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溫室氣體中的甲烷

「甲烷」是一種溫室氣體,是天然氣中的主要成份,也是一些有機物發酵或降解過程中的產物。甲烷的溫室能力比二氧化碳高出許多,相同質量的甲烷,在20年內的暖化潛能,大約是二氧化碳的80倍註釋

評估各種溫室氣體的溫室能力時,最常使用的指標是「全球暖化潛能」(global warming potential, GWP)。以二氧化碳為基準,二氧化碳的GWP是「1」;其它各種不同的氣體,會有不同的數字,數字愈大、暖化能力愈強。

另外,因為不同的化合物在留存在大氣中的時間不一樣,所以GWP會需要再標註一段「評估期間」,例如GWP-20指的是20年期間內的效果、GWP-100是100年期間。同一種氣體、使用不同的評估期間,也會有不同的GWP數值。

例如說,甲烷的溫室能力比二氧化碳大,但在大氣中平均存留的時間比二氧化碳短。所以隨著評估期間拉長,計算出來的暖化潛能就會降低。在IPCC的AR6中(參考, table 7.15),燃料來源的甲烷的GWP-100是29.8;GWP-20是82.5。

比較早期的研究,較多使用GWP-100。但現在,在例如2050年淨零等問題意識下,更能反應中短期的GWP-20,開始被更主流的重視。

人為甲烷排放(methane anthropogenic emissions)的量體,目前的估算大約是一年340~380 MT(參考)。自然排放的甲烷量體,不同的評估方式間差異很大。一些由下而上註釋的評估落在一年370 Mt(百萬噸),一些由上而下註釋的評估則落在215 MT。

透過個別排放源的研究、調查、統計,由下而上的評估方法。

例如去量測大氣數質、或由衛星觀測,由上而下的評估方法。

人為甲烷排放的來源,包括開採煤碳時的煤氣外洩;石油、天然氣在開採、運輸、使用的過程中外洩;牛、羊等反芻動物的腸胃發酵;水稻耕種時,水淹造成的無氧分解;廢棄物、污水的降解或發酵反應(參考)。

來源:"GLOBAL METHANE ASSESSMENT:2030 BASELINE REPORT", UNEP、CCAC整理了幾組不同單位近年對人為甲烷排放量的估算。

在各種人為甲烷排放來源中,來自天然氣的量體雖然不是最大的,卻可能是最有爭議的項目。在化石燃料中,天然氣的碳排最低,因此有很多國家,將天然氣定位為脫離化石燃料過程中的過渡能源角色,而擴大天然氣的使用。但由於洩漏問題、加上強大的溫室潛能,也有人認為,在全球暖化的面向上,使用天然氣的問題,可能比燃煤還嚴重。

美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon)2014年的評估就認為,使用天然氣發電,從開採到發電間,只要有3%的洩漏,天然氣發電的溫室效應就大於燃煤;美國國家能源技術實驗室(NETL)在2014年的評估,則是1.4~1.9%(參考)。

全球天然氣洩漏率的實際情況,不同單位作出的評估差異很大。在環保團體NRDC的2020年的報告中(參考),採用的參數包括了:Carnegie Mellon的「2%~4%」、NTEL的「1.2%~1.6%」等。有石油產業脈絡的阿提亞基金會全名 在2019年的報告中(參考),採用了IEA在2017年提出的「1.7%」與Rhodium group提出的「3%」。

Abdullah Bin Hamad Al-Attiyah International Foundation for Energy and Sustainable Development

阿提亞基金會指出,主要國家生產了約全球92%的天然氣,但洩漏量只佔全球的75%。阿提亞基金會認為,這可能是因為這些國家有更現代的設備、對安全有更高的重視。但也有可能,是大家都低報洩漏量,因為其餘國家的產氣量與洩漏量比例,並不合理。

來源:Al-Attiyah Foundation"The Phantom Menace: Impact of Methane Leakage on Gas Climate-Fiendliness"。依照主要產氣國家對天然氣洩漏的回報量體,會有約四分之一的天然氣洩漏來自全球產量僅佔8%的其它國家。這個量體差距不太合理,更有可能是天然氣生產單位普遍性的有低報洩漏量的問題。

由歐盟與美國發起,在COP26上提出「全球甲烷承諾」(Global Methane Pledge, GMP)倡議,認為降低甲烷排放,是減緩全球暖化最具經濟效益的作法之一,呼籲全球2030年的人為甲烷排放,應比2020年低30%。GMP在2022年的報告指出,若不採取額外行動,預估2030年的人為甲烷排放量,會比2020年增加25~40MT、大約是成長10%。