新的二氧化碳去除項目依賴海洋實現淨零排放 - 彭博社

Equatic的基于海洋的二氧化碳去除工廠可能看起來像這樣。

Equatic的禮貌

洛杉磯港口是一個新的、高風險的科學實驗場所。在那裏，一艘長100英尺的藍色駁船裝飾着五排橄欖色的長方形罐子，橫放在船頭，而船中部則擺放着一堆大型金屬箱子、透明管道、水箱和電子設備。這個在加州大學洛杉磯分校發明的技術的不協調組合被稱為SeaChange，其創造者的雄心是利用海洋的廣闊來移除大量的二氧化碳，以避免災難性的氣候變化。

海洋已經是地球上最強大的碳去除工具。但為了達到淨零排放，我們需要它（或其他什麼東西）做更多事情。這家初創公司認為它有解決方案：從海洋中抽取海水並通過處理去除和儲存碳。

在未來幾個月裏，這艘駁船上的試點項目將每天吸收一個後院游泳池的海水量，將其通過裝有稱為流動電解槽的設備的大藍灰色箱子。一種電化學過程導致碳酸鈣，一種類似固體石灰岩的材料，從海水中沉澱出來並困住液態二氧化碳。去碳化的海水然後被注入從大氣中吸收的二氧化碳，並以與之前相同的化學組成返回到海洋中。這樣，加州大學洛杉磯分校碳管理研究所所長Gaurav Sant説，可以精確計算去除的二氧化碳量，同時消除可能對海洋造成的不利環境影響。SeaChange還產生綠色氫作為副產品，可以用來為該過程提供動力。

“從這些系統中我們學到的東西將指導技術的設計和擴展，” Sant 在四月中旬的試點項目揭幕式上説。“它將應用在每年處理數千噸二氧化碳的工廠，然後將應用在處理數百萬噸二氧化碳的商業規模工廠中。”

研究人員預計 SeaChange 每處理一噸海水可以從大氣中吸收約10磅（4.6千克）的CO2，這相當於一輛汽車行駛12英里（19公里）產生的平均尾氣排放。研究人員表示，在試驗期間，試點項目設計每天處理超過50噸海水。吸收1噸二氧化碳需要處理220噸海水。在這個過程中，SeaChange 還會產生約75磅（35千克）的氫氣。Sant 和他的同事們的目標是以低於每噸100美元的價格封存二氧化碳，這個價格已經成為碳減排成本有效的一種“聖盃”。

SeaChange 試點項目駁船停靠在洛杉磯港口。攝影師：Todd Woody/Bloomberg不僅要停止，而且要逆轉大氣中二氧化碳的上升，將需要從空氣中去除數十億噸的二氧化碳。依賴海洋來完成這樣一項艱鉅的任務可能會對海洋生物產生意想不到的後果，據海洋科學家稱。

在24個月的時間裏，SeaChange 項目已經從實驗室實驗發展成為一個工作原型工廠。UCLA 的研究人員成立了一個名為 Equatic Inc. 的初創公司來商業化這項技術並銷售碳信用和氫氣。Equatic 的創始人之一 Sant 拒絕透露初創公司的資金情況，但指出它“資金充裕，已經籌集了數百萬”美元。

“他們的速度非常快，”美國能源部高級研究項目署（ARPA-E）項目主管道格拉斯·威克斯（Douglas Wicks）説道，該機構在2022年向科學家們授予了100萬美元的資助。

威克斯表示，去年夏天他第一次訪問加州大學洛杉磯分校實驗室時，研究人員向他展示了一塊信用卡大小的SeaChange處理單元。當威克斯在九月份回訪時，它已經是一本書大小了，然後六個月後，他站在了洛杉磯的駁船上。該團隊還在新加坡運營第二個試點項目。

“他們的擴展能力讓我印象深刻，”威克斯説。“我完全期待他們將實現商業部署目標。”

然而，這種速度可能會超過政府有效監管大規模基于海洋的二氧化碳去除項目的能力，這些項目引起了投資者日益濃厚的興趣，”哥倫比亞大學薩賓氣候變化法律中心副主任羅曼尼·韋伯（Romany Webb）表示。她指出，雖然現有的各種州、國家和國際法律可能適用於這類項目，但可能不足夠。

“我們需要考慮部署這些活動的法律框架，以確保它們以最大化利益和最小化潛在風險的方式進行，”哥倫比亞大學法學院副研究學者韋伯説道。她補充説，關鍵是制定程序來驗證商業運營者生成的基于海洋的二氧化碳去除項目（CDR）產生的碳信用的有效性。

桑特表示，Equatic在洛杉磯的試點項目是在美國環保局頒發的一項船舶一般許可證的條件下運行，該許可證規定了商業船舶排放壓載水的監管。大規模的Equatic工廠可能會位於沿海土地上，儘管桑特表示也可能將它們放置在近海風電場附近的海洋中，這些風電場可以為項目提供電力。

儘管Equatic在擴大SeaChange方面取得了成功，但它 — 像每個CDR初創公司一樣 — 距離證明其技術能夠在有意義且具有成本效益的規模上運作還有很長的路要走。關於該技術的環境影響還存在重大障礙和問題。

研究人員在2021年發表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering期刊上的一篇論文中稱SeaChange的能源需求“巨大”。他們估計，為了將全球氣温上升控制在1.5攝氏度，即2015年巴黎協定設定的雄心勃勃目標，Equatic到2050年需要每年封存10吉噸二氧化碳，約佔當前排放量的四分之一。（其他團體提出了不同的估算，即世界需要從大氣中清除多少碳。）這將需要建設價值1.4萬億美元的太陽能發電站，為近1800個Equatic脱碳工廠提供電力。

桑特表示，在過去的兩年裏，Equatic改進了技術的能源效率，植物所需的電力比最初預期的要少。該公司現在估計，去除1公噸CO2需要2兆瓦時的電力。現場生產的氫氣可以滿足一半的能源需求。（根據美國能源信息管理局的數據，美國普通家庭每月消耗的電力略低於1兆瓦時。）

夏威夷大學海洋學家大衞·何提出，為了支持Equatic所倡導的海洋碳減排技術所需的大規模可再生能源，最好用於減少化石燃料的使用。

“我們必須在本十年結束前將排放量減少一半，這才是應該關注的重點，”創立了一個名為[[C]worthy](https://twitter.com/_Cworthy)的非營利組織來制定驗證海洋二氧化碳去除的協議的何説。“除非我們擁有無限的可再生能源，否則將其用於這種技術是沒有意義的。”

其他基于海洋碳的碳減排方法包括在海洋中施肥鐵以刺激浮游植物的繁榮、添加礦物質以增加海洋吸收碳的能力，或者種植CO2封存海藻並將大型藻類沉入海牀。這些提議引發了人們對於難以量化和驗證CO2去除的擔憂，考慮到海洋地球化學的複雜性，以及對海洋生態系統未知影響的擔憂。

這些風險導致了其他基于海洋的CDR公司提出試點項目時遭遇當地反對意見。上個月，來自英國海岸社區康沃爾郡的300多名衝浪者、企業主、政客和居民在海灘上集會，抗議加拿大初創公司Planetary Technologies計劃向延伸至聖艾夫斯灣的廢水管道中添加一種減少海洋酸度的化合物。在海灘上集會。

UCLA的研究人員設計SeaChange以避開這些問題。“我們的過程可以確保我們既有碳封存，又不會對我們吸收的海水產生負面影響，以確保對當地生態系統的影響最小甚至沒有影響，”UCLA化學與生物分子工程副教授、Equatic聯合創始人兼技術負責人Dante Simonetti説。

SeaChange對海洋生物的潛在影響尚未被研究。“我們已委託進行詳細的環境影響評估，以瞭解在規模上實施我們的技術的影響，”Sant説。

為了對氣候產生有益影響所需的廣度，根據Sant等人於2023年合著的一篇論文，這項技術將產生數百萬噸碳酸鈣顆粒物質。

莉薩·萊文（Lisa Levin）是加州大學聖地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所的海洋生態學家，她表示這可能會對海洋產生不利影響。

“這些微粒的危險在於它們影響光線穿透，動物很容易將其誤認為食物併吞食它們，”是萊文在《科學》雜誌上發表的一篇三月份論文的主要作者，該論文探討了海洋碳減排技術可能對深海造成的影響。論文。

萊文説，海洋流會迅速分散碳酸鈣顆粒，以防止其在一個地方積聚並使水變渾濁。

根據2021年的一篇論文，海洋植物將處理的大量海水也可能對海洋生物構成威脅。每年固定10吉克噸二氧化碳將需要處理3500吉克噸海水。“每當你吸入大量水時，你就吸入了水中的所有東西，包括小動物、浮游生物、無脊椎動物幼蟲、[和]魚類幼蟲，”萊文説。她指出，將Equatic設施定位在淡化廠和其他已經大量吸入海水的工業設施可能會減少這種影響。

“這是我們以前從未實現過的工業化規模，”桑特説。“因此，這些技術的成功不僅在於技術本身，還在於你能夠多快地將它們建設起來。”