新的二氧化碳去除项目依赖海洋实现净零排放 - 彭博社

Equatic的基于海洋的二氧化碳去除工厂可能看起来像这样。

Equatic的礼貌

洛杉矶港口是一个新的、高风险的科学实验场所。在那里，一艘长100英尺的蓝色驳船装饰着五排橄榄色的长方形罐子，横放在船头，而船中部则摆放着一堆大型金属箱子、透明管道、水箱和电子设备。这个在加州大学洛杉矶分校发明的技术的不协调组合被称为SeaChange，其创造者的雄心是利用海洋的广阔来移除大量的二氧化碳，以避免灾难性的气候变化。

海洋已经是地球上最强大的碳去除工具。但为了达到净零排放，我们需要它（或其他什么东西）做更多事情。这家初创公司认为它有解决方案：从海洋中抽取海水并通过处理去除和储存碳。

在未来几个月里，这艘驳船上的试点项目将每天吸收一个后院游泳池的海水量，将其通过装有称为流动电解槽的设备的大蓝灰色箱子。一种电化学过程导致碳酸钙，一种类似固体石灰岩的材料，从海水中沉淀出来并困住液态二氧化碳。去碳化的海水然后被注入从大气中吸收的二氧化碳，并以与之前相同的化学组成返回到海洋中。这样，加州大学洛杉矶分校碳管理研究所所长Gaurav Sant说，可以精确计算去除的二氧化碳量，同时消除可能对海洋造成的不利环境影响。SeaChange还产生绿色氢作为副产品，可以用来为该过程提供动力。

“从这些系统中我们学到的东西将指导技术的设计和扩展，” Sant 在四月中旬的试点项目揭幕式上说。“它将应用在每年处理数千吨二氧化碳的工厂，然后将应用在处理数百万吨二氧化碳的商业规模工厂中。”

研究人员预计 SeaChange 每处理一吨海水可以从大气中吸收约10磅（4.6千克）的CO2，这相当于一辆汽车行驶12英里（19公里）产生的平均尾气排放。研究人员表示，在试验期间，试点项目设计每天处理超过50吨海水。吸收1吨二氧化碳需要处理220吨海水。在这个过程中，SeaChange 还会产生约75磅（35千克）的氢气。Sant 和他的同事们的目标是以低于每吨100美元的价格封存二氧化碳，这个价格已经成为碳减排成本有效的一种“圣杯”。

SeaChange 试点项目驳船停靠在洛杉矶港口。摄影师：Todd Woody/Bloomberg不仅要停止，而且要逆转大气中二氧化碳的上升，将需要从空气中去除数十亿吨的二氧化碳。依赖海洋来完成这样一项艰巨的任务可能会对海洋生物产生意想不到的后果，据海洋科学家称。

在24个月的时间里，SeaChange 项目已经从实验室实验发展成为一个工作原型工厂。UCLA 的研究人员成立了一个名为 Equatic Inc. 的初创公司来商业化这项技术并销售碳信用和氢气。Equatic 的创始人之一 Sant 拒绝透露初创公司的资金情况，但指出它“资金充裕，已经筹集了数百万”美元。

“他们的速度非常快，”美国能源部高级研究项目署（ARPA-E）项目主管道格拉斯·威克斯（Douglas Wicks）说道，该机构在2022年向科学家们授予了100万美元的资助。

威克斯表示，去年夏天他第一次访问加州大学洛杉矶分校实验室时，研究人员向他展示了一块信用卡大小的SeaChange处理单元。当威克斯在九月份回访时，它已经是一本书大小了，然后六个月后，他站在了洛杉矶的驳船上。该团队还在新加坡运营第二个试点项目。

“他们的扩展能力让我印象深刻，”威克斯说。“我完全期待他们将实现商业部署目标。”

然而，这种速度可能会超过政府有效监管大规模基于海洋的二氧化碳去除项目的能力，这些项目引起了投资者日益浓厚的兴趣，”哥伦比亚大学萨宾气候变化法律中心副主任罗曼尼·韦伯（Romany Webb）表示。她指出，虽然现有的各种州、国家和国际法律可能适用于这类项目，但可能不足够。

“我们需要考虑部署这些活动的法律框架，以确保它们以最大化利益和最小化潜在风险的方式进行，”哥伦比亚大学法学院副研究学者韦伯说道。她补充说，关键是制定程序来验证商业运营者生成的基于海洋的二氧化碳去除项目（CDR）产生的碳信用的有效性。

桑特表示，Equatic在洛杉矶的试点项目是在美国环保局颁发的一项船舶一般许可证的条件下运行，该许可证规定了商业船舶排放压载水的监管。大规模的Equatic工厂可能会位于沿海土地上，尽管桑特表示也可能将它们放置在近海风电场附近的海洋中，这些风电场可以为项目提供电力。

尽管Equatic在扩大SeaChange方面取得了成功，但它 — 像每个CDR初创公司一样 — 距离证明其技术能够在有意义且具有成本效益的规模上运作还有很长的路要走。关于该技术的环境影响还存在重大障碍和问题。

研究人员在2021年发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering期刊上的一篇论文中称SeaChange的能源需求“巨大”。他们估计，为了将全球气温上升控制在1.5摄氏度，即2015年巴黎协定设定的雄心勃勃目标，Equatic到2050年需要每年封存10吉吨二氧化碳，约占当前排放量的四分之一。（其他团体提出了不同的估算，即世界需要从大气中清除多少碳。）这将需要建设价值1.4万亿美元的太阳能发电站，为近1800个Equatic脱碳工厂提供电力。

桑特表示，在过去的两年里，Equatic改进了技术的能源效率，植物所需的电力比最初预期的要少。该公司现在估计，去除1公吨CO2需要2兆瓦时的电力。现场生产的氢气可以满足一半的能源需求。（根据美国能源信息管理局的数据，美国普通家庭每月消耗的电力略低于1兆瓦时。）

夏威夷大学海洋学家大卫·何提出，为了支持Equatic所倡导的海洋碳减排技术所需的大规模可再生能源，最好用于减少化石燃料的使用。

“我们必须在本十年结束前将排放量减少一半，这才是应该关注的重点，”创立了一个名为[[C]worthy](https://twitter.com/_Cworthy)的非营利组织来制定验证海洋二氧化碳去除的协议的何说。“除非我们拥有无限的可再生能源，否则将其用于这种技术是没有意义的。”

其他基于海洋碳的碳减排方法包括在海洋中施肥铁以刺激浮游植物的繁荣、添加矿物质以增加海洋吸收碳的能力，或者种植CO2封存海藻并将大型藻类沉入海床。这些提议引发了人们对于难以量化和验证CO2去除的担忧，考虑到海洋地球化学的复杂性，以及对海洋生态系统未知影响的担忧。

这些风险导致了其他基于海洋的CDR公司提出试点项目时遭遇当地反对意见。上个月，来自英国海岸社区康沃尔郡的300多名冲浪者、企业主、政客和居民在海滩上集会，抗议加拿大初创公司Planetary Technologies计划向延伸至圣艾夫斯湾的废水管道中添加一种减少海洋酸度的化合物。在海滩上集会。

UCLA的研究人员设计SeaChange以避开这些问题。“我们的过程可以确保我们既有碳封存，又不会对我们吸收的海水产生负面影响，以确保对当地生态系统的影响最小甚至没有影响，”UCLA化学与生物分子工程副教授、Equatic联合创始人兼技术负责人Dante Simonetti说。

SeaChange对海洋生物的潜在影响尚未被研究。“我们已委托进行详细的环境影响评估，以了解在规模上实施我们的技术的影响，”Sant说。

为了对气候产生有益影响所需的广度，根据Sant等人于2023年合著的一篇论文，这项技术将产生数百万吨碳酸钙颗粒物质。

莉萨·莱文（Lisa Levin）是加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的海洋生态学家，她表示这可能会对海洋产生不利影响。

“这些微粒的危险在于它们影响光线穿透，动物很容易将其误认为食物并吞食它们，”是莱文在《科学》杂志上发表的一篇三月份论文的主要作者，该论文探讨了海洋碳减排技术可能对深海造成的影响。论文。

莱文说，海洋流会迅速分散碳酸钙颗粒，以防止其在一个地方积聚并使水变浑浊。

根据2021年的一篇论文，海洋植物将处理的大量海水也可能对海洋生物构成威胁。每年固定10吉克吨二氧化碳将需要处理3500吉克吨海水。“每当你吸入大量水时，你就吸入了水中的所有东西，包括小动物、浮游生物、无脊椎动物幼虫、[和]鱼类幼虫，”莱文说。她指出，将Equatic设施定位在淡化厂和其他已经大量吸入海水的工业设施可能会减少这种影响。

“这是我们以前从未实现过的工业化规模，”桑特说。“因此，这些技术的成功不仅在于技术本身，还在于你能够多快地将它们建设起来。”