Framväxande system för direkt havsavskiljning skulle kunna revolutionera koldioxidrening, omvandla upplöst koldioxid till biologiskt nedbrytbar plast och bidra till att mildra de förödande effekterna av havsförsurning på marint liv.
Våra hav är enorma reservoarer av koldioxid och innehåller ungefär 150 gånger mer koldioxid än jordens atmosfär. Denna naturliga lagring har ett pris, eftersom stigande koldioxidnivåer bidrar till havsförsurning , ett kemiskt skifte som äventyrar hälsan hos marina ekosystem globalt.
Havsförsurning sker när CO₂ löses upp i havsvatten och bildar kolsyra, vilket minskar pH-värdet och tillgången på karbonatjoner som är viktiga för att marint liv ska kunna bygga skal och skelett. Denna nedbrytning hotar koraller, skaldjur, plankton och andra förkalkande organismer, med kaskadeffekter på biologisk mångfald och marina näringskedjor. Regionala variationer i försurning har observerats, men den bredare trenden utgör en allvarlig risk för havens hälsa och fisket, vilket undergräver den marina biologiska mångfalden och ekosystemtjänster.
Experter från Internationella atomenergiorganet (IAEA) och över 150 marinforskare har varnat för att den snabba takten i havens försurning är oöverträffad på tiotals miljoner år. Om det inte görs något kan stora delar av havet bli ogästvänligt för korallrev vid mitten av århundradet, vilket avsevärt påverkar arter som är beroende av dessa livsmiljöer.
Störningarna påverkar även ett brett spektrum av marina organismer utöver koraller, inklusive fiskar och sjögräs, av vilka många står inför fysiologiska och överlevnadsutmaningar i takt med att havets kemi förändras. De ekonomiska och ekologiska konsekvenserna understryker hur brådskande det är att ta itu med utsläppen av växthusgaser aggressivt.
För att möta dessa utmaningar framträder innovativa tekniska metoder. En lovande utveckling är direkt havsavskiljning (DOC), en process som utvinner löst koldioxid direkt från havsvatten genom elektrokemiska metoder. Även om DOC ännu inte har använts i stor skala och initialkostnaderna fortfarande är höga, med uppskattningar runt 373 dollar per ton CO₂, erbjuder ny forskning från Chinese Academy of Sciences och University of Electronic Science and Technology of China ett övertygande framsteg. Deras DOC-system uppnår en effektivitet på cirka 70 %, arbetar med en energikostnad på cirka 3 kWh per kilogram CO₂ och minskar avskiljningskostnaderna till cirka 230 dollar per ton.
Denna nya metod börjar med att försura havsvatten med hjälp av elektricitet för att frigöra ren gasformig CO₂, varefter vattnets kemi återställs och säkert återförs till havet. Den infångade CO₂-gasen omvandlas sedan till myrsyra via en vismutbaserad katalytisk reaktor. Myrsyra fungerar som ett högenergisubstrat för modifierade marina bakterier, specifikt en stam av Vibrio natriegens, som metaboliserar myrsyran för att producera bärnstenssyra. Bärnstenssyra fungerar som en prekursor för biologiskt nedbrytbara plaster, särskilt polybutylensuccinat (PBS), och erbjuder ett hållbart alternativ till petrokemiskt baserade plaster.
Även om denna metod fortfarande befinner sig i forsknings- och utvecklingsfasen, pekar potentialen att omvandla upplöst havskol till värdefulla biokemiska ämnen som biologiskt nedbrytbar plast på en mångfacetterad lösning. Utöver plast kan samma teknikramverk anpassas för att syntetisera kemikalier som är användbara för bränslen, läkemedel och livsmedelsproduktion. Kommersialiseringens tidslinjer och ekonomiska lönsamhet är dock fortfarande osäkra, då andra företag, såsom det nederländska Brineworks, strävar efter liknande mål med konkurrenskraftiga prisprognoser.
Att ta itu med havens försurning kräver både utsläppsminskningar och innovativa strategier för koldioxidhantering. Som denna framväxande DOC-teknik visar kan kopplingen av koldioxidavskiljning med hållbar kemisk produktion ge en dubbel fördel – att skydda marina ekosystem samtidigt som man värderar avskiljt kol. De kommande åren kommer att vara avgörande för att se hur dessa tekniker utvecklas och integreras i bredare insatser för att skydda havens hälsa och bekämpa klimatförändringar.
