在全球碳中和进程持续推进的背景下,单纯依靠削减碳排放已无法完全解决气候变暖问题。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的多项气候模型明确指出,想要在2100年前将全球升温幅度控制在2摄氏度以内,二氧化碳清除技术(CDR)是不可或缺的核心手段。

除了植树造林、强化岩石风化等自然碳汇方案外,海洋是全球规模最大的天然碳库,能够吸收人类活动排放的约30%二氧化碳,具备无可替代的碳封存潜力。

长期以来,海洋碳清除技术始终存在明显的技术短板。传统海洋碳捕获方案普遍面临矿物堆积、能耗偏高、碳封存稳定性不足等问题,捕获后的二氧化碳极易再次释放至大气中,无法实现长期、永久封存,严重制约了海洋碳汇产业的规模化落地。

针对这一行业痛点,韩国科学技术院(KAIST)与麻省理工学院(MIT)组建联合科研团队,开展跨地域、跨院校技术攻关,成功研发出新一代电化学海洋碳清除捕获技术,突破了传统技术的发展桎梏。

一、核心技术:电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC,electrochemical Dissolved Ocean Carbon Removal)

本次合作研发的核心技术为电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC,electrochemical Dissolved Ocean Carbon Removal),由韩国科学技术院(KAIST)化学与生物分子工程系高东渊(Dong-Yeun Koh)教授团队,联合麻省理工学院(MIT)T·艾伦·哈顿(T. Alan Hatton)教授团队共同开发,是一种全新的海水碳矿化封存方案。

电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)区别于传统大气碳捕获模式,直接针对海水环境中的溶解无机碳(DIC,Dissolved Inorganic Carbon)进行处理。

科研团队通过专属电化学装置,对海水进行电解反应,将海水中溶解的二氧化碳彻底转化为碳酸钙(CaCO₃)稳定矿物。

碳酸钙是天然固态岩石成分,化学性质极其稳定,能够实现二氧化碳的近乎永久封存,彻底解决了传统碳捕获技术碳泄漏、二次排放的核心难题。

电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)的核心逻辑形成了良性生态循环:海水内溶解的二氧化碳被固化为矿物后,海水碳浓度大幅降低,海洋可继续从大气中吸收新的二氧化碳,持续强化海洋天然碳汇能力,实现大气—海洋碳循环的动态净化。

二、电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)优势:高效、低耗、稳定、兼具附加价值

相较于传统海洋碳清除技术,韩国科学技术院(KAIST)与麻省理工学院(MIT)联合研发的电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)具备多重突破性优势,实现了性能与经济性的双重升级。

首先,碳清除效率极高。依托电化学精准反应机制,该技术对海水溶解无机碳的去除率可达80%至90%,能够快速剥离海水内的富余碳含量,碳处理能力远超传统工艺。

其次,能耗优势显著,新技术相较现有海洋碳捕获设备,电力消耗最高可降低54%,大幅降低了碳封存的运营成本,解决了行业高能耗、高成本的落地难题。

再者,设备运行稳定性极强。科研团队采用济州熔岩海水开展长时间实景测试,装置连续稳定运行时长超过120小时,全程未出现性能衰减、矿物堵塞、设备故障等问题,完美攻克了长期困扰行业的矿物堆积难题,适配海洋复杂作业环境。

除此之外,电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)具备独特的附加产业价值。在碳矿化封存的过程中,装置可同步产出高纯度氢气(H₂),实现“碳清除+清洁能源产出”的双重收益,打破了碳封存项目单一盈利模式,大幅提升了技术的商业化落地潜力。

三、电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)的创新价值

本次韩美顶尖高校的技术合作,填补了全球永久式海洋碳封存领域的技术空白。传统碳捕获、利用与封存技术(CCUS)大多依赖地下岩层封存,不仅选址受限、建设成本高昂,还存在碳泄漏的潜在风险。

而电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)将二氧化碳转化为天然矿物,依托海洋环境完成永久固碳,无需占用陆地资源,适配性更广、安全性更高。

从产业层面来看,电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)解决了制约海洋碳汇规模化发展的两大核心痛点。

一是解决矿物堆积导致的设备失效问题,为海洋碳清除设备长时间连续作业提供技术支撑;

二是通过低能耗设计与氢能副产,破解了碳封存项目盈利难、推广难的行业困境,让海洋碳汇从公益型项目转向可商业化、可规模化的绿色产业。

从生态层面而言,电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)能够持续修复海洋碳平衡,缓解海水酸化问题。人类碳排放导致海水二氧化碳浓度超标,是海水酸化、海洋生态受损的重要诱因,该技术在清除海水碳含量的同时,可逐步优化海水生态环境,保护海洋生物多样性,实现减碳与生态修复双向赋能。

四、电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)的应用前景

目前,韩国科学技术院(KAIST)与麻省理工学院(MIT)的联合研究成果已完成实景海水测试,技术成熟度较高,具备规模化试点应用的基础。未来该技术可广泛部署于近海海域、海上平台、滨海工业园区等场景,适配全球不同海域的碳治理需求,为各国碳中和目标落地提供全新技术路径。

相较于人工造林、陆地碳封存等方案,海洋碳矿化技术不受土地资源、气候条件限制,可全天候、常态化运行,是未来全球负碳减排的核心突破口。随着技术持续迭代优化,未来该设备有望实现小型化、模块化量产,广泛应用于海洋环保治理、企业碳中和履约、绿色氢能生产等多个领域。

据 Aodok.com 了解,此次韩国科学技术院(KAIST)与麻省理工学院(MIT)的合作,充分展现了国际顶尖科研力量在气候治理领域的协同价值。

电化学溶解态海洋碳移除技术(e-DOC)这项创新技术重新定义了海洋碳汇的开发模式,打破了传统碳清除技术的局限,为全球发展永久性、低成本、可商业化的海洋碳封存产业奠定了技术基础,将持续助力全球应对气候变化、推进绿色低碳可持续发展。