MIT突破性研究：找到高效低廉“海水捕碳”新方法

研究人员近日发现了一种从海洋中清除温室气体的新方法，通过由无膜电化学电池组成的可逆流程来清除海水中的二氧化碳。专家表示，这种方法可能比从空气中清除温室气体的现有方式更为有效。

 

据塞特科技日报（Scitech Daily）3月1日报道，麻省理工学院一研究团队在能源与环境科学杂志（Energy and Environmental Science）上发表了突破性研究成果，称他们可能已经找到了一个真正高效且低廉的碳清除方法的关键。

 

由于大气中的二氧化碳浓度持续增加，世界各地的研究团队多年来一直在寻求从空气中有效清除二氧化碳的方法。但容易被忽视的是，海洋作为世界上最大的二氧化碳“碳汇”，海水中的二氧化碳浓度是空气中的100倍以上，是天然的“二氧化碳捕捉器”。近年来，研究发现直接从海水中清除二氧化碳可能成为缓解全球碳排放的另一种可行方式，甚至有可能在将来实现整体净负排放 。

 

目前现有的方法是在一叠薄膜上施加电压，通过分解水来酸化原料流。这样能将海水中的碳酸氢盐转化为二氧化碳分子，之后在真空环境下将之清除。

 

麻省理工学院化学工程系教授哈顿（T. Alan Hatton）表示，昂贵的薄膜和驱动电极反应的化学品，大幅增加了流程的费用和复杂性。目前，虽然已经有一些公司尝试踏足此领域，但通过空气和通过海洋吸收二氧化碳的技术都尚未被广泛运用。

 

由哈顿教授等人组成的研究团队提出了一个由无膜电化学电池组成的可逆流程，首先酸化水，将溶解的无机重碳酸盐转化为二氧化碳分子，在真空环境下将之作为气体收集。然后，水被输送到第二组具有反向电压的电池，以恢复质子，并将酸性水转化为碱性，最后将水放回海中，再开始循环这一流程。当一组电极的质子被耗尽时，另一组电极会在碱化过程中被再生，这样两个电池的作用就会定期地进行交换。

 

麻省理工学院机械工程系的瓦拉纳西教授（Kripa Varanasi）称，二氧化碳堆积造成的海洋酸化会威胁到珊瑚礁和贝类的生存。这种清除二氧化碳和向海洋中重新注入碱性水的方法可以从局部地区开始，逐渐开始扭转这种情形。同时，碱性水排放需要通过分散的出口，或者在离岸较远的地方进行，以避免集中的排放而导致碱度飙升，破坏生态系统。

 

不过与其他碳清除过程一样，二氧化碳被从海水中移除后，也需要被进一步处理。例如，可以将二氧化碳掩埋在海底，或者将之转化为乙醇等化合物作为运输燃料。哈顿教授说，“二氧化碳无法全部被转化为原料，因此大量从水中吸收二氧化碳都需要被埋在地下。”

 

该团队初步的设想是将该流程与海水淡化厂的工作相结合，以减少处理海水的成本，或者在水产养殖场等容易产生酸性水的地方进行。瓦拉纳西教授补充说，该流程也可以由船舶在行驶过程中完成，以减轻海上交通运输的碳排放，将船舶变成“海洋净化器”。

 

这项研究仍然正在进行中，以提高流程的效率。哈顿教授表示，研究团队已取得重大进展，该碳清除流程可以在两年内进行完整展示。