从你呼吸的空气到你吃的海鲜，海藻都参与其中——它们通过光合作用消耗二氧化碳并产生氧气，为鱼类和贝类提供食物。有朝一日，海藻还可以用来制造广泛使用的环保塑料或燃料。
但为商业目的而养殖藻类(称为水产养殖)通常需要大量二氧化碳来加速生长。这些二氧化碳通常来自天然气精炼厂，在那里被压缩到储罐中并运输到用于养殖藻类的池塘中注入。加工和运输这些二氧化碳产生的排放足以抵消藻类养殖中二氧化碳去除带来的好处。
那么如何使水产养殖更加碳中和?美国能源部(DOE)太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究人员可能有一个答案：将藻类养殖与海洋二氧化碳去除(mCDR)结合起来。
太平洋西北国家实验室斯奎姆实验室的研究人员表明，用于增加海洋碱度的电化学过程产生的酸性副产品可用于更快地生长更多的藻类。
这些结果不仅可能给水产养殖业带来福音，还可以解决可持续利用酸性副产品的需求——这是目前扩大某些电化学mCDR技术规模的主要障碍。
“通过结合技术和基于自然的二氧化碳去除方法，我们可以创建一个更可持续的过程。藻类中和了酸性，使溪流适合返回海洋，而这一综合过程增加了从大气中去除的二氧化碳总量，”西北太平洋国家实验室的化学家、《环境科学与技术快报》上发表的研究报告的合著者ChinmayeeSubban说。
除去酸，生成碱
海洋酸化是气候变化最普遍的影响之一。海水自然呈弱碱性，但随着海水从大气中吸收过量的二氧化碳，其pH值下降，导致海洋酸化。酸性海水会破坏蜗牛、蛤蜊和贻贝等海洋生物用来建造外壳的材料，以及珊瑚的分枝和球状结构。
为了去除海水中的酸性，科学家开发了一种名为双极膜电渗析的电化学技术，该技术利用电来分解海水。
该工艺与广泛用于净化饮用水或浓缩果汁的技术有关。该系统利用电力和膜的组合将海水转化为酸性水流、碱性水流和去离子水流。理论上，碱性水流和去离子水流可以返回海洋以增加其碱度——这一过程被称为海洋碱度增强。
增加海洋的碱性可以中和海洋中增加的酸度。反过来，碱性更强的海水可以吸收大气中的更多二氧化碳，而不会加剧酸化。这就像服用抗酸药来治疗胃灼热：抗酸药中的碱性分子会与胃酸发生反应并中和胃酸。
但仍存在一个巨大的挑战：如何处理该工艺产生的大量酸性流?
藻类就是在这里发挥作用的。
海洋藻类是光合作用的强力来源，它们吞噬二氧化碳并产生大量氧气。事实上，太平洋西北国家实验室斯奎姆分校的生物学家、新论文的合著者斯科特·埃德蒙森(ScottEdmundson)表示，你现在呼吸的空气中50-60%的氧气很可能是由海洋藻类产生的。
由于藻类能够吸收二氧化碳并快速生长，近年来研究人员开始探索藻类培养作为从大气中去除多余二氧化碳的自然方法。
埃德蒙森说：“我们在捕获大气中数十亿吨二氧化碳的所有技术解决方案中可能会变得非常复杂，但藻类和植物可以在光合作用中利用这些二氧化碳，这一美妙的自然过程已经为人类的大部分需求提供了基础。”
在实验室中，研究人员首先让海水通过台式电化学装置产生酸性水流。然后他们将水流加入培养Picochlorumceleri(一种快速生长的微藻)的烧瓶中。
这种酸与海水发生反应，使二氧化碳更容易被利用，藻类随后利用二氧化碳进行更快的光合作用。最终，研究人员发现，喂食酸性液体的藻类比未喂食酸性液体的藻类生长速度快三倍。
“我们知道藻类需要二氧化碳。我们知道，如果将二氧化碳从容器中泵入藻类生长池，藻类的生长率就会提高。但海洋中已经含有大量的二氧化碳，”苏班说。
“酸只是释放它的催化剂，在这种特殊情况下，我们表明你可以使用这种废酸流来培育更多的藻类，”苏班说。
埃德蒙森和苏班设想未来电化学海洋二氧化碳去除技术可以与水产养殖业相结合，用于培育藻类。藻类随后可用于生产生物燃料等产品，或用于贝类养殖业的贻贝和蛤蜊的饲料。
埃德蒙森说，阻止气候变化并不仅仅需要一种技术，甚至两三种技术。“我们需要将其视为一个生态系统，而不是单独的技术。”
更多信息：CharlesF.Hibbeln等人，通过结合电化学
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