制氢新设备惹争议：排二氧化碳入海，环保隐忧引关注
这台机器将二氧化碳排放到海洋并制造氢气，因此备受争议。
Equatic Equatic 的试验工厂位于洛杉矶港的驳船上
Equatic 是探索如何利用海洋捕获和储存碳的众多初创企业之一。但并不是所有人都赞同这是一个好主意。
许多科学家都赞同，至少需要一些碳捕获和储存技术来防止危险的温度上升。
另一个挑战，与气候变化同样相关的是扩大绿氢的规模，它通常被视为在工业、航运和航空等领域取代化石燃料的关键——尽管目前的产量微乎其微。
因此，总部位于洛杉矶的初创公司 Equatic 声称已经创造了一种可以同时解决这两个障碍的海洋碳去除机，这显然具有吸引力。
“我们拥有一项技术，可以很好地完成两件事，”Equatic 首席执行官 Edward Sanders 说道。“一是我们从大气中去除二氧化碳，并将其永久储存。第二件事是生产绿色氢气。”
Equatic 是众多探索如何利用海洋来长期捕获和储存碳的公司之一，作为将其注入地球表面以下岩石的更常见提议的替代方案。该公司表示，它是唯一一家拥有在此过程中生产绿氢技术的公司。
持续不断的全球排放让许多科学家相信，我们现在需要进行干预，将大量二氧化碳从大气中去除。
然而，并不是每个人都认为海洋碳去除是个好主意。“海洋二氧化碳去除风险实在太大，”位于瑞士日内瓦的非营利性环境律师事务所国际环境法中心 (Ciel) 的地球工程活动经理 Mary Church 说道。“它可能会改变海洋化学，导致营养水平和物种丰富度发生变化，对生态系统产生重大影响。”其他人则担心海洋碳去除的可行性，以及它是否真的能显著减少排放。
随着数千万美元涌入 Equatic 等公司，海洋碳去除正在迅速成为气候议程中的重要议题。批评者认为，监管机构和我们其他人都需要迎头赶上。
海洋已经自然吸收了至少四分之一的人为二氧化碳排放量
海洋已经成为保护人类免受气候变化影响的巨大盟友，但往往不为人知。它吸收了我们温室气体排放产生的 90% 以上的热量，吸收了至少四分之一的二氧化碳排放量。未来它将自然储存多少二氧化碳现在已成为科学界关注的焦点。
全球持续的排放让许多科学家相信，我们现在需要进行干预，将大量的二氧化碳从大气中清除出去。到目前为止，人们对此的大部分关注都集中在陆地技术上，例如利用树木或其他植被吸收二氧化碳，或直接从空气中捕获二氧化碳，然后将其深埋在地下。
海洋碳去除同样会试图将更多的碳储存在海洋中，但尚未得到广泛使用或彻底测试。然而，随着数千万美元的资金涌入该领域，这一领域正在崛起，其中包括一些科技界的巨头，如微软和 Shopify，以及几家航空公司。
“海洋如此广阔，自然储存是 [ 相对于陆地技术 ] 的一个关键优势，” 华盛顿非营利组织 Carbon180 的科学和创新顾问 Sifang Chen 说，Carbon180 倡导二氧化碳去除解决方案。“储存去除的二氧化碳更具成本效益，而且我们不需要像直接捕获空气那样的管道等基础设施。”
Equatic 的新技术
Equatic 开发了一项有趣的新技术，它已通过几个试点工厂进行了演示，目前正在建造一个更大的工厂，每年能够去除 4,000 吨二氧化碳并生产约 100 吨氢气。据该公司和其他海洋碳去除倡导者称，其工艺可以将碳在海洋中长期储存数千年。
然而，一些专家担心，随意干预海洋可能会影响海洋环境，包括以不可预见的方式。批评人士还表示，将重点转移到从大气中去除二氧化碳可能会分散对必要的二氧化碳减排的注意力。
Equatic 和另一家位于加利福尼亚州圣卡洛斯的海洋碳去除公司 Ebb Carbon（其技术也降低了海洋酸化）“预计能够持续去除碳一千年以上”，他们认为碳去除技术很稳定。
Equatic 的工艺流程如下：首先，它将海水泵入电解槽，电解槽是一种利用电力将水分解为氢和氧的机器，在 Equatic 的案例中，电解槽采用风能、太阳能或水力等清洁电力。这将海水转化为氢气、氧气、酸流和钙镁基材料的碱性浆液。碱性浆液暴露在空气中，吸收二氧化碳并将其捕获，然后排入大海。最后一步是使用岩石中和酸性废物流（以避免海洋酸化），然后再将其排入大海。
该公司表示，Equatic 捕获的二氧化碳最终以溶解的碳酸氢根离子和固体矿物碳酸盐的形式进入海洋，二氧化碳分别在这些形式中被固定 10,000 年和数十亿年。“在将二氧化碳转化为固体碳酸盐等稳定碳的电化学方法中，二氧化碳被永久封存，”该公司的研发团队表示，“除非碳酸盐被加热到 900C (1,200K) 左右的高温，否则二氧化碳不会重新释放。”
反对的声音
然而，其他人不同意这个技术。瑞士海洋保护非营利组织 OceanCare 和澳大利亚詹姆斯库克大学的海洋和气候科学家詹姆斯·克里 (James Kerry) 表示，大规模的海洋二氧化碳去除可能会损害海洋在气候、粮食安全和氧气生产中发挥的重要作用。他说，海洋二氧化碳去除技术“对人权和环境构成重大威胁，尤其是大规模的威胁”。
Equatic 的辩解
Equatic 的高级科学家兼联合创始人 Xin Chen 表示，Equatic 工艺的关键是开发一种特定的氧选择性阳极，使其能够直接电解原海水以制造氢气——而不会产生氯气。氯是一种有毒且腐蚀性的气体，通常在电解海水时产生，这意味着通常需要对海水进行淡化以去除其盐（氯化钠），然后才能将其用于电解。“对于电化学家来说，如何直接电解海水而无需额外的步骤来清理海水，这就像是一个圣杯。”
他的实验室现在的主要重点是生产一种不含稀有且昂贵的铂族金属元素的电极。他说，随着 Equatic 规模的扩大，这些金属的供应有限可能会扰乱供应链。他说，该团队已经在实验室条件下创造了一种不含这些金属的第二代电极，但现在需要在实验室外进行测试。
Equatic 还处于早期阶段，但该公司正在扩大规模。2023 年初，它开始在新加坡和洛杉矶的驳船上运营两家试验工厂，每家工厂每年可去除约 30-40 吨二氧化碳（相当于约 8 辆汽车的年排放量）。它现在正在新加坡建造世界上最大的海洋二氧化碳去除工厂。这将比试点项目大 100 倍，每年可去除 4,000 吨二氧化碳并生产约 100 吨氢气。
Equatic 的 Xin Chen 和他的团队开发了一种氧选择性阳极，该阳极可通过电解海水产生氢气，而不会产生可怕的氯气。
Equatic 还在加拿大魁北克省建设一个商业规模的捕获工厂（项目处于早期阶段），该工厂使用水力发电，计划能够去除超过 100,000 吨二氧化碳并生产 3,600 吨氢气。该工厂占地约 30 英亩（12 公顷），最早将于 2026 年底投产运营。
对于碳去除初创企业来说，这种规模化至关重要，因为企业面临着降低成本和证明其选择的碳捕获方法确实可行的压力。该公司已设计出符合现有环境法规的技术。挑战在于设计一个强大的系统，该系统在现有规划许可下运行，并且价格足够低，使碳信用额度在规模上可以承受。
碳信用额度是 Equatic 等公司的大目标。他们的工作方式是捕获特定数量的二氧化碳，将其永久储存（至少在理论上），并将这种清除作为其他人可以购买的“信用额度”或“抵消额度”出售。
挪威国际气候研究中心气候经济与政策研究员 Asbjørn Torvanger 表示，目前此类信用额度的主要客户是自愿市场上致力于碳中和的公司。但他表示，合规市场可能会提供更多激励措施：例如，欧盟正在制定二氧化碳去除证书计划。
关于许多陆地碳信用项目在多大程度上真正削减或吸收排放的丑闻层出不穷，其中包括一些媒体的调查。
人们对碳信用额度的怀疑越来越强烈。这导致 Equatic 在其工厂内的封闭系统内完成整个过程（它最初计划将碱性流排放到海中，理论上最终会通过海气交换捕获碳）。这使该公司能够更轻松地测量和验证其实际捕获的二氧化碳量。“[这] 是团队从未想象过的另一个工程挑战。”
商业可行性问题
Equatic 的目标是到 2030 年实现每吨二氧化碳去除成本低于 100 美元（79 英镑）。它计划以每吨约 200 美元（158 英镑）的价格出售魁北克工厂的信用额度。“我们实际上认为，价格需要低于每吨 30 美元（24 英镑）才能适当刺激市场需求，”他说。然而，“我们还需要很多年才能实现这一目标”，他说：至少要到 2030 年代初。
不过，通过生产可以出售的氢气，Equatic 还有另一种方式将其工艺商业化。他说，虽然新的电解槽本身在实际生产氢气方面效率不如传统电解槽，但实际是有作用的。
Equatic 已经与波音公司达成了一项预购选择协议，将去除 62,000 吨二氧化碳和 2,100 吨氢气，供这家飞机巨头用于航空燃料。
目前，该公司与一系列其他碳去除公司一起，以每吨 460 美元（364 英镑）的价格向美国政府出售碳信用额度，作为一项激励项目的一部分，目前已进入半定稿阶段。
那么，它在真正去除大气中的二氧化碳方面能走多远呢？“只要有大约 1,200 座这样的工厂，我们就能减少 20% 的 [当前] 全球排放量。”这是假设规模大得多的 1GW 级别工厂每年可去除约 360 万吨二氧化碳，是其计划在魁北克建设的商业工厂的 36 倍。
这是雄心勃勃的计划。不过，从理论上讲，Equatic 到 2040 年代中期将能够扩大到这种水平，“从基础设施的角度来看……我们以前见过这种沿海部署，”全球海岸线上目前分布着 20,000 多个海水淡化厂。
观察者的忧虑
从对气候产生重大影响的规模来看，海洋二氧化碳去除本质上是不可预测的，并对维持地球生命的脆弱生态系统构成重大、新的和前所未有的风险。
但即使像 Equatic 这样的公司正在完善其流程并加倍实施大规模扩张计划，许多人仍担心，快速增加海洋碳去除技术的使用并不是一个好主意。
“从对气候产生重大影响的规模来看，海洋二氧化碳去除本质上是不可预测的，并对维持地球生命的脆弱生态系统构成重大、新的和前所未有的风险。”另一位学者Kerry质疑，“它无助于解决气候危机的根本原因。相反，它创造了一种快速‘修复’的假象，推迟了气候危机的真正解决方案，并延长了对化石燃料的依赖。”
Kerry 担心 Equatic 的工艺会“产生‘死水’，通过处理海水杀死海洋生物”，并指出根据 Equatic 自己的估计，每去除一吨二氧化碳，至少要处理 350 吨海水。
Equatic 黄色电解设备位于洛杉矶港驳船上的 Equatic 试验工厂顶部
而且，即使该行业能够扩大一千倍，它在缓解气候变化方面的作用仍然微不足道，并指出即使是更先进的陆基二氧化碳去除方法也只能捕获极少量的二氧化碳。“我们不能也不应该依赖这些类型的技术来解决气候危机。”
2023 年，非营利组织 Ocean Visions 发表了一封公开信，目前已有 400 多名科学家签署了这封信，警告海洋二氧化碳去除的风险。“虽然 [这些] 方法具有巨大的潜力，但也存在风险，”它说。“社会还没有足够的关于任何特定方法的有效性或影响的信息，因此无法就大规模使用做出明智的决定。”它呼吁为这些技术制定“严格和透明的监测和评估框架”。
虽然 Torvanger 说他觉得 Equatic 的技术“很有趣”，但他也警告说，大幅扩大规模可能会对环境产生潜在的负面影响。“海洋化学将受到影响，开采所需数量的岩石也会对环境产生一些影响。”
愿景
新技术的过程不会产生“死水”，并且在开采之前恢复了海水的化学平衡。
Equatic 首席执行官 Edward Sanders 表示，Equatic 的排放浓度低于全球既定标准和当地法规，并将使用浮标持续监测排放区域。
他补充说，在开设任何工厂之前，还需要进行海洋生态系统研究。
他说，虽然该过程每去除一吨二氧化碳需要大约一吨岩石，但“全世界有大量的废石……用于该过程”，例如已经开采以进入矿体的岩石。
Church、Kerry 和 Torvanger 说，另一个巨大的障碍是资源和能源的使用。
Equatic 估计，每去除一吨碳将需要 2.3MWh，这意味着在 2023 年减少全球二氧化碳排放量的 20% 将使用当年全球电力供应的约 50%。
然而，Sanders 表示，生产的氢气会回收大约三分之一的能量。他补充说，还值得一提的是，该系统将能够消纳灵活的可再生能源——例如，它可以在能源过剩时使用额外的风能或太阳能。
他说，“说 Equatic 对解决气候变化毫无作为是错误的”，因为它从大气中吸收二氧化碳并将其永久储存，同时还生产可替代高排放化石燃料的清洁氢气。“
我们需要既能去除二氧化碳又能减少二氧化碳的技术，”他说。“什么都不做不是答案。我们必须从大气中去除遗留的二氧化碳排放，以减少我们海洋中正在发生的气候引起的压力（热量、酸化）。”他补充说，与太阳能等行业类似，二氧化碳去除需要时间来发展。
与此同时，Ebb Carbon 的联合创始人兼首席执行官本·塔贝尔 (Ben Tarbell) 表示，其示范工厂的工作旨在确保“从研究到部署，我们采取的每一步都以严谨的科学为基础。”
“至关重要的是，二氧化碳去除不能替代减排，”他补充道，并指出科学研究结果表明减排和二氧化碳去除都是必要的。“如果我们想要控制变暖，就需要能够应对气候危机紧迫性的碳去除解决方案。”
海洋碳去除方面需要解决四大挑战：治理不足、知识基础薄弱、监测和验证过程不完善以及不确定的环境和社会影响。“良好的政策对于保护我们的海洋生态系统和沿海社区至关重要。”Carbon180 的科学和创新顾问 Sifang Chen说。
最终，她的同事、Carbon180 的科学和创新管理顾问 Charlotte Levy 说，我们需要大规模的碳去除，才能从控制 1.5C 的温度上升。她说，海洋碳去除是实现这一目标的“工具之一”。
然而，她表示，等待未来的去除解决方案不如现在马上执行缓解措施好。（Jocelyn Timperley）