范淑櫻 編譯
由於人為排放的二氧化碳等溫室氣體的影響，地球平均氣溫逐步上升，全球暖化的發展也導致更多極端氣候的產生。《巴黎協定》為遏阻全球暖化失控趨勢之國際框架，主要目標即是將全球暖化的升溫控制於工業化前排放基準2℃以下，多數國家也訂定在2050年達到淨零排放的目標，對於無法避免的碳排放量則透過回收、抵換等補償措施以抵消剩餘的排放。
國際能源總署(IEA)指出，為實現「2050年淨零排放」的目標，至2050年時每年約須回收10億噸二氧化碳。一般常見的回收技術是從大氣中直接空氣捕獲(DAC)，但空氣中二氧化碳含量僅0.04%，較難提高回收效率。為了實現此一目標，除了從大氣中回收空氣之外，將須結合多種方法。其中一項有力手段即是從海洋中回收二氧化碳的「直接海洋捕獲(Direct Ocean Capture; DOC)」技術(圖一)。
圖一、直接海洋捕獲(DOC)機制
海洋做為碳匯發揮重要作用。根據聯合國政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)的評估報告指出，海洋每年吸收約70億噸二氧化碳，規模僅次於陸地。此外，海水從大氣中吸收二氧化碳，1立方公尺海水中含有95克二氧化碳，是空氣中的數十倍，因此DOC可望以比DAC更高的效率予以回收。若能減少海水中的二氧化碳，大氣中溶解在海水中的二氧化碳量即隨之增加，進而達到減少大氣中二氧化碳的效果。
DOC技術仍處於早期開發階段，目前技術先驅之一的美國加州理工學院(Caltech)衍生新創公司Captura，已計畫於2026年實現DOC技術的商用化。Captura在加州洛杉磯港與加州理工學院擁有2個實驗工廠，洛杉磯港工廠於2023年開始運作，每年可回收100噸的二氧化碳。2024年4月時Captura已籌集了總計4,530萬美元的資金，沙烏地阿拉伯國有石油公司(Saudi Aramco)、北歐能源巨頭Equinor旗下創投公司、日本航空(JAL)、日立製作所均予以出資。
Captura利用可分離離子性物質的電透析技術與自行開發的薄膜，直接從海水中抽取出二氧化碳(圖二)。抽出的弱鹼性海水透過電透析讓部分海水呈酸性，將高酸性海水與剩餘海水混合後，二氧化碳變成氣體並產生碳酸水。碳酸海水通過氣體分離膜後即以……
圖二、Captura直接海洋捕獲系統運作機制
DOC領域的主要創新者
除了Captura之外，致力於消除海洋中二氧化碳的企業也包括了總部位於阿姆斯特丹的新創公司Brineworks。該公司以從海水中提取二氧化碳為出發點，利用電解將水分子分解成氧氣與氫氣，且指出大規模運作時，此方法將能以每噸二氧化碳100美元以下的成本回收二氧化碳，低於一般DAC技術成本的一半。
Brineworks的技術係以太陽能、風力等可再生能源進行，因此是一項幾乎可以在任何地方進行潔淨能源處理的技術。Brineworks表示此方法不會有化學物質返回海洋，僅只有水產生(圖三)……
荷蘭台夫特科技大學(TU Delft)衍生新創企業Sea02也利用電透析法將二氧化碳從海水中分離，捕獲的二氧化碳能予以封存或日後使用，脫碳後的海水可再度回到海洋並再次從大氣中吸收二氧化碳(圖四) ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。