Электрохимическая технология спасет океан от окисления

Согласно авторам исследования, в атмосфере остается только 45% выбросов углекислого газа. Остальная часть поглощается в ходе двух циклов: биологический углеродный цикл накапливает CO2 в растительной массе и почвах, а водный углеродный цикл поглощает CO2 из атмосферы в океаны. На каждый из этих циклов приходится 25% и 30% выбросов углекислого газа соответственно. Избыток углекислого газа в океане приводит к процессу окисления воды.

Ученые исследовали различные методы решения этой проблемы. Например, повышение щелочности океана. Щелочность — это мера способности воды нейтрализовать кислоты. Увеличив ее, можно было бы восстановить pH-баланс океана и одновременно поглотить избыток CO2 из атмосферы. Традиционно рассматривалось добавление щелочных минералов непосредственно в океан, но масштабы, необходимые для этого подхода, слишком велики. По оценкам, для достижения целей по выбросам потребуется поместить в океан массу щелочного вещества, эквивалентную примерно 8000 небоскребов Эмпайр-стейт-билдинг.

Проблему может решить биполярный мембранный электродиализ (BMED). Этот электрохимический подход уменьшает кислотность морской воды без необходимости использования дополнительных веществ. Для этой технологии требуется только морская вода, электричество и специальные мембраны. Этот метод, основанный на декарбонизированной энергии, предлагает простой, модульный и потенциально экономически эффективный способ удаления углекислого газа.

Небольшая система BMED была разработана для испытаний в сотрудничестве с Исследовательским центром Пало-Альто и компанией X Development в 2015 году. Технология показала хорошие результаты и подает большие надежды в сочетании с существующими объектами, такими как опреснительные установки.

Но широкому внедрению технологии BMED помешали некоторые препятствия. Среди них — высокая стоимость и ограниченный срок службы специализированных мембран. Текущие исследования направлены на преодоление этих проблем. План состоит в том, чтобы создать масштабируемые ультратонкие мембраны, которые смогут эффективно извлекать кислоту, одновременно снижая производственные и эксплуатационные затраты.

Несколько стартапов, в том числе Ebb Carbon, SeaO2 и Vesta, занимаются удалением углекислого газа из океана с помощью повышения щелочности океана. К этим проектам высок предпринимательский интерес. Однако ученым предстоит оценить влияние изменения щелочности воды на морские экосистемы. В целом, задачи по повышению щелочности океана зависят от массовой поддержки со стороны различных заинтересованных сторон, включая правительственные учреждения, некоммерческие организации и венчурных капиталистов.