直接空氣捕集(direct air capture, DAC)是我們此前介紹比較多的負(fù)碳技術(shù)。
傳統(tǒng)的直接空氣捕集技術(shù)分為固體DAC和液體DAC兩類，通過化學(xué)處理直接從環(huán)境空氣中捕捉二氧化碳，這種技術(shù)面臨著二氧化碳在空氣中濃度低，能量消耗大，成本高等挑戰(zhàn)。
為此，一些化石燃料巨頭和大型科技公司正在支持一項創(chuàng)新的碳捕集 —— 將二氧化碳從海洋中提取出來，作為應(yīng)對氣候變化的一種方式。
這項被稱為“直接海洋捕獲”(direct ocean capture，DOC)的新興技術(shù)，由一家在加州理工學(xué)院成立的碳清除公司 Captura提出。
該公司打算從海水中提取二氧化碳并將凈化后的水釋放回海洋，僅使用可再生電力和海水作為輸入，以最大限度地減少對環(huán)境的影響。由于沒有專門建造的空氣接觸器、吸收劑和副產(chǎn)品，Captura 的解決方案能夠以較低的成本實現(xiàn)大規(guī)模的碳去除。據(jù)報道，這套由加州理工學(xué)院開發(fā)的DOC技術(shù)未來能夠從海洋中提取十億噸的碳。
這家公司在2022年4月贏得了由特斯拉創(chuàng)始人埃隆·馬斯克資助的XPRIZE碳清除競賽，獲得了 100 萬美元的獎金。2022年12月，Captura進(jìn)入了Frontier 1100萬美元的第二輪除碳技術(shù)采購名單。今年1月Captura獲得了由Equinor Ventures 牽頭、沙特阿美風(fēng)險投資公司、加州理工學(xué)院種子基金、Future Planet Capital等知名投資機(jī)構(gòu)跟投的1200萬美元的A輪融資。
1 海洋碳捕集系統(tǒng)的工作原理
Captura海洋碳捕集系統(tǒng)將通過公司的專利電滲析工藝實現(xiàn)直接海洋捕獲，僅使用可再生電力和海水作為輸入，便可產(chǎn)生一股純 CO2 流，可以將其封存或重新用于生產(chǎn)其他低碳材料或產(chǎn)品，以減輕氣候變化的不利影響。
Captura技術(shù)的特點(diǎn)是海水流經(jīng)工廠，然后被處理以去除其二氧化碳含量，最后返回海洋。這種脫碳水位于海洋的頂層，然后與大氣反應(yīng)，吸收同等數(shù)量的二氧化碳。海洋吸收了世界上30%的二氧化碳排放量，Captura利用了海洋從大氣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的技術(shù)，都依賴于一種叫做亨利定律(Henry’s Law)的原理。由于平衡效應(yīng)，CO2會自然地從較高濃度點(diǎn)流向較低濃度點(diǎn)，這與打開啤酒或汽水罐后使飲料變淡的原理相同。
該過程首先將經(jīng)過過濾后的海水吸入設(shè)施，其中不到1%的水被轉(zhuǎn)移并進(jìn)行預(yù)處理，以將海水凈化為純鹽水。隨后，這些鹽水在Captura專有的電滲析技術(shù)中被處理，通過解離，電滲析使用可再生電力將鹽和水分解成酸和堿。
然后將這種酸添加到海水中，引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，從水中提取二氧化碳。使用氣液接觸器和真空泵加速該過程，從而產(chǎn)生可重復(fù)使用或隔離的純化二氧化碳流。系統(tǒng)中留下的酸性、脫碳的海水則通過添加堿性物質(zhì)來實現(xiàn)中和，中和后的海水流可返回到海洋中重新捕獲大氣中的二氧化碳。
總之，Captura的技術(shù)完全使用可再生的電力和海水，從大氣中清除二氧化碳，沒有任何副產(chǎn)品和吸收劑。
2 未來發(fā)展
自 2022 年 8 月以來，Captura第一個直接海洋捕獲技術(shù)試點(diǎn)一直在加利福尼亞州紐波特海灘的加州理工學(xué)院 Kerckhoff 海洋實驗室進(jìn)行。在位于帕薩迪納的工廠進(jìn)行了經(jīng)過驗證的端到端演示后，該技術(shù)證明可以在持續(xù)不斷的海水中運(yùn)行。首個試點(diǎn)項目每年能夠從大氣中清除1噸CO2，配備了傳感器和儀器以持續(xù)監(jiān)控性能。
在試點(diǎn)試驗成功之后，今年5月，Captura公司與洛杉磯港的AltaSea公司建立了合作伙伴關(guān)系，進(jìn)一步推進(jìn)海洋氣候解決方案。AltaSea 占地 35 英畝的藍(lán)色經(jīng)濟(jì)園區(qū)將成為 Captura 第二個直接海洋捕獲試點(diǎn)系統(tǒng)的所在地，該系統(tǒng)每年可從海洋中捕獲 100 噸二氧化碳。
這個由 SoCalGas 資助的最新系統(tǒng)比Captura首個試點(diǎn)擴(kuò)大了 100 倍，并且已經(jīng)在帕薩迪納實驗室中進(jìn)行端到端運(yùn)行。Captura計劃在未來幾個月內(nèi)將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到 AltaSea 以開始海域試驗。為了推進(jìn)這項技術(shù)，Captura公司還將進(jìn)行海洋建模和技術(shù)開發(fā)，進(jìn)一步驗證、擴(kuò)大和加強(qiáng)其創(chuàng)新工藝。
Captura 首席執(zhí)行官史蒂夫·奧爾德姆 (Steve Oldham) 表示：“通過我們的試點(diǎn)計劃，Captura 的技術(shù)正在迅速向大規(guī)模商業(yè)部署發(fā)展?，F(xiàn)在，我們與 AltaSea 的合作意味著我們可以進(jìn)一步加速我們的技術(shù)并監(jiān)控我們的系統(tǒng)如何與海洋相互作用。”
兩家公司將繼續(xù)評估新系統(tǒng)的成果，包括 DOC 對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響及其有助于緩解海洋酸化的潛力。
