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未來，水藻可被用來將電廠的二氧化碳轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)生物燃料的原料。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，西門子研究人員正在探索脈沖電場(chǎng)和磁性技術(shù)等各類過濾技術(shù)。

澳大利亞昆士蘭大學(xué)的研究人員基本用不著除藻。與許多園藝師不同，他們非常自豪他們露天水池里的水呈現(xiàn)深綠色。這是因?yàn)檫@里的水藻*是有益的。他們利用光合作用從空氣中去除二氧化碳并生成生物質(zhì)：油、脂和蛋白質(zhì)，它們可以轉(zhuǎn)換為生物燃料、動(dòng)物飼料或藥品。“如果向它們供應(yīng)富含二氧化碳的電廠煙氣，它們每公頃每年可吸收二氧化碳120噸。”位于德國愛爾蘭根的西門子中央研究院的化學(xué)家Manfred Baldauf博士說道。中歐的森林每公頃差不多可吸收二氧化碳10噸，即使是迅速生長的中國芒每公頃也只能吸收大約50噸溫室氣體。這并不是水藻養(yǎng)殖場(chǎng)只需要相對(duì)少量耕地的原因。這種養(yǎng)殖場(chǎng)還可設(shè)在貧瘠的土地上，未來甚至可設(shè)在海洋或河流中。

西門子（以及其他方）正在為昆士蘭大學(xué)獲得政府資助的野外水藻養(yǎng)殖項(xiàng)目提供經(jīng)濟(jì)支持。公司還在自己的研究項(xiàng)目中研究借助水藻進(jìn)行的二氧化碳吸收利用，探索其他碳利用方法，比如利用二氧化碳和氫制備甲烷和甲醇。Baldauf及其團(tuán)隊(duì)設(shè)定了一個(gè)非常宏偉的目標(biāo)：開發(fā)能夠?qū)⒍趸嫁D(zhuǎn)化成環(huán)保產(chǎn)品的技術(shù)。

Baldauf無法預(yù)測(cè)水藻在其中扮演的角色。但是肯定的是如果沒有有效的技術(shù)，將無法實(shí)現(xiàn)突破。“現(xiàn)在的工藝釋放的二氧化碳比它們吸收的二氧化碳更多。”他解釋道。除了生物反應(yīng)器運(yùn)行之外，這是因?yàn)槭斋@和干燥流程會(huì)消耗大量的能源。

高頻交流技術(shù)被用于更有效地收獲吸收二氧化碳的綠藻。它可使水藻沉到水底。西門子研究員Manfred Baldauf正在試驗(yàn)這種新方法。

磁性方法。 解決方案也許指日可待。西門子研究人員正在研究兩種特別有效的收獲技術(shù)。當(dāng)前的方法是利用離心或過濾方式將水藻與水分離開來。但具有更高能效的方法是電穿孔。浸沒在富含水藻的水中的電極連通高頻交流電，摧毀能使水藻上浮的結(jié)構(gòu)。這樣，綠藻就沉向水底，上面的水能被抽回反應(yīng)器。“我們還在研究脈沖電場(chǎng)是否能引起水藻細(xì)胞壁破裂，”Baldauf說道。這是一個(gè)想要獲得的副作用，因?yàn)檫@有助于分離生物燃料原料——水藻油。

在另外一種收獲水藻的方法中，西門子研究人員將微米大小的磁性顆粒與水藻混合在一起，并使富含水藻的水通過旋轉(zhuǎn)的磁鼓。磁性顆粒與水藻粘附在一起，然后兩者一起被吸在磁體上。“但是，畢竟最后需要將水藻和磁性顆粒分離開來。我們正在試圖找出的分離方式。”Baldauf說道。并不是每種水藻都適合每種收獲方式。為了確定合適的種類，西門子研究人員正在與德國比勒菲爾德大學(xué)的科學(xué)家攜手合作。

西門子還與德國卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)合作，該校正在開發(fā)不同的生物反應(yīng)器，以降低水藻養(yǎng)殖成本。靠近水藻養(yǎng)殖場(chǎng)的工廠或電廠通過供應(yīng)包含二氧化碳和廢熱的煙氣，可幫助改善環(huán)境和經(jīng)濟(jì)。這可有利于干燥流程，并幫助在寒冷天氣保持理想的溫度。水藻最適宜的溫度是在20攝氏度至30攝氏度之間。

基于二氧化碳利用可能開發(fā)的是什么類型的最終產(chǎn)品？西門子研究人員傾向于生物燃料和動(dòng)物飼料。實(shí)際上，這兩種產(chǎn)品可以同時(shí)生產(chǎn)——生物燃料來自水藻油，動(dòng)物飼料來自殘?jiān)?。?shí)際上，利用水藻成分生產(chǎn)食品、藥品和化妝品已經(jīng)經(jīng)濟(jì)可行，因?yàn)檫@些產(chǎn)品的售價(jià)要比生物柴油高得多。“但是產(chǎn)量太小，難以吸收大量的二氧化碳。”Baldauf指出。

作為西門子二氧化碳回收項(xiàng)目的一部分，研究人員還在研究是否以及如何高效實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)“水熱碳化”。在這個(gè)過程中，收獲的水藻被加熱到近200攝氏度。得到的產(chǎn)品是碳元素，它可作為廢水凈化中的活性碳使用，或進(jìn)行處理。“這個(gè)過程的一大優(yōu)勢(shì)是使二氧化碳非常長時(shí)間的脫離循環(huán)。”Baldauf說道。

基于水藻的二氧化碳再循環(huán)也是西門子中央研究院中那些沒有參與二氧化碳回收項(xiàng)目的研究人員的目標(biāo)。比如，Maximilian Fleischer教授就在研究轉(zhuǎn)基因水藻細(xì)胞，他的工作得到了西門子醫(yī)療*技術(shù)官同時(shí)也是基因技術(shù)專家的Cord Stähler的支持。其目標(biāo)是利用超級(jí)細(xì)胞生產(chǎn)乙醇。比如，光合作用就被用于被稱之為藍(lán)細(xì)菌的藍(lán)藻將二氧化碳主要轉(zhuǎn)化為糖。一個(gè)額外的基因可確保糖在水藻細(xì)胞內(nèi)被轉(zhuǎn)化成乙醇。“我們想借此實(shí)現(xiàn)15%到20%的總體效率。”Stähler指出。

收獲混有磁性顆粒的水藻。

光合作用幕墻？ 如果低等級(jí)的水藻細(xì)胞能夠利用光合作用，那么高科技未來建筑呢？在此，空氣中的二氧化碳與水、陽光和合適的催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成甲醇和氧氣。“甲醇然后可用在燃料電池中，用來發(fā)電和提供熱量。”西門子中央研究院的Fleischer表示。在未來，裝滿水的反應(yīng)器面板通過玻璃隔絕太陽，并在后端配有可滲透二氧化碳的膜，這樣的反應(yīng)器可布滿整個(gè)建筑物的幕墻，實(shí)現(xiàn)類似樹一樣的光合作用。

但是在光合作用幕墻吸收大量二氧化碳之前，另一種技術(shù)可能取得了突破。“借助風(fēng)能或太陽能過剩電力利用二氧化碳和氫氣生產(chǎn)甲烷和甲醇在技術(shù)上已是可行的。”Baldauf說道。實(shí)際上，位于斯圖加特的初創(chuàng)企業(yè)Solarfuel計(jì)劃于2013年在一家奧迪工廠推出*套這樣的系統(tǒng)。

西門子正在開發(fā)一種特別有效的動(dòng)態(tài)電解槽，用于氫氣生產(chǎn)。在這方面，化工公司和項(xiàng)目合作伙伴拜耳公司正在研究利用氫氣和二氧化碳生產(chǎn)聚亞安酯，聚亞安酯是泡沫、塑料和油漆的重要原材料。

科學(xué)家是否能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為可盈利的量產(chǎn)原材料目前尚不清楚。但是已經(jīng)出現(xiàn)了相應(yīng)的積極跡象。利用二氧化碳生成的水藻產(chǎn)品已經(jīng)有潛在買主。據(jù)Baldauf透露，表示出興趣的公司包括EADS、Neste Oil、航空公司和飼養(yǎng)場(chǎng)。