在CCUS（碳捕集、利用及封存）領(lǐng)域，技術(shù)創(chuàng)新正不斷突破想象力邊界。

從上游碳捕集環(huán)節(jié)來看，傳統(tǒng)CCUS技術(shù)在煙氣排放端捕捉碳，時下話題度攀升的新一代技術(shù)則是從空氣中直接捕捉二氧化碳。最近又有一項碳捕集技術(shù)研究取得新進(jìn)展，這次，科學(xué)家和創(chuàng)業(yè)者將“碳捕手”伸向了海洋。

今年9月初，匹茲堡大學(xué)的研究人員發(fā)布了一項可以直接從海洋中捕碳的新技術(shù)。他們使用碳酸鈉或氫氧化鈉作為溶劑，制成一種“膠囊”，用來去除海水中的二氧化碳，并將其儲存在膠囊中。

這些膠囊就像極小的魚子醬珠，內(nèi)部含有碳酸鈉液體。當(dāng)“小珠子”批量聚集在一起，與海水的接觸面積增加，海水流經(jīng)時可以快速吸收二氧化碳。當(dāng)蒸汽加熱到100至120攝氏度，用過的膠囊可以恢復(fù)性能，實現(xiàn)可再生循環(huán)利用。

海洋是一塊巨大的吸碳海綿。海洋面積占地球總面積的約70%，可以吸收海水上方空氣中的二氧化碳——隨著大氣中的碳濃度上升，二氧化碳會溶解到海水中。這是由于二氧化碳會自然地從較高濃度點流向較低濃度點，就像打開一罐啤酒或碳酸飲料，開蓋自然放置一段時間后，液體中的“汽”會慢慢消失，二氧化碳揮發(fā)到了空氣中。

由此衍生的新捕集技術(shù)，被稱作“直接海洋捕集”（Direct Ocean Capture，DOC）。簡單來說，DOC是基于海洋從大氣中吸收二氧化碳的自然能力，具體的捕碳邏輯分兩步走：先捕集海水中的二氧化碳，“騰出”空間來讓海水釋放更多捕碳能力，再去捕集海面上方空氣中的二氧化碳，循環(huán)往復(fù)。

整個過程中，海洋就像一個除碳的“中介平臺”。與“直接空氣碳捕集”（Direct Air Capture，DAC）相對照，DOC被科研界稱為“間接空氣捕集”，存在多種細(xì)分的技術(shù)路線。

在碳捕集環(huán)節(jié)，海洋除碳技術(shù)的潛力正在被看好——有數(shù)據(jù)顯示，DOC未來能夠從海洋中提取十億噸的碳。目前，已有初創(chuàng)公司在進(jìn)行DOC應(yīng)用嘗試，例如加州理工學(xué)院成立的碳清除公司Captura。它在去年贏得了由馬斯克資助的XPrize除碳大賽，并且一直在加利福尼亞州的紐波特海灘進(jìn)行小規(guī)模碳捕集系統(tǒng)測試。

Captura的海洋碳捕集系統(tǒng)是利用專有的電滲析技術(shù)從海水中提取二氧化碳，將其封存或重新用于生產(chǎn)其他低碳材料或產(chǎn)品。整個捕集流程就像一個大型的海水淡化廠，僅使用可再生電力和海水作為原料。

被脫碳的水在經(jīng)過特殊處理后，再釋放回海洋。這種脫碳水位于海洋頂層，繼續(xù)與大氣反應(yīng)，吸收同等體量的二氧化碳。

海洋這塊巨大的“碳海綿”，每年吸收了地球上約30%的碳排放，海水中的碳濃度是大氣的150倍。二氧化碳濃度直接影響著捕集成本和效率，濃度越高，捕集更高效，成本更低。

“DOC有一個巨大的先天優(yōu)勢：海洋是一個巨大的天然吸收器，我們既不需要制造接觸空氣的機(jī)器，也不需要化學(xué)吸收劑，整個捕集過程中也沒有副產(chǎn)品需要處理。”Captura公司負(fù)責(zé)人在接受媒體采訪時說，“除了海水過濾費用之外，最大的成本是用于抽水和電滲析的能耗，但仍比現(xiàn)有的空氣捕獲技術(shù)成本低得多。”

除了捕集效率高、成本低，DOC不需要占用土地，并且更容易將二氧化碳就地進(jìn)行深海或海底封存。減碳之外，DOC還有其他環(huán)境效益。

海洋中的二氧化碳濃度過高會加劇海水酸化，威脅珊瑚礁和貝類的生存。今年初，麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊成功測試出一套包括兩個腔室的海洋碳捕集系統(tǒng)。海水流經(jīng)第一個腔室時，與內(nèi)部活性電極進(jìn)行反應(yīng)提取出二氧化碳，隨后進(jìn)入第二個腔室進(jìn)行堿化處理——這套流程下來，減碳的同時還可解決部分海洋地區(qū)存在的海水酸化問題，維護(hù)生態(tài)平衡。

不過，DOC目前尚在早期階段。新技術(shù)能否真正走出實驗室，實現(xiàn)大規(guī)模落地應(yīng)用，還需要更多研究和驗證。