直接空氣捕集(direct air capture, DAC)是我們此前介紹比較多的負碳技術。
傳統(tǒng)的直接空氣捕集技術分為固體DAC和液體DAC兩類，通過化學處理直接從環(huán)境空氣中捕捉二氧化碳，這種技術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，由一家在加州理工學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，這套由加州理工學院開發(fā)的DOC技術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進入了Frontier 1100萬美元的第二輪除碳技術采購名單。今年1月Captura獲得了由Equinor Ventures 牽頭、沙特阿美風險投資公司、加州理工學院種子基金、Future Planet Capital等知名投資機構(gòu)跟投的1200萬美元的A輪融資。
圖說：Captura 在帕薩迪納實驗室的直接海洋捕獲試驗系統(tǒng)
來源：Captura
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技術的特點是海水流經(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，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，都依賴于一種叫做亨利定律(Henry’s Law)的原理。由于平衡效應，CO2會自然地從較高濃度點流向較低濃度點，這與打開啤酒或汽水罐后使飲料變淡的原理相同。
圖說：Captura 的直接海洋捕獲技術信息圖
來源：Captura
該過程首先將經(jīng)過過濾后的海水吸入設施，其中不到1%的水被轉(zhuǎn)移并進行預處理，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)化學反應，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。
圖說：Captura 直接海洋捕獲的流程
來源：Captura
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試點一直在加利福尼亞州紐波特海灘的加州理工學院 Kerckhoff 海洋實驗室進行。在位于帕薩迪納的工廠進行了經(jīng)過驗證的端到端演示后，該技術證明可以在持續(xù)不斷的海水中運行。首個試點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。
圖說：Captura位于加州紐波特海灘的首個直接海洋捕獲試點項目
來源：Captura
在試點試驗成功之后，今年5月，Captura公司與洛杉磯港的AltaSea公司建立了合作伙伴關系，進一步推進海洋氣候解決方案。AltaSea 占地 35 英畝的藍色經(jīng)濟園區(qū)將成為 Captura 第二個直接海洋捕獲試點系統(tǒng)的所在地，該系統(tǒng)每年可從海洋中捕獲 100 噸二氧化碳。
圖說：洛杉磯港 AltaSea 位置的鳥瞰圖
來源：AltaSea
這個由 SoCalGas 資助的最新系統(tǒng)比Captura首個試點擴大了 100 倍，并且已經(jīng)在帕薩迪納實驗室中進行端到端運行。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。為了推進這項技術，Captura公司還將進行海洋建模和技術開發(fā)，進一步驗證、擴大和加強其創(chuàng)新工藝。
Captura 首席執(zhí)行官史蒂夫·奧爾德姆 (Steve Oldham) 表示：“通過我們的試點計劃，Captura 的技術正在迅速向大規(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一步加速我們的技術并監(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。
