含量。從多種形成於大約2,300萬年前的古植物化石中發現碳同位素的存在，經過長期研究和分析，推測2,300萬年前地球大氣中的CO₂濃度約230～350ppm，遠低於現在濃度；在過去2,300萬年中，最劇烈的暖化事件都與CO₂濃度升幅有關，如發生在1,500～1,700萬年前的中新世中期，以及300～500萬年前的上新世中期，研究顯示人類正面臨CO₂濃度快速升幅的嚴重性。2025年8月12日CO₂濃度測得425.49ppm，較2024年8月9日422.26ppm，一年內又增加3.23 ppm，大氣中的CO₂濃度越高，吸收的熱量越多，隨著CO₂排放量增加，全球沸騰與極端氣候乃不斷惡化

貳、減少二氧化碳排放量，即可減少人類的痛苦與災難，且人類已具各種減碳解決方案，惟缺各國政治上的積極作為

2024年世界各地爆發多起嚴重野火，因而造成難以估計的財物損失，也導致大氣中CO₂含量飆升，莫納羅亞天文台在2024年結束時，測得CO₂濃度比2023年躍升3.6ppm達427ppm，遠高於燃燒石化燃料引發氣候危機前的280ppm；2024年全球均溫也創下新高記錄，首次超越《巴黎氣候協定》設定每年升幅1.5℃目標，極端氣候事件也創下史上新高，並釋出數十億噸的CO₂，導致加劇影響數十億人的生命財產。

根據2024年國際災害資料庫(Emergency Events Database, EM-DAT) 全球天然災害統計顯示，重大災害事件共383件。災害死亡人數共16,123人，災害造成的經濟損失共約2,210億美元，其中風暴占約72%，其次為洪水14%；而損失最嚴重國家依序為美國(1,542億美元)、日本(155億美元)和巴西(133億美元)；而在5大洲的災害分布中，美洲、歐洲與大洋洲受到風暴影響較大，非洲與亞洲則多以洪災為主。2025年1月18日中國國家防災減災救災委員會，對2024年中國自然災害情況分析顯示，截至2024年12月31日，各種自然災害造成中國9,413萬人次不同程度災害，因災死亡及失蹤人數逾856人，農作物受災面積1,008.9萬公頃；直接經濟損失達4,011.1億元。

2025年8月26日由歐盟委員會於2006年所建立的歐洲森林火災EFFIS (European Forest Fire Information System) 信息系統數據顯示，歐盟地區遭野火燒毀面積已達102.8萬公頃，超越2017年創下的全年燒毀面積近100萬公頃，創自2006年有記錄以來的新高，其中西班牙和葡萄牙，燒毀面積分別逾41萬、27萬公頃，共超過歐盟總體數據的60%。

参、海洋逐漸酸化摧毀吸收全球30%碳排放調節能力，全球海溫及熱含量因而屢創新高，導致地球升溫逾趨嚴重甚至已達全球沸騰時代

海洋能儲存的碳量，原占地球碳庫總量的93%，遠超森林與土壤，因此海洋不僅是地球上最大的碳庫，對調節大氣中的CO₂濃度也扮演重要角色。當海溫上升時，水中 CO₂動能增加，水中CO₂氣體分子大量向大氣輸送，導致更多 CO₂ 釋放到大氣中；相反地，降溫時海洋能吸收更多CO₂。因此，氣候變遷導致海水升溫，削弱海洋的吸碳能力。人類自18世紀以來排放大量CO₂等溫室氣體，其中約20～30%由海洋吸收，溶解後一方面形成碳酸（H2CO3），一方面釋放氫離子（H+）及碳酸氫根（HCO3-），而氫離子造成海水表層酸鹼值降低，因此無法承受濃度遠超自然循環的CO₂，科學界乃於2000年代開始逐漸關注海洋酸化議題。

1992年德國成立波茨坦氣候影響研究所(The Potsdam Institute for Climate Impact Research，PIK），致力探索地球系統的可承受性，2024年PIK報告科學家警告：海洋一直在吸收人類排放的CO₂，導致越來越酸，現在海洋酸化已接近臨界閾值，海洋變酸會威脅海洋生態系統並破壞海洋食物鏈，吸碳能力也會減弱，因而加劇全球暖化與氣候變遷。單從衡量酸鹼度的pH值來看，工業革命至今表層海水的平均pH值由8.2降至8.1，2023年聯合國政府間氣候變化委員會（IPCC）發布第6次評估整合報告指出，海洋表層的酸度已增加26%，酸化速度更是40萬年來最高，不僅削弱海洋持續吸收溫室氣體和熱量的能力，海洋生物的食物鏈也受到影響，導致大氣中的氧氣含量急速降低，因大氣中主要的氧氣都源自於海洋中藻類植物的光合作用，人類很可能面臨嚴重的危險。

根據美國NOAA的資料顯示，2024年全球海表均溫以及海洋上層2,000m熱含量已達到人類自有觀測記錄以來的最高值，海洋逐年不斷刷新高溫記錄已成「新常態」。2025年6月由英國普利茅斯海洋實驗室(PML)、美國國家海洋暨大氣總署以及奧勒岡州立大學海洋資源研究所研究團隊指出：綜合過去150年來的冰核（ice core）數據、海洋生物觀測以及電腦模擬發現，2020年時全球多數海域已逼近或超過臨界值，且200m以下的海水中，有多達60%的區域已超出安全範圍。PML海洋化學家芬德利(Helen Findlay)表示，多數海洋生命並不棲息在表層，而是分布在更深的水域，這些深層水域的快速變化，意味海洋酸化的實際衝擊可能比原先預期更嚴重，國際海洋酸化對策聯盟執行長特納（Jessie Turner）表示，PIK 2024年報告已傳遞一個明確訊息，現在CO₂排放造成的海洋酸化，已逼近臨界閾值，我們挽救所剩的時間不多了。

肆、大學與新創公司積極研發從海水吸取碳排放，將碳儲存在海底減緩地球大氣沸騰

根據《2024年全球碳預算》報告，2024年全球人為活動CO₂排放量創歷史新高，達416億噸，較2023年新增10億噸。碳移除技術（Carbon Dioxide Removal，CDR）成為控制全球CO₂排放量與增溫不可或缺的技術之一，由於可以逆轉歷史累積的溫室氣體排放，真正减少環境中的溫室氣體總量。因此，通過CDR實現减排已逐步獲各國的重視。

目前海洋僅能吸收約25%，陸地吸收另外30%的碳排放量，其餘的則眝留大氣中， CO₂過量已達1,000多億噸，而且人類活動每年持續排放約幾十億噸，導致地球大氣不斷增加CO₂與增暖， 許多新創公司乃研發使用直接空氣捕獲（Direct air capture，DAC)系統，從空氣中吸取CO₂。這種能源密集型方法，包括使環境空氣透過化學溶劑或過濾器，然後儲存或重複利用捕獲的碳。 

海洋碳匯則把CO₂儲存在海洋，以減少大氣中的CO₂含量，目前採取方法包括：1. 在沿海種植森林或海藻、2. 在淺水層和深水層之間抽取海水用以移動碳，以及3. 海洋鹼度增強法。其中第2、3種方法已引起許多大學研究團隊和新創公司的興趣，如Captura的海洋CO₂去除法，大型融資機構也支持。根據歐盟委員會聯合研究中心(Joint Research Centre，JRC）全球大氣排放資料，2023年全球溫室氣體排放量達530億公噸CO₂，較2022年增加1.9%，再創歷史新高，顯然如果要減少CO₂排放，只靠節能減碳與能源轉型並不夠，還需要移除大氣中的溫室氣體。除使用直接空氣捕獲(Direct air capture，DAC)系統外，目前已有多國與企業興起直接海洋捕獲(Direct Ocean capture，DOC) 去除CO₂的作法 ，舉例如下：

1. 2021年Captura成立新創公司，利用加州理工學院開發的10億噸級可擴展DOC技術，2023年5月Captura位於洛杉磯港的先導測試工廠，每年約可從海水中去除100噸CO₂。先將海水淨化為純鹽水後，利用電滲析法（Electrodialysis）將鹽和水分解成酸鹼基，並將物質流入海水觸發CO₂排出並捕獲，收集的碳則封存作為後續再利用，簡便的吸碳設施能夠部署於任何臨海地點。

Captura將海水抽到船上後，當海水流經一系列離子選擇性膜時，對其中部分海水施加電壓，依其組成離子的電荷化學重新排列海水分子（氫、氧和氯化鈉），從而產生酸（鹽酸）和鹼（氫氧化鈉）。酸與海水中的溶解無機碳反應，將其轉化為溶解的CO₂，然後利用真空並將其吸進氣液膜接觸器，進行分離和捕獲，最後加入鹼以恢復水的鹼度並釋放於大海，與大氣產生平衡，自然地吸收更多的CO₂。
2025年2月6日Captura的設施由夏威夷海洋科學與科技園區(Hawaii Ocean Science and Technology，HOST）營運，本項技術也獲授權準備在全球各地建立除碳廠。 

Captura公司不使用吸收劑或產生任何副產品，利用再生能源提供電力；簡便的吸碳設施能夠部署於任何臨海地點。(圖/Captura)

2. 美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）與其衍生新創公司Equatic，推出的CO₂工廠，耗資2,000萬美元，打造全面示範性工廠 Equatic -1，預計每年能夠去除3,650公噸CO₂，將含有CO₂的海水分解成105公噸負碳氫（carbon-negative hydrogen）及氧。Equatic 設計系統結合CO₂的直接空氣捕獲和海洋儲存，系統從海中抽水，並通過電解槽將其分離成：液態酸流、液態鹼流、氫氣和氧氣。該系統吸入含有CO₂的空氣，空氣與鹼流接觸，將CO₂轉化為碳酸氫根離子和固體碳酸鈣 ，酸流與岩石接觸以提高pH值，然後與鹼流混合後，幾乎與吸入系統中的化學成分相似的水被排放到海裡。副產物氫氣可以出售，提供碳信用額度之外的額外收入來源。

Equatic在洛杉磯的先導測試工廠，每天從空氣中去除約100公斤CO₂，正在新加坡建造的示範工廠每天將捕獲約10,000公斤CO₂。Equatic 計劃2025年與加拿大碳去除初創公司Deep Sky合作，在魁北克開始建造商業系統，將使用300台依靠水力和核能運行的電解槽，每天捕獲超過300噸CO₂，並生產8,400公斤氫氣。Equatic的方法以海水電解為核心，利用電流將海水分解成氫、氧和酸、鹼兩種液體，將水中的碳以類似於貝殼的固體形式捕獲。

Equatic在洛杉磯和新加坡各設試驗工廠，以驗證其技術。一座規模更大的設施正在新加坡開發中，該設施每年能夠移除4,000公噸的CO₂。這座工廠將作為Equatic首座商業規模營運的墊腳石，除了移除CO₂外，過程中還能生產潔淨的氫燃料，可提供作為營運動力，或出售給其他產業。

3. 2025年8月25日挪威宣布碳捕獲和儲存「北極光計畫」正式營運：由挪威國營油氣公司Equinor、殼牌公司及法國道達爾能源，共同提出北極光（Northern Lights）計畫，並將首批捕獲的CO₂注入海床下。這是全世界第一個商業碳封存服務，幫助高度依賴化石燃料、難以去碳化的產業減碳，預計年封存150萬噸碳，「北極光計畫」是應對氣候變遷的突破性創舉，自2024年起投入營運，由全面能源、Equinor及外賣發起，打算將工業排放CO₂，永久儲存於北海海底，並得到挪威政府的支持，體現挪威致力於脱碳，並制定歐洲跨境CO₂標準管理。北極光計畫成為啟動全球第一個碳捕捉與封存(Carbon Capture and Storage，CCS)商業化，開啟碳捕捉與封存新時代。目前儲存的CO₂來自挪威南部布雷維克（Brevik）的海德堡材料（Heidelberg Materials）公司水泥廠的碳。

結語

夏威夷莫納羅亞天文台在2024年結束時，測得CO₂濃度達到427ppm，遠高於大規模燃燒石化燃料引發氣候危機前的280ppm；2024年全球均溫也首次超越《巴黎氣候協定》設定每年升幅1.5℃目標，導致影響數十億人的極端熱浪與野火，國際災害死亡人數共16,123人，造成的經濟損失約2,210億美元。

海洋是地球上最大的碳匯，吸收全球約四分之一的CO₂排放量，海水的碳含量比起大氣高出50倍，因此從海水吸取並封存CO₂，能提升碳的吸納效率，有助於對抗全球沸騰與氣候變遷，各國已紛紛投入研究與開發可擴展直接海洋捕獲技術。Captura的海洋學家蘇菲朱鼓勵各公司合作，共同開發和應用各種碳捕獲技術。

因為面對氣候變遷，需要發展多元的減碳策略，包括發展再生能源、提高能源效率及改變生活方式等等，而海洋碳捕獲技術只是其中一個環節。只要大家共同努力，就能找到足夠的解決方案，應對氣候變遷的挑戰。即使每減少一噸CO₂排放量，都能減少許多人類的痛苦與災難，而減少碳排放其實目前都已存在解決方案，無法守住升溫1.5℃的上限，主要原因在於各國政治上的不積極作為。

作者張泉湧/日本東京大學理學博士，歷任飛航服務總台主任氣象員、民航局組長及多所大學兼任副教授，著有網路《全球沸騰危機與轉機》專欄及《圖解大氣科學》第四版、《圖解全球暖化之危機與轉機》及《全球氣候變遷─危機與轉機》等書