我們生活中不可或缺的能源之一「天然氣」，一旦缺乏就會陷入困境，但由於它在使用時會排放二氧化碳，屬於化石燃料的一種，因此近來也常被視為汙染來源。為了在使用天然氣的同時實現「碳中和」，各種技術都在研究之中，其中之一就是「甲烷化」技術。這項技術是如何運作的？它又有什麼樣的優勢呢？

「甲烷化」是將二氧化碳與來自再生能源（如太陽能、風力）的電力所產生的氫氣結合，製造出甲烷（主要成分為天然氣）的技術。透過甲烷化技術產生的甲烷可以被視為碳中和，因為雖然在使用時會排放二氧化碳，但該二氧化碳原本就是從空氣中吸收的。透過甲烷化，不僅可以有效利用再生能源產生的電力，還能將二氧化碳「固體化」儲存，減輕對環境的負擔。未來甲烷化技術能否普及，將決定天然氣在實現碳中和社會的可能性。

天然氣是維繫我們日常熱能需求不可或缺的能源

我們必須意識到天然氣在滿足日本「熱能」需求方面扮演重要角色，所謂「熱能」需求，例如家庭需要熱水和暖氣、工廠需要高溫蒸汽加熱。熱能需求約佔日本整體能源消耗的60%，天然氣能滿足大部分熱能需求，原因在於它能提供溫度範圍廣泛的熱源，從低溫到高溫的熱能需求都包括在內。

與煤炭或石油相比，天然氣的二氧化碳排放較少，目前已屬於「低碳」能源，未來若能實現「脫碳」處理，將有助於實現碳中和。在這樣的背景下，「甲烷化」技術備受矚目。此技術是將氫氣（H2）和二氧化碳（CO2）合成甲烷（CH4），目前日本正在研發將合成的甲烷代替城市煤氣中甲烷成分的可能性。

利用環境友善材料製造天然氣成分的新技術

甲烷化反應所需的二氧化碳，預計將從工廠和發電廠回收而來。採取這種做法，燃燒甲烷時排放的二氧化碳量，將被回收的二氧化碳量抵銷，實際上達到零排放。另一個原料氫氣則預計使用「綠色氫能」，即利用再生能源發電將水電解而成，製造過程不會排放二氧化碳。


圖1：日本瓦斯協會「2050碳中和挑戰 行動計畫」
圖片來源：ガスだって、「カーボンニュートラル」に！｜スペシャルコンテンツ｜資源エネルギー庁 (meti.go.jp)

由於城市煤氣的主要成分就是甲烷，因此甲烷化技術合成出的合成甲烷，可以直接利用現有的城市管線等基礎設施和設備，無需額外投資，成本較低，經濟實惠，有利於順利實現脫碳。此外，城市瓦斯的輸送管線埋設在地下，抗災能力較強，若採用甲烷化技術，也可繼續保有此一優勢。為確保能在各種情況下穩定使用能源，除了電力，擁有其他能源選項相當重要。

甲烷化技術何時能實現？

儘管甲烷化技術有這些優點，但目前的開發進度如何呢？日本在1995年成為全球首個成功合成甲烷的國家，之後也一直持續進行實用化的開發工作。世界其他國家也在從事甲烷化技術的研究開發，部分地區甚至已經開始部分供應合成甲烷。

不過，要實現甲烷化技術的實用化仍有重重挑戰待克服。想大量製造合成甲烷，勢必需要大型化設備；為普及應用，成本也必須控制在與現有天然氣相當的水準。作為一種新技術和新資源，可能還需要制定全球統一標準。必須一一解決挑戰，才能促進技術的開發。「天然氣脫碳化」對減少二氧化碳排放所能帶來的巨大影響，正是備受期待之處。

封面圖片來源：ガスだって、「カーボンニュートラル」に！｜スペシャルコンテンツ｜資源エネルギー庁 (meti.go.jp)

參考資料來源：ガスだって、「カーボンニュートラル」に！｜スペシャルコンテンツ｜資源エネルギー庁 (meti.go.jp)