文 | 张玉琼
编辑 | 雪小顽、苏建勋
在CCUS（碳捕集、利用及封存）领域，技术创新正不断突破想象力边界。
从上游碳捕集环节来看，传统CCUS技术在烟气排放端捕捉碳，时下话题度攀升的新一代技术则是从空气中直接捕捉二氧化碳。最近又有一项碳捕集技术研究取得新进展，这次，科学家和创业者将“碳捕手”伸向了海洋。
今年9月初，匹兹堡大学的研究人员发布了一项可以直接从海洋中捕碳的新技术。他们使用碳酸钠或氢氧化钠作为溶剂，制成一种“胶囊”，用来去除海水中的二氧化碳，并将其储存在胶囊中。
这些胶囊就像极小的鱼子酱珠，内部含有碳酸钠液体。当“小珠子”批量聚集在一起，与海水的接触面积增加，海水流经时可以快速吸收二氧化碳。当蒸汽加热到100至120摄氏度，用过的胶囊可以恢复性能，实现可再生循环利用。
海洋是一块巨大的吸碳海绵。海洋面积占地球总面积的约70%，可以吸收海水上方空气中的二氧化碳——随着大气中的碳浓度上升，二氧化碳会溶解到海水中。这是由于二氧化碳会自然地从较高浓度点流向较低浓度点，就像打开一罐啤酒或碳酸饮料，开盖自然放置一段时间后，液体中的“汽”会慢慢消失，二氧化碳挥发到了空气中。
由此衍生的新捕集技术，被称作“直接海洋捕集”（Direct Ocean Capture，DOC）。简单来说，DOC是基于海洋从大气中吸收二氧化碳的自然能力，具体的捕碳逻辑分两步走：先捕集海水中的二氧化碳，“腾出”空间来让海水释放更多捕碳能力，再去捕集海面上方空气中的二氧化碳，循环往复。
整个过程中，海洋就像一个除碳的“中介平台”。与“直接空气碳捕集”（Direct Air Capture，DAC）相对照，DOC被科研界称为“间接空气捕集”，存在多种细分的技术路线。
在碳捕集环节，海洋除碳技术的潜力正在被看好——有数据显示，DOC未来能够从海洋中提取十亿吨的碳。目前，已有初创公司在进行DOC应用尝试，例如加州理工学院成立的碳清除公司Captura。它在去年赢得了由马斯克资助的XPrize除碳大赛，并且一直在加利福尼亚州的纽波特海滩进行小规模碳捕集系统测试。
碳去除公司Captura的DOC工厂效果图。图源：Captura公司
Captura的海洋碳捕集系统是利用专有的电渗析技术从海水中提取二氧化碳，将其封存或重新用于生产其他低碳材料或产品。整个捕集流程就像一个大型的海水淡化厂，仅使用可再生电力和海水作为原料。
被脱碳的水在经过特殊处理后，再释放回海洋。这种脱碳水位于海洋顶层，继续与大气反应，吸收同等体量的二氧化碳。
海洋这块巨大的“碳海绵”，每年吸收了地球上约30%的碳排放，海水中的碳浓度是大气的150倍。二氧化碳浓度直接影响着捕集成本和效率，浓度越高，捕集更高效，成本更低。新一代的空气捕集技术目前仍面临高耗能、高成本等现实瓶颈，相比之下，从海水中提取二氧化碳更具优势。
“DOC有一个巨大的先天优势：海洋是一个巨大的天然吸收器，我们既不需要制造接触空气的机器，也不需要化学吸收剂，整个捕集过程中也没有副产品需要处理。”Captura公司负责人说，“除了海水过滤费用之外，最大的成本是用于抽水和电渗析的能耗，但仍比现有的空气捕获技术成本低得多。”
除了捕集效率高、成本低，DOC不需要占用土地，并且更容易将二氧化碳就地进行深海或海底封存。减碳之外，DOC还有其他环境效益。
海洋中的二氧化碳浓度过高会加剧海水酸化，威胁珊瑚礁和贝类的生存。今年初，麻省理工学院研究团队成功测试出一套包括两个腔室的海洋碳捕集系统。海水流经第一个腔室时，与内部活性电极进行反应提取出二氧化碳，随后进入第二个腔室进行碱化处理——这套流程下来，减碳的同时还可解决部分海洋地区存在的海水酸化问题，维护生态平衡。
不过，DOC目前尚在早期阶段。新技术能否真正走出实验室，实现大规模落地应用，还需要更多研究和验证。
