为了应对全球变暖的灾难性影响，我们必须加快碳减排努力，并迅速扩大从大气和海洋中清除二氧化碳(CO2)的战略。减少碳排放的技术已经成熟;那些从环境中去除碳的方案则不然，需要政府和私营部门的大力支持。

只有45%的二氧化碳排放量留在大气中;其余部分通过两个循环被吸收：1)生物碳循环将CO2储存在植物物质和土壤中，2)水碳循环将CO2从大气吸收到海洋中。每个循环分别占CO2排放量的25%和30%。

溶解在海洋中的CO2发生反应，形成增加海洋酸度的化学物质。海岸线岩石中矿物质的溶解可以平衡这种酸性，这一过程称为地质风化，但CO2排放速率和排放量的急剧增加，特别是在过去60年，已经远远超过了地质风化的速率，导致海洋酸度增加30%。

随着海洋酸化，数以百万计的海洋物种和整个生态系统——尤其是珊瑚礁——将无法适应。

我们正在压倒地球的自然再平衡系统，并在此过程中损害其生态系统。我们最近在麦克马斯特大学和多伦多大学的工作，在碳到海倡议的支持下，试图应对这些挑战。

未来的挑战

好消息是，可以通过一种称为海洋碱度增强(OAE)的过程来重新平衡海洋的pH值。更重要的是，这种再平衡还将鼓励从大气中吸收更多的CO2。通过仔细、持续地恢复海洋碱度，可以同时解决海洋酸化和大气CO2浓度过高的问题。

最明显的方法是向海洋中添加细磨的碱性矿物质，以直接降低水的酸度。然而，实施这些流程的规模之大令人震惊。

例如，我们估计，从本世纪中叶开始，每年需要向海洋中添加相当于大约八千座帝国大厦的碱性物质，才能满足IPCC的排放目标。显然，这种技术并不是唯一的解决方案。

我们相信，利用脱碳能源的电化学方法是对抗海洋酸化的最佳方法之一。使用双极膜电渗析(BMED)工艺，直接去除海水的酸度，无需添加其他物质。这项技术只需要海水、电力和专用膜。

BMED技术固有的简单性和模块化性允许采用灵活、可扩展且具有潜在成本效益的二氧化碳去除方法。

大规模建设

2015年，我们与帕洛阿尔托研究中心和XDevelopment的研究人员团队一起构建并测试了一个小型BMED系统。该系统表现良好，与海水淡化厂等现有设施结合使用时显示出巨大的前景。

我们确定了其主要技术局限性，但在2015-2017年，碳信用额和气候变化技术激励措施不足，该项目被搁置。现在经济和自然气候已经发生了变化。

在经济方面，美国《通货膨胀减少法案》(IRA)提供的税收抵免以及加拿大稳步提高的收入中性碳税正在增强二氧化碳减排技术的经济可行性。此外，去年发生的极端气候事件，从加拿大的大规模野火，到有记录以来最热的月份，再到有史以来最温暖的海水温度，让人们震惊地认识到气候变化的严峻现实，并增加了对真正解决方案的需求。BMED技术就是这些解决方案之一。

BMED技术部分受到市售专用膜的限制。此外，这些膜占资本成本的很大一部分(约30%)，并且由于容易降解而使用寿命短。

我们的工作目标是开发可扩展的超薄膜，用于改进的BMED工艺，同时确定高效的操作条件、最佳的工业耦合和理想的全球位置，以便在全球范围内经济高效地实施该OAE技术。

超薄膜将比现有的商业膜更有效地提取酸度，而其制造技术和最佳使用将大大降低其生产和运营成本。

开发具有成本效益的BMED系统将为实现经济上可行的OAE开辟一条道路。

谨慎乐观

最近，已经成立了几家初创公司，例如EbbCarbon、SeaO2和Vesta，其目标是通过OAE去除海洋二氧化碳。

我们鼓励与公众、研究机构、政府和私营部门就OAE的进展和面临的挑战进行公开交流，以加快解决OAE的挑战。

特别是，我们必须评估重新调整海水碱度对海洋生态系统的影响，同时开发和实施可信系统来测量、报告和核实酸度和碳去除的净量。

除此之外，我们还必须确定可以安全有效实施OAE的最佳大规模部署位置。

各个团体正在研究这些考虑因素，但需要更多的支持来快速审查和扩展这项技术。

为了克服技术挑战和环境不确定性，政府、工业、非营利组织和风险投资必须大规模提供支持，并致力于认真、负责任地验证OAE技术在全球的大规模实施。