落基山研究所探讨利用海水淡化过程实现碳去除的可能性
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2025-07-16 17:46:43
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(来源:全球变化研究信息中心)

6月25日,落基山研究所(RMI)发布题为《利用海水淡化中的碳去除机会》(Harnessing Carbon Removal Opportunities in Desalination)的简报,分析了将直接海洋捕集(DOC)、电化学海洋碱度增强(eOAE)、直接空气捕集(DAC)等3种电化学碳去除方法整合到沿海海水淡化价值链中的潜力,探讨了利用卤水进行碳封存和矿物开采的潜在机会。

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电化学碳去除方法的潜力

沿海海水淡化厂每年处理的海水中,有4 Mt(百万吨)以溶解无机碳形式存在的二氧化碳,利用DOC技术,可以净化和捕集1/2以上,再加上eOAE和DAC方法,能够实现更大规模的碳去除,预计每年的去除量高达1 GtCO₂(10亿吨二氧化碳)。然而,实际的碳去除规模受低碳能源供应与中和酸所需的碱性矿物原料获取的限制。国际能源署(IEA)预测,到2030年,全球可再生能源发电量将达到17000太瓦时,即使将总量的1%分配给电化学碳去除方法,其每年的去除规模也只能达到85 Mt。

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电化学碳去除方法规模部署的限制

(1)低碳能源可用性。当前的电化学碳去除方法,处理1吨二氧化碳可能需要高达7~10 GJ(吉焦)或1.9~2.8 MWh(兆瓦时)的电能,相当于美国普通家庭2~3个月的用电需求。在可获得低碳能源或可将专用可再生能源发电纳入项目计划的地区,项目最容易部署与实施。

(2)酸或氯的吸收。eOAE方法会产生酸或氯的副产品,需要进行安全储存、中和或以其他方式再利用。

(3)环境安全测试。电化学碳去除方法涉及将处理过的海水重新排放回海洋环境的问题,因此,必须遵守环境安全标准。试点项目需要进行环境测试,使处理过的海水可以安全排放。

(4)二氧化碳运输与封存。应用产生浓二氧化碳流的方法,需要构建基础设施,安全可靠地将二氧化碳产物运输至永久封存或持久利用的地点。如果矿物质可以在运离现场后使用,那么可以将矿化封存作为一种潜在的二氧化碳运输与封存解决方案。

(5)监管明确性。将电化学碳去除产物直接排放到海洋中的碳去除项目涉及废物处理。实施有利于水基碳去除方法的政策,是推动相关技术规模扩大的关键。

(6)监测、报告与核查(MRV)。所有的碳去除项目都需要通过MRV证明其有效性,目前,海洋表面碳去除的MRV体系正在建立,针对碳固存之外的积极和消极环境影响还在进行测量和建模。

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电化学碳去除方法部署的下一步行动

(1)项目开发商、技术初创企业、环境科学家以及沿海社区需要共同努力将电化学碳去除方法整合到海水淡化过程中,开展试点和示范项目进一步测试环境安全,开发具有成本效益和强大电化学处理步骤的工程解决方案,证明水基碳去除项目的经济可行性。例如,确定eOAE项目中释放的碱性产物的环境安全性,同时利用MRV体系明确下游的碳去除情况。

(2)针对提高效率的进一步研究和创新方法,立即进行试点和部署。例如,直接改善海水淡化膜,使其不需要后续电化学步骤就能从海水中去除二氧化碳。

(3)项目开发商需要选择适合海水淡化、可用低碳能源和有利环境条件相结合的地点开展电化学碳去除方法整合,政府也需要明确有关海水和处理过的卤水的利用和排放的法规。

(4)对于可能产生高浓度二氧化碳流的项目,需要确定运输和/或储存二氧化碳的解决方案。对于释放碱性和保留酸性的项目,需要解决酸或氯副产物如何处理的问题。

(全球变化研究信息中心)

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