MIT突破性研究：找到高效低廉“海水捕碳”新方法

研究人員近日發(fā)現(xiàn)了一種從海洋中清除溫室氣體的新方法，通過由無膜電化學(xué)電池組成的可逆流程來清除海水中的二氧化碳。專家表示，這種方法可能比從空氣中清除溫室氣體的現(xiàn)有方式更為有效。

 

據(jù)塞特科技日報（Scitech Daily）3月1日報道，麻省理工學(xué)院一研究團(tuán)隊在能源與環(huán)境科學(xué)雜志（Energy and Environmental Science）上發(fā)表了突破性研究成果，稱他們可能已經(jīng)找到了一個真正高效且低廉的碳清除方法的關(guān)鍵。

 

由于大氣中的二氧化碳濃度持續(xù)增加，世界各地的研究團(tuán)隊多年來一直在尋求從空氣中有效清除二氧化碳的方法。但容易被忽視的是，海洋作為世界上最大的二氧化碳“碳匯”，海水中的二氧化碳濃度是空氣中的100倍以上，是天然的“二氧化碳捕捉器”。近年來，研究發(fā)現(xiàn)直接從海水中清除二氧化碳可能成為緩解全球碳排放的另一種可行方式，甚至有可能在將來實現(xiàn)整體凈負(fù)排放 。

 

目前現(xiàn)有的方法是在一疊薄膜上施加電壓，通過分解水來酸化原料流。這樣能將海水中的碳酸氫鹽轉(zhuǎn)化為二氧化碳分子，之后在真空環(huán)境下將之清除。

 

麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系教授哈頓（T. Alan Hatton）表示，昂貴的薄膜和驅(qū)動電極反應(yīng)的化學(xué)品，大幅增加了流程的費用和復(fù)雜性。目前，雖然已經(jīng)有一些公司嘗試踏足此領(lǐng)域，但通過空氣和通過海洋吸收二氧化碳的技術(shù)都尚未被廣泛運(yùn)用。

 

由哈頓教授等人組成的研究團(tuán)隊提出了一個由無膜電化學(xué)電池組成的可逆流程，首先酸化水，將溶解的無機(jī)重碳酸鹽轉(zhuǎn)化為二氧化碳分子，在真空環(huán)境下將之作為氣體收集。然后，水被輸送到第二組具有反向電壓的電池，以恢復(fù)質(zhì)子，并將酸性水轉(zhuǎn)化為堿性，最后將水放回海中，再開始循環(huán)這一流程。當(dāng)一組電極的質(zhì)子被耗盡時，另一組電極會在堿化過程中被再生，這樣兩個電池的作用就會定期地進(jìn)行交換。

 

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系的瓦拉納西教授（Kripa Varanasi）稱，二氧化碳堆積造成的海洋酸化會威脅到珊瑚礁和貝類的生存。這種清除二氧化碳和向海洋中重新注入堿性水的方法可以從局部地區(qū)開始，逐漸開始扭轉(zhuǎn)這種情形。同時，堿性水排放需要通過分散的出口，或者在離岸較遠(yuǎn)的地方進(jìn)行，以避免集中的排放而導(dǎo)致堿度飆升，破壞生態(tài)系統(tǒng)。

 

不過與其他碳清除過程一樣，二氧化碳被從海水中移除后，也需要被進(jìn)一步處理。例如，可以將二氧化碳掩埋在海底，或者將之轉(zhuǎn)化為乙醇等化合物作為運(yùn)輸燃料。哈頓教授說，“二氧化碳無法全部被轉(zhuǎn)化為原料，因此大量從水中吸收二氧化碳都需要被埋在地下。”

 

該團(tuán)隊初步的設(shè)想是將該流程與海水淡化廠的工作相結(jié)合，以減少處理海水的成本，或者在水產(chǎn)養(yǎng)殖場等容易產(chǎn)生酸性水的地方進(jìn)行。瓦拉納西教授補(bǔ)充說，該流程也可以由船舶在行駛過程中完成，以減輕海上交通運(yùn)輸?shù)奶寂欧?，將船舶變?ldquo;海洋凈化器”。

 

這項研究仍然正在進(jìn)行中，以提高流程的效率。哈頓教授表示，研究團(tuán)隊已取得重大進(jìn)展，該碳清除流程可以在兩年內(nèi)進(jìn)行完整展示。