薄膜探捕捉技術強勢入主晶圓廠，2026 啟動半導體「純電感應」捕碳新紀元

近年來，在碳捕捉、利用與封存技術（CCUS）中，薄膜碳捕捉（Membrane Capture）已趨成熟並邁向市場化應用，成為產業減碳的關鍵工具。

薄膜碳捕捉技術是透過利用高選擇性聚合物膜取代傳統化學吸收劑，從工業排放中有效分離二氧化碳（CO₂），無需化學溶劑與蒸汽再生，降低能耗與二次污染。目前，全球薄膜碳捕捉技術的領先代表包括美國MTR Carbon Capture的Polaris聚合物膜系統，國內則以國立台灣大學（NTU ZERO團隊）的金屬有機骨架（MOF）複合薄膜技術引領研發，形成全球趨勢的在地化應用。

薄膜碳捕捉的技術原理

薄膜碳捕捉技術的原理是利用選擇性薄膜材料，在壓力差驅動下，讓CO₂ 分子優先從混合氣體中透過薄膜分離，實現高效捕集，而無需化學溶劑或高能耗加熱再生過程。常見薄膜材料包括聚合物（如聚醯亞胺）、陶瓷或複合型金屬有機骨架（MOF）。

國內NTU ZERO團隊開發的鋁/鋅基MOF與高分子複合，能利用奈米空腔選擇性吸附CO₂。相較傳統胺吸收法，膜系統不需加熱再生、無腐蝕與溶劑損耗問題，維運更簡便、成本更低。模組化設計可依產線需求擴充，適合既有設施改造。

根據NTU ZERO 團隊的計算，此技術可將捕碳效益從 60% 提升至 90%，即每捕捉 1 公斤CO₂ 僅產生 0.1 公斤額外排放，若取代國內 10% 傳統方法，年減排可達 500 萬噸CO₂。

 技術成熟度與示範實績

薄膜碳捕捉技術的技術準備度（TRL）已達第8階段，技術已成熟供商用部署，適合大規模固定源部署。全球最大規模示範為MTR Carbon Capture 於美國懷俄明州的綜合測試中心（Wyoming ITC）的Polaris系統。計畫由美國能源部（DOE）資助，設施針對 Basin Electric 燃煤電廠煙氣進行處理，日捕集量達1,250噸CO₂，效率90%，產出99.9%純度液態CO₂，並具備抵抗硫氧化物（SOx）與氮氧化物（NOx）等雜質的穩定性，為首座商用規模薄膜式碳捕捉廠。

圖1：MTR and DOE personnel, Gillette Wyoming, September 2024
資料來源：https://mtrccs.com/mtr-carbon-capture-announces-completion-of-the-worlds-largest-membrane-based-carbon-capture-plant/

與半導體場域應用的適配性

半導體製程要求極高潔淨度，任何化學殘留都可能影響晶圓品質。薄膜系統無溶劑與廢液，符合無污染需求。台積電等廠區焚化爐燃燒廢溶劑時產生高濃度CO₂（約 10–20%），正好落在膜分離的最佳操作區間，能以較小系統達高效率捕捉。

系統僅需電力驅動，與晶圓廠電氣化設施相容。透過智能閥控與多級模組，可輕鬆調節負荷波動，維持穩定效能。2025 年 1 月，台積電與 MTR Carbon Capture 簽署合作，在台中零廢棄溶劑焚化設施安裝 Polaris 膜系統，由中鼎工程（CTCI）負責整合設計，預計年底完工，每年可捕捉數百噸CO₂，並作為後續擴展模板。

 引領永續半導體製造的新典範

薄膜碳捕捉技術憑藉高效、模組化與環保優勢，正重塑產業減碳模式。台積電台中專案不僅驗證技術落地，更為台灣高科技產業提供可複製藍圖，加速CCUS生態建構。隨著全球淨零壓力加劇，此技術將從創新轉為主流，助力半導體製造、發電廠與重工業等產業，兼顧效率與永續，開創綠色未來。

封面圖片來源：https://www.pexels.com/zh-tw/
參考資料來源：
1.    經濟部智慧財產局《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究》，2022年10 月31 日
2.    國科會《開淨零碳排新篇章！自主開發「薄膜碳捕捉」與「電化學碳轉化」技術》，2024年12月11日，https://www.nstc.gov.tw/folksonomy/detail/3789e3f0-92b1-469d-a467-0db5c1ab3224?l=CH&utm_source=rss
3.    https://www.carboncapture-expo.com/industry-news/worlds-largest-membrane-based-carbon-capture-plant-completed-mtr-carbon-capture
4.    https://www.businesswire.com/news/home/20250127757815/en/MTR-Carbon-Capture-Selected-to-Provide-a-Capture-Plant-to-TSMC
5.    https://mtrccs.com/mtr-carbon-capture-announces-completion-of-the-worlds-largest-membrane-based-carbon-capture-plant/