藻类如何为飞机提供燃料、饲养牲畜和对抗气候变化

绿色出行

埃克森美孚公司 刚刚否决了一项股东决议,该决议本将迫使该公司报告气候变化政策将如何影响其业务。该公司目前仍主要致力于化石燃料,但埃克森美孚也在进行风险对冲,投资了一系列可能取代石油的突破性绿色技术——包括,你相信与否,藻类

藻类像植物一样吸收大气中的二氧化碳。它们可以在咸水和废水环境中生存,从而为人类节约淡水资源。它们可以种植在贫瘠土地地区的浅池中,并在此建造和维护。它们生长迅速,仅需少量化肥,且无需农药。

至关重要的是,藻类可以为其他能源提供气候友好型替代品,无论是用于为飞机提供动力还是喂养牲畜。

microalgae
微藻特写照片来源:NEON ja,由Richard Bartz着色,CC BY-SA 2.5,来自Wikimedia Commons

藻类可以为汽车、船舶和飞机提供动力

微藻,一种微小的藻类,可以像玉米、甘蔗和高粱一样被制成生物燃料。它几乎是碳中性的,这意味着它对大气几乎不会增加额外的碳。在光合作用过程中,藻类将大气中的二氧化碳固定成燃料。燃烧这些燃料时,储存的碳又会返回大气。

旧金山生物技术公司Solazyme生产的藻类基柴油可用于汽车、卡车和海军舰艇。Solazyme还生产一种藻类基航空燃料,根据该公司网站的说法,这种燃料承诺比传统燃料具有更远的航程、更低的排放和更低的维护成本。

这一点很重要,因为航空燃料仍然是 碳污染的一个巨大来源。很快,藻类的成本将足以与化石燃料竞争。波音公司目前正与日本航空公司和日本政府合作,为2020年东京奥运会提供 藻类燃料航班

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微藻养殖场。椭圆形的水池称为跑道。Cyanotech

藻类可以喂养动物(和人)

一旦从微藻中提取出制造生物燃料所需的油脂,生产者就会剩下富含蛋白质和碳水化合物的副产品。该物质可以干燥并制成牲畜饲料,取代大豆,成为鸡、牛和猪的蛋白质来源。这将减轻对耕地的需求,这一点至关重要。在未来几十年里,全球人口将突破90亿大关,而气候变化正使肥沃地区变得干旱贫瘠。

一项 2015年的研究表明,牛可以接受高达45%的藻粉饮食。从观察它们大快朵颐的样子来看,牛并不介意这种味道,而且藻类也没有损害动物的健康或影响肉的风味。

奥地利国际应用系统分析研究所的研究员Brian Walsh及其同事 模拟了 用藻类替代美国35%的动物饲料的效果。此举将释放数百万英亩的农田,这些农田可以转化为森林或用于种植生物燃料——这两者都有助于应对气候变化。

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微藻可以在管状生物反应器中培养,这些透明的管道允许藻类收集阳光进行光合作用。作者:IGV Biotech [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)],来自Wikimedia Commons

人类也可以“绕过中间商”(牲畜),将藻类转化为蛋白质补充剂。同样,用于生物燃料的藻类中的油性成分也可以转化为黄油、食用油和蛋黄的替代品。Solazyme生产的黄油替代品比真正的黄油含有更少的饱和脂肪。以AlgaVia品牌销售的脂质粉末可用于面包、意面酱和各种烘焙甜点。

不久的将来,藻类食品可能便宜到足以与鸡蛋、牛奶和植物油竞争。在一定程度上,藻类取代动物产品和棕榈油将有利于气候。畜牧业是 碳污染的一个巨大来源,其中很大一部分来自牛和其他大型哺乳动物呼出的具有温室效应的甲烷。棕榈油正在导致马来西亚和印度尼西亚的森林砍伐,当地种植者正在烧毁森林以清理土地用于种植棕榈树。

A scientist examines a microalgae culture.
一名科学家正在检查微藻培养物 CSIRO [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)],来自Wikimedia Commons

藻类仍面临许多障碍

由于规模方面的原因,藻类目前成本仍然很高。

  1. 藻类需要大量二氧化碳。 藻类无法足够快地捕获二氧化碳以支持大规模商业运营。一种解决方案是将藻类养殖场建在二氧化碳丰富的地区附近,例如燃煤发电厂。但由于这些地方 正在过时,生产商最好通过基因工程改造藻类品系,使其能更有效地吸收二氧化碳。

  2. 通过光合作用,藻类产生的用于制造生物燃料或黄油替代品的脂质数量并不多。 Solazyme等生产商通过在黑暗中培养藻类来抑制光合作用。种植者不是提供阳光和二氧化碳,而是给藻类喂糖,糖会被转化为油。这抵消了藻类的许多环境效益,因为用于喂养藻类的甘蔗、玉米或甜菜需要土地、水和能源来生产。加州大学洛杉矶分校的生物分子工程师James Liao 表示,生产商不应在黑暗的发酵罐中培养富含脂质的藻类,而应培养富含蛋白质的光合藻类,然后将其喂给产生乙醇的微生物。

  3. 生产者缺乏制度性知识。 人类自文明诞生以来一直在采集植物。藻类代表着一片新的领域,科学家和生产者仍在试验生长、收获和加工藻类的最佳方法,并努力实现规模经济。

一旦种植者克服了藻类生长方面的技术挑战,它就可能成为从食物到飞行的各个领域的“游戏规则改变者”,赋予“绿色出行”一词新的含义。

Jeremy Deaton 撰写关于气候与能源的科学、政策和政治文章,供 Nexus Media 使用。您可以在 @deaton_jeremy 关注他。

 

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