据《日本经济新闻》6月30日报道，日本神户学院大学的研究团队开发出一种无需电力即可直接从海水中捕集二氧化碳的新技术。这项创新有望降低二氧化碳捕集过程中的能耗，并有望在设备和设施建设方面实现整体成本降低。

受二氧化碳等温室气体的影响，全球平均气温正在上升。包括日本在内的主要国家都致力于在2050年实现温室气体净零排放。在努力减少排放的同时，全球范围内针对已产生温室气体的捕集或封存技术的研发也在加速推进。

捕集技术主要分为两大类：一类是从大气中提取二氧化碳的“直接空气捕集”(DAC)，另一类是从海水中回收二氧化碳的“直接海洋捕集”(DOC)。

DOC技术备受关注，因为海洋中蕴藏的二氧化碳量远超大气。美国卡普图拉公司目前在该领域处于领先地位。该公司已在夏威夷建设一座年捕集能力达1000吨的试点工厂，并力争尽早实现商业化。

DOC技术的原理是利用离子交换膜使海水部分酸化，从而释放出二氧化碳以便于捕集。然而，这一过程消耗大量电力，特别是在对抽取的海水进行电渗析处理，以及在将水排回海洋前调节pH值(酸碱度)的阶段。

于是，神户学院大学团队将目光投向了胺类化合物，这类材料通常用于DAC技术中，以吸收大气中的二氧化碳。尽管胺类化合物能通过化学反应吸收二氧化碳，但由于易溶于水，此前被认为不适合用于海水的二氧化碳回收。

研究团队通过引入疏水性苯环对胺类化合物进行了改性，有效地将低分子量胺转化为高分子量聚合物。这种聚合作用产生了一种坚固且高度耐水的材料，不易溶于海水，从而实现了利用化学反应从海洋中反复捕集二氧化碳。海水中90%的二氧化碳是以溶解的碳酸氢根离子形式存在的。这种新开发的聚合物能与海水中的碳酸盐物质(如碳酸氢根离子)发生反应，从而在无需电力的情况下捕获二氧化碳。

这种聚合物经加热会释放出二氧化碳，并恢复到反应前的状态，因此可以重复使用。神户学院大学讲师村上辽表示：“只需将装有这种胺类聚合物的滤芯放置在有洋流流经的区域，就能轻松捕获二氧化碳。”

捕获的二氧化碳可用于制药或作为能源使用。如果将这些滤芯安装在水产养殖网箱等设施中，还有望应用于贝类养殖业，帮助扇贝等因海洋酸化而生长受阻的物种改善生长状况。

由于该工艺无需电力即可从海水中捕获二氧化碳，因此具有降低能耗和缓解海洋酸化的潜力。预计无需新建大型设施，即可利用发电厂和液化天然气接收站等现有的海水基础设施。

尽管这种新型高耐水性聚合物目前的二氧化碳吸收效率较低，但村上表示：“我们的目标是将吸收效率提高到80%至90%。”研究团队今后计划与企业开展合作，致力于合成更高效率的化合物，并在实际海域进行验证，力争在2030年代前期实现实用化。

此外，日本海洋研究开发机构首席研究员吉田弘正在探索二级DOC装置方案，将此次新开发的聚合物与电渗析技术相结合。

为了解决DOC技术中的能耗问题，由日本产业技术综合研究所、积水化学工业公司和冈山大学组成的研究团队也在致力于开发一种基于化学反应的方法。他们计划使用一种能够通过氢离子交换反复调节海水pH值的化合物，该项目已于6月入选新能源产业技术综合开发机构的研究计划。

早稻田大学教授中垣隆雄表示：“对于四面环海的日本而言，DOC是一项有望助力实现净零排放的极具前景的技术。”（编译/马晓云）