海洋碳捕集系统来了 如何从海水中去除十亿吨二氧化碳

为了实现碳中和目标，我们除了要减少碳排放之外，还需要通过碳汇，碳捕集和封存等负碳技术来减少空气中的碳含量。

直接空气捕集(direct air capture, DAC)是我们此前介绍比较多的负碳技术。

传统的直接空气捕集技术分为固体DAC和液体DAC两类，通过化学处理直接从环境空气中捕捉二氧化碳，这种技术面临着二氧化碳在空气中浓度低，能量消耗大，成本高等挑战。

为此，一些化石燃料巨头和大型科技公司正在支持一项创新的碳捕集 —— 将二氧化碳从海洋中提取出来，作为应对气候变化的一种方式。

这项被称为“直接海洋捕获”（direct ocean capture，DOC）的新兴技术，由一家在加州理工学院成立的碳清除公司 Captura提出。

该公司打算从海水中提取二氧化碳并将净化后的水释放回海洋，仅使用可再生电力和海水作为输入，以最大限度地减少对环境的影响。由于没有专门建造的空气接触器、吸收剂和副产品，Captura 的解决方案能够以较低的成本实现大规模的碳去除。据报道，这套由加州理工学院开发的DOC技术未来能够从海洋中提取十亿吨的碳。

这家公司在2022年4月赢得了由特斯拉创始人埃隆·马斯克资助的XPRIZE碳清除竞赛，获得了 100 万美元的奖金。2022年12月，Captura进入了Frontier 1100万美元的第二轮除碳技术采购名单。今年1月Captura获得了由Equinor Ventures 牵头、沙特阿美风险投资公司、加州理工学院种子基金、Future Planet Capital等知名投资机构跟投的1200万美元的A轮融资。

1 海洋碳捕集系统的工作原理

Captura海洋碳捕集系统将通过公司的专利电渗析工艺实现直接海洋捕获，仅使用可再生电力和海水作为输入，便可产生一股纯 CO2 流，可以将其封存或重新用于生产其他低碳材料或产品，以减轻气候变化的不利影响。

Captura技术的特点是海水流经工厂，然后被处理以去除其二氧化碳含量，最后返回海洋。这种脱碳水位于海洋的顶层，然后与大气反应，吸收同等数量的二氧化碳。海洋吸收了世界上30%的二氧化碳排放量，Captura利用了海洋从大气中吸收二氧化碳的自然能力。海洋的二氧化碳吸收能力，以及Captura的技术，都依赖于一种叫做亨利定律（Henry’s Law）的原理。由于平衡效应，CO2会自然地从较高浓度点流向较低浓度点，这与打开啤酒或汽水罐后使饮料变淡的原理相同。

该过程首先将经过过滤后的海水吸入设施，其中不到1%的水被转移并进行预处理，以将海水净化为纯盐水。随后，这些盐水在Captura专有的电渗析技术中被处理，通过解离，电渗析使用可再生电力将盐和水分解成酸和碱。

然后将这种酸添加到海水中，引发化学反应，从水中提取二氧化碳。使用气液接触器和真空泵加速该过程，从而产生可重复使用或隔离的纯化二氧化碳流。系统中留下的酸性、脱碳的海水则通过添加碱性物质来实现中和，中和后的海水流可返回到海洋中重新捕获大气中的二氧化碳。

总之，Captura的技术完全使用可再生的电力和海水，从大气中清除二氧化碳，没有任何副产品和吸收剂。

2 未来发展

自 2022 年 8 月以来，Captura第一个直接海洋捕获技术试点一直在加利福尼亚州纽波特海滩的加州理工学院 Kerckhoff 海洋实验室进行。在位于帕萨迪纳的工厂进行了经过验证的端到端演示后，该技术证明可以在持续不断的海水中运行。首个试点项目每年能够从大气中清除1吨CO2，配备了传感器和仪器以持续监控性能。

在试点试验成功之后，今年5月，Captura公司与洛杉矶港的AltaSea公司建立了合作伙伴关系，进一步推进海洋气候解决方案。AltaSea 占地 35 英亩的蓝色经济园区将成为 Captura 第二个直接海洋捕获试点系统的所在地，该系统每年可从海洋中捕获 100 吨二氧化碳。

这个由 SoCalGas 资助的最新系统比Captura首个试点扩大了 100 倍，并且已经在帕萨迪纳实验室中进行端到端运行。Captura计划在未来几个月内将该系统转移到 AltaSea 以开始海域试验。为了推进这项技术，Captura公司还将进行海洋建模和技术开发，进一步验证、扩大和加强其创新工艺。

Captura 首席执行官史蒂夫·奥尔德姆 (Steve Oldham) 表示：“通过我们的试点计划，Captura 的技术正在迅速向大规模商业部署发展。现在，我们与 AltaSea 的合作意味着我们可以进一步加速我们的技术并监控我们的系统如何与海洋相互作用。”

两家公司将继续评估新系统的成果，包括 DOC 对海洋生态系统的影响及其有助于缓解海洋酸化的潜力。