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海洋生物质能具有巨大潜力

日期:2021-04-07    来源:贤集网

国际新能源网

2021
04/07
17:25
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关键词: 生物燃料 乙醇 生物原油 海洋生物质能

巨型海带是世界上最大的海藻物种,也是制造生物燃料的潜在巨大来源。在最近的一项研究中,实验人员测试了一种新的海藻生长策略,该策略可使大规模连续生产海藻燃料成为可能。技术关键是,将海带种群移动到近地表水以获取阳光,然后下移到较暗的水域以获取营养。

与当今的能源作物(例如玉米和大豆)不同,种植海带不需要土地、淡水或肥料。在理想条件下,巨型海带每天可以生长超过一英尺。

海带通常生长在海岸附近的浅水区,并且仅在阳光和营养都丰富的地方才能繁衍生息。面临的挑战是:海洋的日照层向下延伸至海面以下665英尺(200米)或更短,但该区域通常没有足够的养分来支撑海带的生长。

全年大部分开放海表营养不足。在沿海地区,上升流(深水上升到地面,带来营养)是季节性的。另一方面,较深的水域营养丰富,但缺乏阳光。

研究表明,当我们在30英尺(9米)和262英尺(80米)的海水深度之间循环时,海带承受了水压的每日变化。我们种植的海带从更深的黑暗环境中获取了足够的营养,其生长量是我们移植到沿海沿海海带栖息地的海带的四倍。

用玉米和大豆等陆生作物生产生物燃料与农田和淡水的其他用途竞争。使用海洋植物可以更加可持续,高效和可扩展。

海洋生物质可以转化为多种能源,包括乙醇,以替代目前在美国混入汽油中的玉米衍生添加剂, 也许最吸引人的最终产品是生物原油—来自有机材料的石油。生物原油是通过称为水热液化的过程生产的,该过程利用温度和压力将藻类等材料转化为油。

这些油可以在现有的炼油厂中加工成卡车和飞机用的生物基燃料。用电运行这些长距离运输模式尚不可行,因为它们将需要大量的电池。

根据计算,要生产足够的海带来为整个美国交通运输业提供动力,就只需要使用美国专属经济区的一小部分,即距海岸线200海里的海域。

USC箭牌研究所和Marine BioEnergy Inc.合作,由美国能源部的ARPA-E MARINER(启发性新型能源研究)项目资助。研究团队包括生物学家、海洋学家和工程师、与潜水员、船只操作员、研究技术人员和学生一起工作。

通过将海带连接到由团队工程师设计的称为“海带升降机”的开阔海洋结构上,测试了海带对深度循环的生物学反应。该电梯停靠在加利福尼亚州卡塔利娜岛上的南加州大学箭牌海洋科学中心附近。太阳能绞车每天都会升降,以使海带在深水和浅水之间循环。

对35种海藻幼体进行了深度循环,历时三个月,然后在附近的健康海藻床上种植了第二套海藻进行比较。这是研究物理深度循环对海带生物学影响的首次尝试。先前的研究主要集中在将深层营养丰富的水人工泵送到地表。

结果表明,深度循环是生物学上可行的培养策略。现在要分析可以提高产量的因素,包括时间、水深和海带遗传学。

许多未知数需要进一步研究,包括许可和管理海带养殖场的过程,以及大规模养殖海带可能产生意想不到的生态后果的可能性。海洋生物质能具有巨大的潜力,可以帮助应对21世纪的可持续发展挑战。

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