新兴的直接海洋捕获系统可能会彻底改变碳去除工作，将溶解的二氧化碳转化为可生物降解的塑料，并有助于减轻海洋酸化对海洋生物的毁灭性影响。
我们的海洋是巨大的二氧化碳储存库，其二氧化碳含量约为地球大气层的150倍。这种天然储存并非没有代价，因为二氧化碳水平的上升会导致海洋酸化，这种化学变化会危及全球海洋生态系统的健康。
海洋酸化是指二氧化碳溶解于海水中形成碳酸，导致海水pH值降低，碳酸根离子含量减少，而碳酸根离子是海洋生物构建贝壳和骨骼所必需的物质。这种环境恶化威胁着珊瑚、贝类、浮游生物和其他钙化生物，并对生物多样性和海洋食物链产生连锁反应。虽然已观察到海洋酸化程度存在区域差异，但总体趋势对海洋健康和渔业构成严重威胁，并破坏海洋生物多样性和生态系统服务功能。
国际原子能机构的专家和150多位海洋科学家警告说，海洋酸化的快速速度是数千万年来前所未有的。如果不加以控制，到本世纪中叶，大部分海洋可能变得不适宜珊瑚礁生存，这将对依赖这些栖息地的物种造成重大影响。
这种破坏不仅影响珊瑚，还波及包括鱼类和海藻在内的众多海洋生物，其中许多生物正面临着海洋化学变化带来的生理和生存挑战。由此产生的经济和生态后果凸显了积极应对温室气体排放问题的紧迫性。
面对这些挑战，创新技术方案应运而生。其中一项前景广阔的技术是直接海洋捕集（DOC），它利用电化学方法直接从海水中提取溶解的二氧化碳。尽管DOC技术尚未得到大规模广泛应用，且初期成本仍然很高，估计约为每吨二氧化碳373美元，但中国科学院和电子科技大学的最新研究取得了显著进展。他们的DOC系统效率约为70%，能耗约为每公斤二氧化碳3千瓦时，并将捕集成本降低至每吨约230美元。
这种创新方法首先利用电力酸化海水，释放出纯净的二氧化碳气体，之后恢复海水的化学性质并安全地将其排放回海洋。捕获的二氧化碳气体随后通过铋基催化反应器转化为甲酸。甲酸作为高能底物，被工程改造的海洋细菌（特别是海洋弧菌的一种菌株）代谢，生成琥珀酸。琥珀酸是可生物降解塑料（特别是聚丁二酸丁二醇酯（PBS））的前体，为石油基塑料提供了一种可持续的替代方案。
尽管这种方法仍处于研发阶段，但将溶解在海洋中的碳转化为可生物降解塑料等有价值的生物化学品的潜力，预示着一种多方面的解决方案。除了塑料之外，同样的技术框架还可以用于合成可用于燃料、药品和食品生产的化学品。然而，商业化时间表和经济可行性仍存在不确定性，其他公司，例如总部位于荷兰的Brineworks，也在瞄准类似的目标，并提出了具有竞争力的价格预期。
应对海洋酸化既需要减少排放，也需要创新的碳管理策略。正如这项新兴的溶解有机碳（DOC）技术所展示的那样，将碳捕获与可持续化学品生产相结合，可以带来双重效益——既能保护海洋生态系统，又能实现碳资源化利用。未来几年至关重要，我们将密切关注这些技术的发展及其如何融入更广泛的海洋健康和应对气候变化的努力中。
