海洋是地球上最大的碳儲存庫，吸收了約26%的人為二氧化碳排放量，其碳含量以重量體積比計算，是大氣的140倍左右。這些二氧化碳主要以溶解性無機碳（DIC，dissolved inorganic carbon）的形式存在於海水中，包含游離二氧化碳、碳酸氫根離子及碳酸根離子。然而，大氣中二氧化碳的快速增加正在破壞碳排放與海洋生物固碳之間的平衡，導致海洋酸化，進而損害海洋生態系統。傳統的直接空氣捕獲技術可以從空氣中吸附二氧化碳，但需要消耗大量的能量將二氧化碳從吸附劑上脫離並濃縮成高純度氣體。然而，電化學直接海洋捕獲技術（eDOC，electrochemical direct ocean capture）則是利用海洋與大氣之間自然存在的平衡，省去了能源密集的二氧化碳吸附步驟。目前eDOC技術使用雙極膜電透析系統（BPMED，bipolar membrane electrodialysis）來酸化和鹼化海水，酸化後的海水會釋放出二氧化碳，而鹼化過程會將酸化後的海水恢復到原始pH值，使其可安全返回海洋，再次作為大氣二氧化碳的天然吸收劑。然而，現有的eDOC裝置有著嚴重的穩定性問題，例如膜污染、電極劣化和鹽沉澱，這些問題導致eDOC連續運行時間僅為1.6至10小時，嚴重阻礙了經濟可行性。因此，科學界迫切需要開發一種能夠長期穩定、持續捕獲二氧化碳的eDOC反應器。

近日，中國電子科技大學的研究團隊，展示了一套完整的海洋碳循環系統，能將海洋中捕獲的二氧化碳轉化為生物可降解塑膠的前驅物。他們首先開發了一種固態電解質的eDOC反應器，並拿到中國深圳灣的天然海水中捕獲二氧化碳，捕獲效率超過70%，能耗約為3 kWh kgCO₂⁻¹，並且連續運行536小時，從約177公升天然海水中回收了約6.54公升的純二氧化碳。接著，研究人員利用自行開發的鉍催化劑，將捕獲的二氧化碳透過電化學轉化為純甲酸，在電流密度800 mA cm⁻²時達到96%的法拉第效率，並在20天內穩定生產了約20.16公升濃度0.45 M的純甲酸溶液。最後，該純甲酸溶液再透過海洋細菌Vibrio natriegens的發酵，最終生產出1.37 g l⁻¹的琥珀酸（succinic acid）。琥珀酸可用於合成生物可降解塑膠聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。研究人員表示，該研究成功整合了電化學捕獲、電化學轉化及生物轉化三個模組，展示了從海洋中捕獲並利用二氧化碳來生產可持續產品的可行性。