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未来能源新希望——海藻

 

  未来能源新希望——海藻

未来能源新希望——海藻
上图:汉堡海藻屋

未来能源新希望——海藻
上图:能源企业实验各种海藻

  这是一个具有全球推广潜力的实验性项目:在汉堡的一座名为海藻屋Biq的建筑表面,布满了装满海藻的玻璃盒子。由海藻中获得的生物质能源有多种多样的应用方式——科学家对这项技术的发展潜力充满信心。

  屋子里发霉、长苔藓是几百年来让每位屋主都头疼的事。而今,建筑师却让冒着泡泡的海藻汤挂满了整个建筑外立面:在汉堡的一座名为海藻屋Biq的建筑上,气泡在浓稠的绿色液体中摇摆上升。“将海藻放在反应箱中的应用方式,已经被很多建筑的屋顶采用,但在外立面上还是第一次”,汉堡大学的细胞生物学家迪特·哈内尔特(Dieter Hanelt)说。

  煤油的替代产品

  在建筑表面的这层“生态皮肤”上,阳光让微型海藻不断生长。海藻会被定期收集,并送往生物制气提炼厂,用于生产甲烷。此外,除了海藻吸收的阳光之外,还有部分阳光可以用于产生热能。不过这套系统还不成熟:在玻璃箱的内侧存在一些杂质,减少了透光率,从而限制了海藻的生长。“这是一个实验性的设施,获取经验是首要目的”,哈内尔特说。此外,玻璃盒中的海藻也禁不住冬天的严寒。“要让海藻反应盒达到可广泛应用的水平,还需要五六十年的时间。”

  理论上讲,海藻类植物的研究充满潜力——无论是在能源领域还是食品、营养领域。“与土地上的作物相比,海藻的产量更高”,吉森大学的农业科学家斯特凡·加特(Stefan Gäth)说。同等面积上,海藻中获取的生物质是普通作物的20倍。“其中一个原因是,海藻作为微生物没有非生产性的部分,比如根系或花朵,海藻的每个细胞都在进行光合作用”,哈内尔特解释道。在光合作用中,叶绿素可以将光能转化为化学能。植物在生长过程中就会产生碳水化合物之类的产品。

  极具吸引力的是,海藻可以作为提取氨基酸、欧米茄3脂肪酸甚至生物燃料的原料,加特补充道。“比如海藻提取的生物燃料可以作为煤油的替代品,欧洲宇航防务集团就在进行这方面的研究。”未来能源的组合中,海藻肯定会一席之地,哈内尔特预言道。“它将作为基本原料之一,而非救急的替代措施。”

  安德里亚斯·穆勒(Andreas Müller)相信,藻类将成为未来能源组合中的一环,穆勒是于利希研究中心“上升气流”(Aufwind)项目的协调人。“我们先要探索,藻类可以满足多大的需求。”他的项目要探索藻类是否适合制造生物煤油。目前他们已经在于利希建设了三座不同类型的反应堆,稍后将建设一座示范性设施。

  能源集团持保留态度

  加特在吉森的工作小组有一个容量为600立方米的生物反应堆,每年可以从中获得20吨生物质。“汉堡海藻屋的的产量与之相比就不值一提了”,加特说。理论上讲,可以从这20吨生物质中提取2000升生物燃料。“不过我们的技术还没达到这个高度。”就像很多其他研究小组一样,他的实验海藻也是从哥廷根的海藻培育基地获取的。该基地的负责人,生物学家托马斯·弗里德尔(Thomas Friedl)说,目前基地中已经培育了2200种不同的海藻。他们正在进行另外1000种的实验,不断有新型藻类加入——大部分来源于土壤和岩层。

  哥廷根培育的一些微型藻类可以追溯到1890年,当时的植物学家收集了第一批藻类。当时的研究目的是用藻类制造食品或饲料,弗里德尔介绍道。不过当时的人们不太能接受海藻。“而牛也不喜欢海藻的味道。”因此,人们在很长时间中都失去的对藻类研究的兴趣。“直到10年前,人们才重拾藻类研究。”从那以后,越来越多的商业机构都开始向哥廷根的这家机构寻求合作。

  但像RWE、E.ON和EnBW这样的能源集团,对此还持保留态度。“投资人仍然在观望,目前没有大笔的投资流入这个领域”,哈内尔特说。很多公司都建立了生物反应堆,但更多的是为了表明一个“积极探索”的姿态而已。不过,该领域的创业公司正不断增加。经管如此,专家们认为,生物质燃料还远没成熟到可以进入市场的程度。能源需求太过庞大,而目前的产能不值一提。

  “但对于一些高附加值产品,藻类作为原料的优势已经十分明显”,弗里德尔说。比如,对于不饱和脂肪酸的需求,主要由专业公司向食品工业供应。目前,主要从鱼油中提炼不饱和脂肪酸——但是由于过量捕捞和有毒物质的沉积,以及一些渔场海域的持续动荡,急需一种替代原料。无疑,富含欧米茄3脂肪酸的海藻成为鱼油的最好替代品。

  潜力明显

  经济界对生物煤油也有巨大的兴趣——甚至已经进行了第一次使用生物煤油的飞机试飞。“目前航空工业希望将其作为液体燃料的替代产品。”穆勒说。因为,航空界燃料短缺的压力比地面交通更甚,后者还有天然气、电池或氢作为替代选择。而今已经发现了一种可以将70%的重量转化为油的藻类。与之对比:油菜籽的油脂含量为45%。在未来两年半,于利希的项目将验证采用何种技术和方法更适合藻类的培育、收获和生物煤油的提炼。

  哈内尔特认为海洋的开发潜力巨大。海洋上的阳光更易获取,也节约了冷却系统的开支。“要在陆地上培育藻类就需要一个生物反应釜,这要花费大量的金钱和劳力。”目前比较成熟的想法是将海藻培植于海中特殊的容器中,并作为鱼饲料使用。“另一个从海藻中获取的宝贵资源是磷酸盐,因为此类矿藏将在未来几十年内消耗殆尽。

  藻类的应用几乎可以无限延展,弗里德尔说。作为地球上最古老的物种,他们可以适应各种不同的环境。“他们甚至可以生长在污水和无法耕种的土地中。”在哪种藻类中可以发现经济价值,几乎无法预知。“但发展潜力显而易见”,加特强调道。“这项资源就好像证券投资,目前要做的就是好好研究,哪个最有价值。”

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