De opkomende Direct Ocean Capture-systemen kunnen een revolutie teweegbrengen in de verwijdering van koolstof, doordat ze opgeloste CO₂ omzetten in biologisch afbreekbaar plastic en zo bijdragen aan het beperken van de verwoestende effecten van de verzuring van de oceaan op het zeeleven.
Onze oceanen zijn immense reservoirs van koolstofdioxide en bevatten ongeveer 150 keer meer CO₂ dan de atmosfeer van de aarde. Deze natuurlijke opslag heeft echter een prijs: stijgende CO₂-niveaus dragen bij aan oceaanverzuring , een chemische verandering die de gezondheid van mariene ecosystemen wereldwijd in gevaar brengt.
Verzuring van de oceaan treedt op wanneer CO₂ oplost in zeewater, waardoor koolzuur ontstaat. Dit verlaagt de pH en de beschikbaarheid van carbonaationen die essentieel zijn voor het leven in zee om schelpen en skeletten te bouwen. Deze degradatie bedreigt koralen, schelpdieren, plankton en andere kalkvormende organismen, met negatieve gevolgen voor de biodiversiteit en mariene voedselketens. Er zijn regionale verschillen in verzuring waargenomen, maar de bredere trend vormt een ernstig risico voor de gezondheid van de oceaan en de visserij, en ondermijnt de mariene biodiversiteit en ecosysteemdiensten.
Deskundigen van het Internationaal Atoomenergie Agentschap en meer dan 150 mariene wetenschappers waarschuwen dat de snelle verzuring van de oceaan ongekend is in tientallen miljoenen jaren. Als er niets aan wordt gedaan, zou een groot deel van de oceaan halverwege de eeuw onherbergzaam kunnen worden voor koraalriffen, met aanzienlijke gevolgen voor soorten die afhankelijk zijn van deze habitats.
De verstoring heeft ook gevolgen voor een breed scala aan mariene organismen buiten koraal, waaronder vissen en zeewier. Veel van deze organismen worden geconfronteerd met fysiologische en overlevingsproblemen door veranderingen in de oceaanchemie. De economische en ecologische gevolgen onderstrepen de urgentie om de uitstoot van broeikasgassen daadkrachtig aan te pakken.
Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, ontstaan innovatieve technologische benaderingen. Een veelbelovende ontwikkeling is Direct Ocean Capture (DOC), een proces dat opgeloste koolstofdioxide rechtstreeks uit zeewater haalt door middel van elektrochemische processen. Hoewel DOC nog niet op grote schaal is toegepast en de initiële kosten hoog blijven, met schattingen van ongeveer $ 373 per ton CO₂, biedt recent onderzoek van de Chinese Academie van Wetenschappen en de Universiteit voor Elektronische Wetenschap en Technologie van China een overtuigende vooruitgang. Hun DOC-systeem behaalt een efficiëntie van ongeveer 70%, werkt met een energiekost van ongeveer 3 kWh per kilogram CO₂ en verlaagt de afvangkosten tot ongeveer $ 230 per ton.
Deze nieuwe methode begint met het verzuren van zeewater met behulp van elektriciteit om zuivere gasvormige CO₂ vrij te maken, waarna de chemische samenstelling van het water wordt hersteld en veilig wordt teruggevoerd naar de oceaan. Het afgevangen CO₂-gas wordt vervolgens omgezet in mierenzuur via een katalytische reactor op basis van bismut. Mierenzuur fungeert als een energierijk substraat voor gemanipuleerde mariene bacteriën, met name een stam van Vibrio natriegens, die het mierenzuur metaboliseren tot barnsteenzuur. Barnsteenzuur dient als precursor voor biologisch afbreekbare kunststoffen, met name polybutyleensuccinaat (PBS), en biedt een duurzaam alternatief voor kunststoffen op basis van petrochemie.
Hoewel deze aanpak zich nog in de onderzoeks- en ontwikkelingsfase bevindt, wijst het potentieel om opgeloste koolstof uit de oceaan om te zetten in waardevolle biochemicaliën zoals biologisch afbreekbare kunststoffen op een veelzijdige oplossing. Naast kunststoffen kan hetzelfde technologische kader worden toegepast om chemicaliën te synthetiseren die nuttig zijn voor brandstoffen, farmaceutica en voedselproductie. De tijdlijnen voor commercialisering en de economische levensvatbaarheid blijven echter onzeker. Andere bedrijven, zoals het Nederlandse Brineworks, streven vergelijkbare doelen na met concurrerende prijsprognoses.
Het aanpakken van oceaanverzuring vereist zowel emissiereducties als innovatieve strategieën voor koolstofbeheer. Zoals deze opkomende DOC-technologie aantoont, kan de combinatie van koolstofafvang en duurzame chemische productie een dubbel voordeel opleveren: het beschermen van mariene ecosystemen en het valoriseren van afgevangen koolstof. De komende jaren zullen cruciaal zijn om te zien hoe deze technologieën zich ontwikkelen en worden geïntegreerd in bredere inspanningen om de gezondheid van de oceaan te beschermen en klimaatverandering te bestrijden.
