利用我们的海洋应对气候变化
海洋不仅受到气候变化的影响，它也可能是扭转气候变化的解决方案的一部分。
直接海洋碳捕获(DOC)是一种新兴形式的负排放技术，由于能够避免土地使用，因此比陆地上的直接空气捕获技术更具优势。DOC 还可以方便地与海上风电和海上二氧化碳储存配合使用。
凯瑟琳·霍恩博斯特尔 (Katherine Hornbostel) 是匹兹堡大学斯旺森工程学院机械工程和材料科学助理教授，精通碳捕获技术领域。她一直与皮特大学化学与石油工程系的助理教授 Tagbo Niepa 积极合作，开发创新的海洋碳捕获解决方案。
该团队在《化学工程杂志》上发表了两篇姐妹论文，“使用封装溶剂直接捕获海洋碳的演示”(DOI：10.1016/j.cej.2023.144140)和“使用中空纤维膜接触器直接捕获海洋碳的演示”(DOI：10.1016/j.cej.2023.143868) 。这两篇论文通过实验和计算证明了两种类型的膜接触器(封装溶剂和中空纤维膜接触器)如何从海洋中去除二氧化碳。
“膜接触器就像它们听起来的那样，”霍恩博斯特尔说。“它们是使两种液体相互接触的膜。在这种情况下，我们将一侧汇集海水，另一侧汇集溶剂。”
该团队测试了两种类型的膜接触器：中空纤维和封装溶剂。两种技术之间最大的区别在于它们的形状。中空纤维膜接触器看起来像吸管，而封装溶剂看起来像鱼子酱。否则，它们的工作原理完全相同。
“两者的想法都是为了在海水和溶剂之间获得非常高的接触表面积，”霍恩博斯特尔解释道。“表面积越大，二氧化碳去除率就越高。”
摇摆海水
二氧化碳将穿过膜流向由与二氧化碳反应的钠溶液制成的溶剂。当海水与溶剂接触时，二氧化碳会发生反应并从海水中分离出来。然后，解决方案必须重新循环，以使流程更具成本效益——团队仍在努力改进这一点。
“理论上，如果我们能够改变海水一侧的 pH 值，我们就可以显着降低价格，”霍恩博斯特尔说。“在 pH 值基线水平的海水中通常无法产生二氧化碳，因此必须降低海水的 pH 值，使其呈酸性，然后更多的二氧化碳就会冒出。”
Hornbostel 的团队目前正在寻求通过膜表面处理来改变海水 pH 值的方法，并研究将直接海洋捕获与海水淡化相结合以降低系统成本。
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