淨零轉型已經不再只是單純環保課題,為了協助廠商了解全球專利布局,智慧財產局在2023年1月公開「國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究報告」,以碳捕捉、再利用與封存(Carbon Capture, Utilization and Storage,簡稱CCUS)為三大主軸,利用Derwent Innovation專利資料庫蒐集全球CCUS的專利,整理分析在2021年12月底以前公開/公告有關CCUS相關技術領域的專利趨勢。
北美智權報325期曾介紹 碳捕捉、再利用與封存(CCUS)技術,經由智慧局整理、篩選分析後的CCUS相關技術的專利,截至2021 年底 有關「碳捕捉」技術的公開(公告)案件約共7,406 案、「再利用」技術約4,399 案、「封存」技術約805案。以下為CCUS技術在全球專利申請的最新布局趨勢。
碳捕捉專利
碳捕捉主要技術為吸收、吸附和薄膜分離三種,其中以利用「吸收」技術進行二氧化碳捕捉的相關案件最多(39.1%);其次依序為「吸附」(26.7%)、「薄膜」(12.5%)。
雖然歐洲是全球第一個提出「碳邊境稅」計畫的區域,但碳捕捉專利的第一申請人國家/地區,則是以亞洲國家為多數,其中中國(32.9%)與日本(20.5%)合計超過五成,美國(16.5%),而台灣(1.1%)排名第七。
而歐洲國家的碳捕捉專利案量以德國(336案,32.1%)最多,其次依序為法國(251案,24.0%)、英國(124案,11.8%)、挪威(68案,6.5%)、義大利(37案,3.5%)、瑞士(37案,3.5%)、荷蘭(26案,2.5%);德國與法國的專利案量占歐洲區域的五成以上。
圖一、碳捕捉第一申請人國家/地區比例
圖片來源: 《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究 》 ; 經濟部智慧財產局
中華民國 111 年 10 月 31 日
碳捕捉歷年申請案量趨勢可分為三個區間,分別為1997年至2011年急速上升趨勢、2012至2015年的專利案量趨緩減少,以及2016至今的顯著增加趨勢。若以公開年度及優先權年度呈現碳捕捉歷年申請量案件數變化,可發現兩者於近20年的專利案數均逐年增加,表示碳捕捉技術逐漸受重視與經濟化。2021年的公開專利案數為歷年的最高,相較於2020年成長19.4%,而2020與2021年優先權年的專利案數少於2019年,可能因為尚有專利案數尚未公開。
圖二、碳捕捉歷年申請案件數(公開年度及優先權年度)
圖片來源:《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究》; 經濟部智慧財產局
中華民國 111 年 10 月 31 日
進一步觀察碳捕捉前十大申請人國家/地區,僅以中國專利申請人大幅增加,其他國家專利申請人的專利案數近幾年並無明顯增加。中國自2007年開始碳捕捉專利申請有明顯成長,2011年的專利案量更超越了日本,成為第一大申請人,至今中國仍為碳捕捉技術的第一大申請人,2019年相較於2000年,碳捕捉專利成長將近140倍。
第二大專利申請人為日本,2005年以前日本碳捕捉專利的案量領先全球,但2006年以後專利案數曾經被美國、歐洲與中國超過,日本申請專利的案數最高峰落在2011年的127件。第三大專利申請人為美國,美國專利申請人的專利案量趨勢與日本相似,2010年達到最高峰後至今的專利案數未曾超越。第四、五大專利申請人為歐洲與南韓,碳捕捉專利案量最高峰分別為2009年與2013年。
碳再利用
整體而言,近幾年碳再利用專利申請案件數有快速增加的情況,1997年以前以日本申請較多,其他國家都僅有個位數或未申請,2005年以後相關案件申請量明顯成長,但僅有中國對於碳再利用的專利申請持續增加。
碳再利用技術中,利用二氧化碳經由化學反應產生相關「化學品」的案件最多(32.2%);其次為「生物轉化」(28.8%),例如農林業相關之溫室栽培,或是進一步應用於相關之營養品;其它利用像是「建材」(22.7%)如水泥、「直接利用」(13.7%),如碳酸飲料、滅火器等。
圖三、碳再利用歷年申請案件數
圖片來源:《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究》; 經濟部智慧財產局
中華民國 111 年 10 月 31 日
大致而言,碳再利用十大申請人國家/地區中,中國及歐洲的申請人國家就占了超過五成。中國有1343件專利申請案,占比達三成;歐洲875案(19.9%)、美國819案(18.6%)、日本711案(16.2%),而台灣排名第九(0.7%)。除了五大局以外,申請碳再利用大多數是有生產原油或天然氣的國家,例如加拿大、沙烏地阿拉伯、俄羅斯和澳洲。
中國身為第一大申請人國家,申請案數在2006年之後才首次突破兩位數並明顯成長, 2010年到2014年間每年約在50案,2015年之後才又開始成長,並於2016年申請案件數首次突破三位數,2018年達到最高有173案。
在歐洲各國中,以德國申請263案最多,占歐洲比例為30.1%,接著為荷蘭179案(20.5%),德荷兩國加起來申請案超過五成,接著為法國108案(12.3%)、英國101案(11.5%),其餘國家申請比例均不到10%。2004年為歐洲申請碳再利用專利的分水嶺,2005年以後才有較有明顯增加,申請量最多出現在2009年。
第三大申請人則為美國,最多申請量出現在2008年的66案,此後每年約申請30~至40案。日本雖然在1996年申請案就突破兩位數,直到2017年才衝到47案,該年也是日本申請案最多的一年。南韓申請量最多出現在2016 年的31案;台灣則在2004年才首次出現碳再利用的申請案,但每年都未滿5案。
圖四、碳再利用第一申請人國家/地區比例
圖片來源:《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究》; 經濟部智慧財產局
中華民國 111 年 10 月 31 日
碳封存專利
「封存」技術的全球申請人主要為石化能源及礦業等開採領域,因此,利用「激勵採集」技術相關的專利案件最多(43.5%),例如利用注入氣體對地層下石油、天然氣或煤礦層的甲烷進行採集。
觀察碳封存專利公開年度及優先權年度,兩者於2019年前趨勢相似,優先權的兩次高峰出現在2009 年及2016年,而公開案以2021年為最高(部分優先權年2021年案提早公開而造成),不過總體而言,從2016年後碳封存專利有逐年下降趨勢。
圖五、碳封存歷年申請案件數
圖片來源:《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究》; 經濟部智慧財產局
中華民國 111 年 10 月 31 日
碳封存專利的第一申請人國家/地區,以具有石油天然氣資源的國家或開採公司為主,美國及中國兩者合計已超過五成,美國229案(28.4%)、中國226案(28.1%),若去除2000年前之申請案,中國才是碳封存技術的第一大申請人,中國申請人從2012年的13件成長到2021年的27件,此種變化可能與中國鼓勵申請專利的政策有關;美國申請人之案件數於2010年23件達到最高峰,此後案件數不斷下降,於2018 至2020 年間平均每年6件。
第三大專利申請人為歐洲地區,主要與全球第二大的荷蘭殼牌石油公司(Shell plc)有關,其申請案件於2009年14件達到高峰後亦為逐年下降,於2018至2020年間之申請案共計7件。第四大專利申請人為南韓,於2009年開始碳封存專利申請案增加,其後的申請趨勢持平;第五至八大專利申請人日本、加拿大、沙國與澳洲,專利案量每年皆未超過6件。
圖六、碳封存第一申請人國家/地區比例
圖片來源:《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究》; 經濟部智慧財產局
中華民國 111 年 10 月 31 日
隨著減碳議題逐漸受到重視,CCUS技術的相關申請案件數每年也持續增加,觀察全球布局情況,可發現公開件數最多的專利局為中國、歐洲、美國,代表著CCUS的市場大小與對於相關議題的重視程度。各國申請人主要還是在本身國家/地區的專利局申請居多,中國此一現象尤其明顯,儘管中國在碳捕捉、再利用與封存三大領域都是最大申請國,但到海外布局的數量極少。淨零排放已為全球之共識,未來CCUS的專利申請量不容小覷,企業應審慎檢視規避CCUS技術的專利地雷,並部署規劃相關專利布局。
延伸閱讀:
- 【永續發展專題】淨零轉型重要推手:碳捕捉、再利用與封存(CCUS)技術
資料來源:
- 《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究報告》 歡迎各界參考!智慧財產局;2023/1/4,
- 《國際碳捕捉技術專利趨勢分析研究》 ,經濟部智慧財產局;中華民國 111年10月31日
附錄:碳捕捉、再利用及封存之前十大第一專利申請人
領域 |
碳捕捉 |
碳再利用 |
碳封存 |
前十大第一專利申請人 |
- (日商)東芝股份有限公司
- (日商)三菱重工業股份有限公司
- (中國商)中國石油化工公司
- (南韓)韓國能源研究中心
- (中國)中國科學院
- (法商)液化空氣集團
- (美商)奇異公司
- (南韓商)韓國電力公社
- (美商)艾克森美孚公司
- (中國商)天津大學
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- (荷商)殼牌石油公司
- (中國)中國科學院
- (美商)卡萊拉公司
- (中國商)中國石油化工公司
- (日商)三菱重工業股份有限公司
- (法商)液化空氣集團
- (沙商)沙烏地阿拉伯石油公司
- (德商)林德集團
- (中國)中國礦業大學
- (中國)中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院
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- (荷商)殼牌石油公司
- (中國商)中國石油化工公司
- (中國)中國礦業大學
- (美商)艾克森美孚公司
- (南韓)韓國地質資源研究院
- (中國商)中國石油化工公司
- (美商)康菲公司
- (德商)林德集團
- (沙商)沙烏地阿拉伯國家石油公司
- (中國商)延長石油集團
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作者: |
吳碧娥 |
現任: |
北美智權報主編 |
學歷: |
政治大學新聞研究所 |
經歷: |
北美智權報資深編輯
驊訊電子總經理室特助
經濟日報財經組記者
東森購物總經理室經營企劃 |
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