美國科學家:水藻油取代石油
發表:2007-06-30 23:05
全球氣候變暖,科學家認為,這一切都源於人類過度使用石油。幸好,人類已認識到問題的嚴重性,科學家已在倡導使用綠色能源。美國人發現的一種「綠色」能源,是用水藻提煉燃油。科學家樂觀地預測,只需種水藻提煉燃油,就能讓美國擺脫對天然石油的依賴。
水藻很容易繁殖
科學家很早就提出用植物來提煉燃油,比如從油菜籽和大豆中提煉,這兩種植物本來就可用來榨取食用油。另外一種可提煉燃油的植物是蓖麻。但無論如何,一般人很少想到用水藻來提煉燃油。
水藻由簡單的水生有機體組成,通過光合作用儲存光能,生產植物油。而植物油可被轉化成「生物柴油」。
水藻有幾個重要的優點,是許多其他植物不具備的:水藻可被種植在任何地方,且能迅速繁殖,更難能可貴的是,水藻幾乎不需要特別的養分,需要的只是陽光、水和二氧化碳。它們不像其他植物那樣,需要佔用很大面積才能生長,而是可在立體空間裡生長,因此能非常迅速地吸收營養。
有幾個數字能證明水藻的優點。在美國,如果把所有從石油中提取的交通燃料換成生物柴油的話,每年需要1400億加侖(1加侖≈4.55升)的生物柴油。而如果全部用大豆來提煉生物柴油,就需要30億英畝(1英畝≈6.07畝)肥沃的土地來種植大豆;用油菜籽提煉的話,也得需要10億英畝的土地。
不幸的是,整個美國只有4.34億英畝農田,而且還需要留下一些土地來種植糧食。而水藻只需9500萬英畝的土地就能滿足需要。它們不需要肥沃的土地就能生長,可以種植在水塘裡、袋子裡或水箱中。這樣一來,既可在沙漠中種植水藻,也能在產生很多二氧化碳的發電廠附近種植。
水藻這樣變成柴油
吉姆・塞爾斯曾是一名工程師,如今成了一名發明家,他的「索利克斯生物柴油公司」,專門用水藻生產生物柴油。塞爾斯於2004年開始發展他的水藻燃料技術,不過他的靈感來自於美國上次面臨的能源危機。1978年,當時的美國總統卡特製訂了一個「水生植物計畫」(ASP),希望能從水藻中提取潔淨的生物柴油代替汽油。根據卡特總統的要求,美國一些科學家開始研究這種技術。可是,用了約20年時間,花費了2500萬美元,研究小組也並未從水藻中提取出具有使用價值的油料。1996年,克林頓政府取消了這一項目。但是,研究人員希望他們的工作不白費。ASP項目的科學家對自己的工作進行了總結,寫出了詳細報告,並把328頁的報告上傳到美國能源部的網站上。
一個偶然的機會,塞爾斯對水藻提取油料很感興趣,他在網路上查到了那份被他稱為「水藻聖經」的ASP報告。經過認真研究,他發現,ASP項目的科學家尋找到了一種能產油的水藻,但他們把這種水藻種在了露天池塘裡,這當然比種植在像密封缸一樣的封閉系統中要省錢得多,但野生水藻迅速入侵這些露天池塘,把科學家選出的特種水藻殺死。
塞爾斯找到瞭解決辦法,他用透明的大塑料袋種植水藻,既能讓充足的光線進入,又能防止其他種類的水藻入侵。他稱自己的發明是大規模水藻「反應爐」。他用兩條長350英尺(約為105米)、間隔3英尺的平行軌道固定大塑料袋,一旦水藻長成,就被送到煉油廠提取油料,然後再轉化成生物柴油。
水藻不僅能生產綠色油料,更可吸收大量二氧化碳,淨化空氣,可說是一舉兩得。美國麻省理工大學的「綠色油料公司」正在進行這方面的試驗,利用發電廠產生的二氧化碳來種植水藻。小規模的試驗發現,這是一種可行性的概念,下一步要進行大規模試驗。
N個「水藻油」問題
不過,要想進入「後石油時代」,讓「水藻油」成為暢銷產品,需要解決許多問題:水藻有許多種類,哪一種能提煉出最多油料?最好的種植方法是什麼?當水藻大規模長成後,如何有效地提取油料?問題還不止這些,索利克斯公司一直在不停地研究,也不停地進行激烈的爭論。
在生產「生物柴油」的過程中,第一步就是選擇水藻品種。種植水藻是一個非常複雜的系統,每一個「水藻生長反應爐」本身都是一個小型生物圈,就像自然生態系統一樣,每一種因素都相互依賴、相互制約,一種因素被改變,另一種因素就會出現混亂。水藻的生長速度極快,必須控制好數量,如果太多,陽光就會不夠用,造成大批死亡,而如果太少,就達不到所需要的數量。
塞爾斯認為,要解決這個問題,需要藉助計算機來控制水藻的生長速度,也就是控制營養成分。但這麼精確地控製成本,反而會減少水藻業的經濟利益,也會削弱與石油業的競爭力。
即使成功地收穫了水藻,還要面臨另一個難題,那就是如何把油提取出來。從大豆、油菜等植物中提取油用冷壓法,但水藻中沒有那麼多的纖維,不能用這種標準的榨油方法。不過,從理論上說,從水藻中提煉油,並沒有想像的那麼難,參與過ASP項目的美國科學家證實,在綠色的水藻中加入化學添加劑,就可提煉出油來,在水藻漿中加入甲醇或者乙烷是目前最好的選擇,相對來說,又有效又節省成本。但觀察家對此有一種擔心,那就是,這可能會影響土地和水的使用。
還有最後一個問題。像其他替代燃料一樣,水藻煉油業的成功與否,要依賴石油的市場價格,如果每桶石油的價格跌到20美元,那麼生物柴油工業就像無風的帆船一樣不能運行了。
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水藻很容易繁殖
科學家很早就提出用植物來提煉燃油,比如從油菜籽和大豆中提煉,這兩種植物本來就可用來榨取食用油。另外一種可提煉燃油的植物是蓖麻。但無論如何,一般人很少想到用水藻來提煉燃油。
水藻由簡單的水生有機體組成,通過光合作用儲存光能,生產植物油。而植物油可被轉化成「生物柴油」。
水藻有幾個重要的優點,是許多其他植物不具備的:水藻可被種植在任何地方,且能迅速繁殖,更難能可貴的是,水藻幾乎不需要特別的養分,需要的只是陽光、水和二氧化碳。它們不像其他植物那樣,需要佔用很大面積才能生長,而是可在立體空間裡生長,因此能非常迅速地吸收營養。
有幾個數字能證明水藻的優點。在美國,如果把所有從石油中提取的交通燃料換成生物柴油的話,每年需要1400億加侖(1加侖≈4.55升)的生物柴油。而如果全部用大豆來提煉生物柴油,就需要30億英畝(1英畝≈6.07畝)肥沃的土地來種植大豆;用油菜籽提煉的話,也得需要10億英畝的土地。
不幸的是,整個美國只有4.34億英畝農田,而且還需要留下一些土地來種植糧食。而水藻只需9500萬英畝的土地就能滿足需要。它們不需要肥沃的土地就能生長,可以種植在水塘裡、袋子裡或水箱中。這樣一來,既可在沙漠中種植水藻,也能在產生很多二氧化碳的發電廠附近種植。
水藻這樣變成柴油
吉姆・塞爾斯曾是一名工程師,如今成了一名發明家,他的「索利克斯生物柴油公司」,專門用水藻生產生物柴油。塞爾斯於2004年開始發展他的水藻燃料技術,不過他的靈感來自於美國上次面臨的能源危機。1978年,當時的美國總統卡特製訂了一個「水生植物計畫」(ASP),希望能從水藻中提取潔淨的生物柴油代替汽油。根據卡特總統的要求,美國一些科學家開始研究這種技術。可是,用了約20年時間,花費了2500萬美元,研究小組也並未從水藻中提取出具有使用價值的油料。1996年,克林頓政府取消了這一項目。但是,研究人員希望他們的工作不白費。ASP項目的科學家對自己的工作進行了總結,寫出了詳細報告,並把328頁的報告上傳到美國能源部的網站上。
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塞爾斯找到瞭解決辦法,他用透明的大塑料袋種植水藻,既能讓充足的光線進入,又能防止其他種類的水藻入侵。他稱自己的發明是大規模水藻「反應爐」。他用兩條長350英尺(約為105米)、間隔3英尺的平行軌道固定大塑料袋,一旦水藻長成,就被送到煉油廠提取油料,然後再轉化成生物柴油。
水藻不僅能生產綠色油料,更可吸收大量二氧化碳,淨化空氣,可說是一舉兩得。美國麻省理工大學的「綠色油料公司」正在進行這方面的試驗,利用發電廠產生的二氧化碳來種植水藻。小規模的試驗發現,這是一種可行性的概念,下一步要進行大規模試驗。
N個「水藻油」問題
不過,要想進入「後石油時代」,讓「水藻油」成為暢銷產品,需要解決許多問題:水藻有許多種類,哪一種能提煉出最多油料?最好的種植方法是什麼?當水藻大規模長成後,如何有效地提取油料?問題還不止這些,索利克斯公司一直在不停地研究,也不停地進行激烈的爭論。
在生產「生物柴油」的過程中,第一步就是選擇水藻品種。種植水藻是一個非常複雜的系統,每一個「水藻生長反應爐」本身都是一個小型生物圈,就像自然生態系統一樣,每一種因素都相互依賴、相互制約,一種因素被改變,另一種因素就會出現混亂。水藻的生長速度極快,必須控制好數量,如果太多,陽光就會不夠用,造成大批死亡,而如果太少,就達不到所需要的數量。
塞爾斯認為,要解決這個問題,需要藉助計算機來控制水藻的生長速度,也就是控制營養成分。但這麼精確地控製成本,反而會減少水藻業的經濟利益,也會削弱與石油業的競爭力。
即使成功地收穫了水藻,還要面臨另一個難題,那就是如何把油提取出來。從大豆、油菜等植物中提取油用冷壓法,但水藻中沒有那麼多的纖維,不能用這種標準的榨油方法。不過,從理論上說,從水藻中提煉油,並沒有想像的那麼難,參與過ASP項目的美國科學家證實,在綠色的水藻中加入化學添加劑,就可提煉出油來,在水藻漿中加入甲醇或者乙烷是目前最好的選擇,相對來說,又有效又節省成本。但觀察家對此有一種擔心,那就是,這可能會影響土地和水的使用。
還有最後一個問題。像其他替代燃料一樣,水藻煉油業的成功與否,要依賴石油的市場價格,如果每桶石油的價格跌到20美元,那麼生物柴油工業就像無風的帆船一樣不能運行了。
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