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藻类:气候危机的单细胞救星

 

海洋藻类能否可持续地更新破坏性气候的行为?©2018彭博财经有限公司

康奈尔大学(Cornell University)的一个科学家团队着手从藻类中生产碳中和燃料,他们发现了一个他们认为“可行的”、有利可图的系统,不仅能使交通部门的碳负增长,还能减轻森林、淡水和海洋渔业的压力。

而且,他们说,这会赚钱。

康奈尔大学海洋学家查尔斯·格林(Charles Greene)领导着两个研究海洋藻类的协会,他说:“我们从事这项研究不是为了种植藻类和赚钱。”“有很多小公司种植藻类,生产某种利基产品,并从中赚了很多钱。但我们进入这个领域是因为我们真的对解决气候问题很感兴趣。”

科学家们已经就他们的发现发表了许多论文,但即将发表的一篇肯定会很出色。

“这就是我们现在正在研究的论文:基本上,我们认为扩大海洋微藻产业可以盈利——这是一个非常重要的术语,盈利——满足全球对动物饲料蛋白、植物油和液体运输燃料的预期需求。”

在最近一次访问斯坦福大学时,格林概述了他与包括康奈尔大学访问学者马克·亨特利在内的同事共同开发的一个系统。如果在全球范围内推广,该系统有望带来一系列惊人的共同利益,包括:

•全球淡水消耗减少18%,

•腾出280万平方公里的农田用于造林,

•减少对野生鱼类的需求34%(目前用于鱼粉的部分),

•还有可能帮助养活95亿人。

你可以这样想:亚马逊雨林不再有砍伐大豆的压力,印尼也不再有砍伐棕榈油的压力。到2040年,我们实际上可以每年减少130亿吨二氧化碳的排放,这大约是我们目前二氧化碳排放量的三分之一。这就是我们参与其中的原因,我们真的很兴奋,因为这是可行的。”

格林描述了斯坦福大学的这一系统,从清洁交通开始:

电气化你所能做的

该团队预计,将尽可能多的交通工具电气化,尤其是轻型车辆,当然还将清理电力行业。

格林说:“首先,我们假设到2040年轻型汽车将实现电气化。“现在人们可以争论这是否会发生,但这是可行的。但是我们仍然需要液体燃料来满足交通部门的其他需求。”

飞机、轮船、火车、卡车、重型机械等这些部件的清理难度更大。他说:“目前我们还没有看到避免使用液体燃料的方法,但是事情已经发生了,所以你不能肯定未来会发生什么。但无论如何,我们都要面对这样一个事实:未来我们可能需要液体燃料。”

剩下的用藻类作为燃料

“我们如何能继续使用液态碳氢化合物燃料,并成为有效的净负?”所以这就是藻类的来源。”

海藻生长在海水中,所以它们不会争夺淡水。而且它们在非耕地上生长得最好,所以它们不会争夺耕地。格林说,这种藻类在世界上干旱的亚热带地区生长得最好。“这些都是沙漠。”

康奈尔大学研究人员对生长在世界沙漠中的海藻的设想。

康奈尔大学研究人员对生长在世界沙漠中的海藻的设想。康奈尔大学

喂藻类吸收二氧化碳

藻类需要多余的二氧化碳来优化它们的生产力(据能源部估计,这可能比通常用作燃料的陆地植物高出100倍)。

长期以来,发电厂一直被认为是捕获二氧化碳的来源,但如果碳来自化石燃料燃烧,那么这样的系统就不是碳中性的。所以二氧化碳应该来自于直接空气捕捉。这听起来昂贵。美国前能源部长莫尼兹(Ernest Moniz)估计,每吨碳排放成本约为1,000美元,远远高于每吨碳排放带来的40至50美元的社会影响。但格林正在与全球恒温器公司合作,这家碳捕捉公司声称已经将价格降低到每吨100美元,并将自己定位为“唯一一家可以在任何地方经济地捕获二氧化碳的公司——直接从空气中,以及从工业烟囱中。”

如果这个梦想成为现实,化石碳将从方程式中消失。碳从尾管、喷气发动机或轮船的烟囱中释放出来,只不过是返回到大气中的碳。这是碳中立。下一步使系统碳负:

销售副产品

一旦被捕获,二氧化碳可以被用于一系列产品,包括建筑材料、水泥、化学制品、塑料、网格电池等。格林预计,这种方式将消耗80%的二氧化碳,而只向藻类输送20%。一旦被藻类消耗,这些碳就可以在化石燃料使用的任何地方用于生物石油。

“如果你生产其他寿命更长的生物石油产品,比如塑料,并可能在人造环境中使用这些产品,那么你就有潜力将这些碳储存在这些寿命更长的产品中

材料,本质上是隔离它,”格林说。“所以它实际上变成了负的碳。”

这种藻类还可以生产乙醇、鱼类和牲畜饲料以及人类食品等畅销产品。根据格林的计算,一个能够满足世界对液体燃料需求的系统足够大——多亏了藻类旺盛的生产力——产生的蛋白质是全球大豆年产量的十倍。

“到本世纪中叶,我们将用这种方法生产出养活95亿人的蛋白质。”

格林、亨特利和他们的同事开始着手解决一个燃料问题,但发现了一个意想不到的机会:

格林说:“如果你只是种植海藻作为燃料,你知道,最好的情况是,如果一切进展顺利,最终价格大约是每加仑10美元。”“那时我们说,‘好吧,我们无法与化石燃料竞争。美国能源部的目标是培育藻类,并试图将价格提高到每加仑5美元,但我认为这不会发生。但是如果你有这些其他的副产品,你知道,我们已经做了计算,你基本上可以放弃燃料,因为你赚了这么多钱。”

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