研究表明海洋生物燃料的潜力巨大

  几年来,为汽车,喷气式飞机,轮船和大型卡车提供动力的生物燃料主要来自玉米和其他大量生产的农作物。不过,南加州大学的研究人员已经将目光投向了海洋,寻找一种甚至更好的生物燃料作物:海藻。

  位于圣卡塔琳娜岛的USC箭牌环境研究所的科学家与私营企业合作,报告说,加利福尼亚海岸的一种新的水产养殖技术极大地提高了海带的生长,其生物量是自然过程的四倍。该技术采用了一种称为“海带升降机”的装置,该装置通过将青铜色浮藻升高和降低至不同深度来优化其生长。

研究表明海洋生物燃料的潜力巨大

  该小组最新发表的发现表明,可能有可能利用开阔海域种植海带作物以生产低碳生物燃料,这与使用土地来收获玉米和甘蔗等燃料原料的方式类似,并且对环境的不利影响可能会更少。

  美国国家研究委员会(National Research Council)指出,利用玉米和大豆等原料生产生物燃料会加剧水污染。农民在农作物上使用农药和化肥,最终会污染溪流,河流和湖泊。尽管存在明显的弊端,但该国7%的运输燃料仍来自主要粮食作物。几乎所有都是基于玉米的乙醇。

  该研究的相应作者黛安·扬·金说:“开辟新的途径来制造生物燃料需要证明新方法和原料有效。这项在南加州海岸的实验是重要的一步,因为它证明了海带可以被管理以最大化生长。” USC箭牌研究所特殊项目副主任,USC Dornsife文理学院的环境研究教授。

  该研究于2月19日发表在《可再生能源与可持续能源评论》杂志上。作者包括位于箭牌研究所的USC Dornsife的研究人员,以及位于加利福尼亚州拉卡纳达市的Marine BioEnergy,Inc.公司的研究人员,他们设计并构建了用于该研究的实验系统,目前正在为开放式实验室设计该技术。海带养殖场。

  虽然并非没有障碍,但海带作为生物燃料作物显示出巨大的希望。

  政府和工业界认为,新一代的气候友好型生物燃料有望减少二氧化碳的净排放量并减少对外国石油的依赖。新的生物燃料可以补充或替代汽油,柴油,喷气燃料和天然气。

  如果海藻能够发挥其潜力,那么与两个常见的生物燃料作物(玉米,油菜,大豆和柳枝switch)相比,海带是一种更具吸引力的选择,这有两个重要原因。其一,海洋作物不争夺淡水,农田或人工肥料。其次,边际土地被种植时,海洋农业不会威胁到重要的栖息地。

  科学家的研究重点是巨型海藻,Macrocystis pyrifera,这种海藻在加州海岸和其他地方形成雄伟的水下森林,并在密密的垫子上冲刷到海滩上。海带是自然界中生长最快的植物之一,其生命周期已广为人知,使其易于栽培。

  但是养殖海带需要克服一些障碍。为了使海藻壮成长,必须将海藻锚定在基质上,并且只能在被约60英尺深的阳光浸透的水中生长。但是在开阔的海洋中,阳光照射下的表层缺乏深层水中可用的营养。

  为了使该生态系统中的生长最大化,科学家们必须弄清楚如何让海带立足,立足于阳光直射,并获取丰富的养分。他们必须看海带是否能在海底深处生存。因此,海洋生物能源公司(Marine BioEnergy)发明了海带深度循环的概念,USC箭牌公司的科学家进行了生物和海洋学试验。

  海带升降机由玻璃纤维管和不锈钢电缆组成,它们在开阔的海洋中支撑着海带。将幼小海带固定在水平梁上,然后使用自动绞盘在水柱中升高和降低整个结构。

  从2019年开始,研究潜水员从野外收集海带,将其粘贴到海带电梯上,然后将其部署在靠近箭牌海洋油田站的卡塔利娜岛西北海岸。每天约100天,电梯将白天将海带升高到接近地面的位置,以便吸收海藻的阳光,然后在晚上将其降低至约260英尺,从而可以吸收更深水中的硝酸盐和磷酸盐。同时,研究人员不断检查水的状况和温度,同时将海带与自然条件下饲养的对照组进行比较。

  金说:“我们发现深度循环海带的生长速度快于海带对照组,其产量是生物量的四倍。”

  推动开发新一代生物燃料

  在实验之前,还不清楚海带能否有效吸收深,冷和黑暗环境中的营养。硝酸盐是植物和藻类的一个很大的限制因素,但是研究表明,海带在夜间放到深水中时发现了生长所需的一切。同样重要的是,海带能够承受更大的水下压力。

  Marine BioEnergy联合创始人兼首席工程师Brian Wilcox表示:“好消息是,无需使用新技术,即可使用现成的产品组装农场系统。一旦实施,深度循环农场可能会带来新的方式全年生产负担得起的碳中和燃料。”

  海洋生物能源公司的联合创始人兼总裁辛迪·威尔科克斯(Cindy Wilcox)估计,将需要犹他州大小的海洋来制造足够的海带生物燃料,以替代美国每年消耗的10%的液态石油。一个犹他州仅占太平洋总量的0.13%。

  开发新一代生物燃料一直是加利福尼亚和联邦政府的优先事项。美国能源部高级研究计划署-能源部门投资2200万美元,以增加用于生物燃料生产的海洋原料,其中包括200万美元用于进行海带升降机研究。能源部的一项研究每年要定位10亿吨生物燃料原料。海洋生物能源公司的辛迪·威尔科克斯(Cindy Wilcox)说,加利福尼亚,夏威夷和阿拉斯加之间的海洋可能有助于实现这一目标,从而使美国成为这一新能源技术的领导者。

侵权请联系作者。发布者:admin,转转请注明出处:/kexue/251.html

联系我们

888-800-8888

在线咨询:点击这里给我发消息

邮件:admin@example.com

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

关注微信