马尾藻（Sargassum）是一种漂浮在海洋表面的自由浮动海藻。虽然它是天然存在的生物，在海洋生物多样性中发挥着一定作用，但近年来大西洋出现了大规模的马尾藻藻华，给沿海社区带来了严重问题。
南开大学环境科学与工程学院联合北京大学深圳研究生院环境与能源学院另辟蹊径，用一种简洁巧妙的化学活化工艺，将这一令人头疼的海洋废料转化为高性能碳捕获生物炭材料——Sar-KOH，其CO₂吸附容量达120.5 mg/g，9次循环后仍保留98.9%的容量，为"以废治废"提供了新的技术路径。
一、马尾藻（Sargassum）"金色海啸"的困扰
近年来，大西洋马尾藻藻华规模持续扩大。2025年，大西洋马尾藻积累量创下历史纪录，卫星数据显示超过3750万吨。
当这些自由漂浮的马尾藻被冲上海滩，会迅速腐烂产生恶臭，劝退游客，更带来空气质量下降、细菌污染和重金属积累等健康风险。
加勒比海、墨西哥湾和西非沿海国家深受其害，传统的填埋或焚烧处理方式既浪费资源又加剧环境负担。
如何将这一海洋废料变废为宝？南开与北大联合团队给出了答案——将马尾藻转化为高性能碳捕获生物炭。
二、研究成果：Sar-KOH生物炭
2026年，南开大学与北京大学联合团队在国际期刊《Biochar X》发表了题为《调控马尾藻生物炭的孔隙结构与表面化学以增强CO₂捕获》的研究论文，第一作者为李元灵（Yuanling Li）。
研究团队以大西洋泛滥的马尾藻（Sargassum tenerrimum）为原料，开发出名为"Sar-KOH"的先进固体吸附剂。其制备方法的核心在于：先用氢氧化钾（KOH）对马尾藻原料进行化学活化预处理，再在400°C的相对低温下进行热解炭化。
这一工艺调整带来了性能的显著提升。实验数据显示，Sar-KOH在313K（40°C）条件下的CO₂吸附容量达到120.5 mg/g，显著高于未经KOH处理的原始马尾藻生物炭。
更关键的是其循环稳定性——经过9次吸附-再生循环后，材料仍保留**98.9%**的原始吸附容量，展现出优异的工业应用潜力。
三、技术原理：KOH活化的协同效应
为什么KOH预处理能大幅提升马尾藻生物炭的碳捕获能力？研究团队通过微观结构和表面化学分析揭示了其中的协同机制。
一方面，KOH在热解过程中发挥化学活化作用，通过刻蚀反应在生物炭内部构建出发达的微孔结构。这些直径小于2纳米的微孔为CO₂分子提供了大量物理吸附位点，是提升吸附容量的结构基础。
另一方面，KOH活化还调控了生物炭表面的化学官能团组成，引入了含氮、含氧的碱性位点。这些位点与酸性的CO₂分子之间产生化学吸附作用，与微孔物理吸附形成协同效应，进一步增强了材料对CO₂的捕获能力。
此外，400°C的相对低温热解条件也是关键。过高的热解温度会导致微孔坍塌和表面官能团分解，而400°C恰好平衡了炭化程度与孔隙结构保留之间的关系，同时降低了制备过程的能耗。
四、双重环境效益
南开大学与北京大学这项研究实现了"以废治废"的双重环境效益。
第一重效益是解决马尾藻污染。 每年数千万吨马尾藻被冲上海滩，处理成本高昂。将其作为生物炭原料，不仅为沿海社区提供了变废为宝的出路，还避免了填埋和焚烧带来的二次污染。马尾藻作为海洋生物质，其生长过程本身已固定了大量碳，将其转化为稳定的生物炭，还能实现长期碳封存。
第二重效益是提供低成本碳捕获材料。 当前工业碳捕获主要依赖有机胺溶液，存在腐蚀性强、再生能耗高、成本昂贵等问题。生物炭作为固体吸附剂，具有原料廉价、制备简单、稳定性好、无二次污染等优势。马尾藻生物炭的大规模应用，可为钢铁、水泥、化工等难减排行业提供低成本的碳捕获解决方案，且不与陆地农业废弃物争夺原料。
五、应用前景与展望
研究团队指出，Sar-KOH材料在工业烟气CO₂捕获、沼气提纯、室内空气净化等场景均具有应用潜力。其优异的循环稳定性意味着材料可长期重复使用，进一步降低了运行成本。
从实验室到工业化应用仍有距离。未来需在三个方向继续推进：一是优化规模化制备工艺，降低KOH用量和回收成本；二是开展实际烟气条件下的中试验证，评估SO₂、NOₓ等杂质气体对吸附性能的影响；三是建立马尾藻收集、预处理、运输的完整供应链，确保原料稳定供应。
全球范围内正在掀起海藻基生物炭的研发热潮。除南开与北大的这项研究，西班牙巴塞罗那自治大学牵头的SARGEX项目、英国Seafields公司、德国MacroCarbon初创公司等也在探索马尾藻的高值化利用路径。随着技术成熟和碳市场机制完善，"金色海啸"有望真正转化为"蓝色碳汇"。
六、结语
从大西洋上泛滥成灾的马尾藻，到实验室里性能优异的碳捕获材料，南开大学与北京大学联合团队用一项简洁而巧妙的KOH活化工艺，展示了"变废为宝"的创新力量。120.5 mg/g的CO₂吸附容量、98.9%的循环保留率，这些数字背后是对材料结构与化学的精准调控，更是对环境问题的创造性回应。
当海洋废料遇上碳捕获需求，当基础研究遇上产业应用，马尾藻生物炭或许只是一个开始。在全球迈向净零排放的进程中，这类以废治废、一举多得的绿色技术，将拥有越来越广阔的舞台。