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美英大規模種海藻,被稱為地球瑞士軍刀,海藻有望替代化石燃料?

作者:飛哥聊科學

美國、英國和印度正在興起大範圍的海藻種植,不僅是因為海藻生長速度快、相對容易種植且營養豐富,在世界許多地方已經成為重要的食物,而且海藻還可能成為一種能源,為汽車和飛機提供動力。

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海藻種植的興起

海藻不僅是一些國家和地區的食物來源,也是這些地方的生計來源,大面積種植海藻使它成為了全球快速增長的糧食來源之一,而且海藻除了作為食物,還有着多種潛在用途。比如它可以幫助恢複生态系統和幫助海洋去酸化。

有科學家稱海藻為應對氣候變化和地球挑戰的“瑞士軍刀”,地球目前面臨的挑戰之一是航空燃料的可持續來源。絕大多數飛機由化石燃料提供動力,占世界二氧化碳排放量的近百分之2.5,這個數字聽起來不大,但它是普通人類所能接觸到的最高碳排放的事情。

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一直以來,人們都在努力研究來自陸地作物的生物燃料,旨在用它們作為替代品去替代化學燃料,但是生物燃料自己本身也存在着可持續問題,例如土地和水的大量使用以及對生物多樣性的危害。

但是反觀海藻,海藻僅僅需要一小部分資源來生長,基本上海藻隻要有一個開闊的海域和大量陽光就可以生長,它們大量吸收海洋深處的養分,非常适合用作生物燃料,能為長途運輸提供的燃料數量将相當可觀。

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海藻如何作為新能源?

就像陸地上有亞馬孫森林、剛果森林和婆羅洲森林一樣,海洋也有它的“原始森林”。水下森林是由海藻形成的,海藻是藻類的一種,與其他植物一樣,海藻通過光合作用吸收太陽能和二氧化碳來生長。最大的能長到幾十米高,形成了森林冠層。

海藻作為一種生物質資源可以被轉化成多種新能源,包括生物燃料、生物氣體和生物電力。首先,海藻可以被轉化成生物燃料,如生物柴油和生物乙醇。在實驗中,科學家們發現,通過對海藻進行壓榨、酵母發酵等處理,可以将其中的碳水化合物轉化為乙醇。

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同時還可以提取出海藻中的油脂,制成生物柴油。其次,海藻可以通過生物氣化技術轉化為生物氣體,最常見的比如甲烷。或者海藻在經過幹燥和粉碎後,可以被放入生物氣化反應器中進行加熱和分解,産生甲烷等氣體。

最後,海藻還可以被用于生物電力的生産,這和海藻本身富含多種營養物質有關,将海藻放入生物反應器中進行微生物發酵,可以産生氫氣和甲烷等氣體,同時還能産生電力。總之,海藻可以通過多種方式被轉化為新能源,對于解決能源問題和環境問題都具有重要意義。

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海藻可以大緻被分為紅色、綠色和棕色,它們具有非常不同的特性,就像陸生植物一樣,取決于物種和它們生活的地方。除了作為能源,海藻還可以幫助解決一些其他類型的問題。比如減少奶牛和其他反刍動物的甲烷産量和捕獲并儲存二氧化碳。

作為食物,海藻可以增加食品中的蛋白質和營養素,在一些食物新療法中提供額外的健康益處。在廢水進行中,海藻還可以幫助吸收廢水中多餘的養分。在材料學方面,海藻可以創造新材料,如生物塑膠、包裝和紡織品。

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海藻的負面影響

盡管海藻有多種用處,而且可以占據多個市場,同時将其作為營養保健品、紡織品纖維和肥料來種植。但是在某些情況下,海藻生态系統産生的碳可能要比它們捕獲的要多,對于淨零來說,這可能是得不償失的。

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海藻在被當作新能源之前,最重要的用處是其海洋森林的特質帶來的碳捕捉作用,但是驗證海藻通過光合作用固定的二氧化碳是否可以長期鎖定是極其複雜的。物種和生态系統之間存在差異,必須要考慮到生活在海藻群落之上和周圍的各種生物的互相作用。

當周圍的沿海水域沖刷海藻冠層時,海水從更遠的海域帶來了大量的浮遊生物和其他有機物質。這為濾食動物提供了額外的食物,如海鞘、生活在海藻中的貝類,以及最終覆寫在許多海藻葉上的苔藓蟲。

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當這些生物消耗這些額外的食物供應時,除了吃海藻産生的二氧化碳外,它們還會呼出更多的二氧化碳。單獨來看,數量很小。但在生态系統規模上,它們的數量和過濾大量水的能力足以扭曲二氧化碳流入和流出之間的平衡。

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