科技飛速發展為人類創造無比輝煌的未來，但在這背後，卻是二氧化碳大量排放帶來的生態浩劫、氣候變遷和嚴重天災，這些威脅不斷向全人類發出警告。因此，近年來，世界各國紛紛設定「碳中和（carbon neutrality）」 目標，想方設法減少二氧化碳排放，其中最有效的減排技術就是碳捕捉與封存 （CCS, Carbon Capture & Storage） 及碳捕捉與再利用 （CCU, Carbon Capture & Utilization） 技術，相關研究與基礎設施都在快速發展。
有鑑於此，WIPS 發布了一份專利檢索報告，介紹 CCS 與 CCU 技術的梗概及專利趨勢，作為人類必經碳中和之路上的一座小小里程碑。
何謂「碳中和」
此概念是指將排放出去的二氧化碳吸收回來，藉以達到減少實際碳排量的目的，最終目標是盡量吸收企業或個人排出的二氧化碳量，將實際碳排量減至「零」。
碳捕捉與封存及碳捕捉與再利用
「CCS 碳捕捉與封存技術」是將工業與能源轉換產生的碳從大氣中分離出來，運至特定地點長期封存，典型的做法有溼捕捉 (wet capture)、乾捕捉 (dry capture)、薄膜分離碳捕捉 (separation membrane capture) 以及空氣捕捉 (air capture)。
「CCU 碳捕捉與再利用技術」是將二氧化碳轉換為具有潛在市場價值的高附加價值物質，而不僅僅只是將其隔離而已。相較於 CCS而言，CCU 必須將二氧化碳轉換成各種形式， 因此需要產學融合 (technical/ academic convergence)，常見的轉換技術分為熱催化轉換 (thermocatalytic conversion)、電化學轉換 (electrochemical conversion)、光化學轉換 (photochemical conversion)、生物轉換 (bioconversion) 以及礦物化 (mineralization)。
source: CCUS technology: CO2 as a resource or a waste?, Alcimed, Mar. 12, 2020
以下關於 CCS碳捕捉與封存 及 CCU碳捕捉與再利用技術 的專利分析，是基於最近20年的美國專利資料進行。
二氧化碳減量技術專利趨勢
resource: Carbon-neutral era is coming, would like to reduce or change. WIPS, April 05, 2022
若將二氧化碳減量技術大致分為CCS與CCU技術的話，專利申請比例約8:2，但從近年的申請趨勢可以看到，技術逐漸轉向CCU 而非CCS，這個變化值得關注。
resource: Carbon-neutral era is coming, would like to reduce or change. WIPS, April 05, 2022
前十大申請人依序為MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES (JP)、TOSHIBA (JP)、ALSTOM TECHNOLOGY (FR)、GENERAL ELECTRIC (US)、SIEMENS (DE)等等。若看前十大申請技術，CCS技術申請案佔總申請量的絕大多數， Samsung Electronics和SIEMENS的CCS與CCU申請比率相對其他申請人較為平均。
碳捕捉與封存 (CCS) 技術專利申請趨勢
resource: Carbon-neutral era is coming, would like to reduce or change. WIPS, April 05, 2022
resource: Carbon-neutral era is coming, would like to reduce or change. WIPS, April 05, 2022
碳捕捉與封存技術的專利申請量以濕捕捉最多，其次依序是乾捕捉、薄膜分離、空氣捕捉及其他，主要申請人有MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES (JP)、TOSHIBA、ALSTOM TECHNOLOGY (JP)、GENERAL ELECTRIC (US)、EXXONMOBIL (US)等等。
此外，有鑑於主要申請人絕大多數是企業，預估這是新近環境友善、ESG管理、碳中和等政策的影響結果。
碳捕捉與再利用 (CCU) 技術專利申請趨勢
resource: Carbon-neutral era is coming, would like to reduce or change. WIPS, April 05, 2022
resource: Carbon-neutral era is coming, would like to reduce or change. WIPS, April 05, 2022
CCU 技術專利的申請量以電化學轉換最多，其次依序是熱催化轉換、光化學轉換、生物轉換、礦物化及其他，專利申請最為積極的主要申請人依序是 SIEMENS (DE)、Samsung Electronics Co., Ltd.、UNIVERSITE DE PARIS (FR)及TOSHIBA (JP)。
CCU 技術比 CCS 技術新近，而且由於轉換技術的研究性質很強，所以主要申請人以學校佔大多數，多過企業。
CCS/CCU技術目前在韓國的發展狀況
碳中和不是道德認知問題，而是人類必須面對的當務之急。現在除了研究CCS和 CCU技術之外，還需要產官學三方合作，竭盡全力推動社會改變對於碳中和與技術基建的認知。
[參考資料]
CCUS full cycle concept map
– Energy Daily, 2020
Carbon-neutral technology policy trends in major countries
– GTC Green Technology Center, 2021
Korea Policy Briefing, 2050 Carbon Neutrality
– Government of the Republic of Korea, 2021
Carbon neutrality, leave it to CCUS technology
– Monthly Hydrogen Economy, 2021
The core of the Carbon-neutrality CCUS, all-out war for commercialization of corporate government
– Korea Sports Business, 2021
Construction industry “Catch carbon dioxide” (2021, iNews 24) – Lotte Chemical completed CCU facility demonstration
– Aju Business Daily, 2021