PDF《生物质能无处不在》

2013 年4月26 日 星期五 主编: 魏刚 副主编: 童岱 编辑: 胡珉琦 校对: 王心怡 Tel押(010)

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cn 姻本报记者 胡珉琦 到了

2050 年, 人们也许都能够住上一种藻 类发电建筑.如今, 西班牙工程公司 Arup 已经 在德国汉堡开始了他们的 试验 . 由于全球气候变暖, 环境压力加重, 传统矿 物燃料被视为终将被替代的污染能源,可再生 的生物质能成为了科学家争相研究的对象, 谁 最先找到突破性技术,谁就将真正改变未来的 能源格局. 全球首座藻类发电建筑开工 从德国汉堡这座 未来建筑 来看, 藻类被 装在正面长方形的遮阳板内,里面同时嵌有生 物反应器.由于暴露在阳光下, 藻类利用光合作 用就可以产生许多生物量和热量,也能再次转 化为电能,为建筑物提供所需的能源.因此, Arup 称它为 活的建筑 . 对大众而言,藻类似乎总也摆脱不了制造 水污染的形象, 可它摇身一变, 却成为了一种可 再生能源. 不必惊讶, 它与秸秆、 粪便、 垃圾、 有机废水 等一样, 是仅次于煤炭、 石油、 天然气的第四大 能源―― ―生物质能的载体,它们都可以利用自 身特殊的化合作用而产生电能. 其实,它们的特性与人们熟悉的矿物燃料 很相似, 比如, 最常见的就是通过燃烧能源林、 秸秆等, 将产生的热能最终转化成电能. 不过,与矿物燃料在燃烧过程中会排放出 二氧化碳气体正相反,其生产过程会吸收大量 二氧化碳, 因而是实足的低碳燃料. 而在生物质能的队伍中,藻类还是显得有 些与众不同. 藻类油脂成生物柴油 藻类是地球上最古老的植物, 至今已有

38 亿 年的历史, 它也是地球上最早吸收二氧化碳、 产生 氧气的植物, 世界上 50%的二氧化碳被藻类吸收, 50%的氧气由藻类释放, 是减碳的 资深物质 . 更重要的是, 藻类含有丰富的油脂. 利用光 合作用,藻类将二氧化碳转化为自身的生物质 从而固定碳元素,再通过一定的诱导反应使藻 类自身的碳物质转化为油脂,人们只需将藻类 细胞内的油脂运到细胞外, 进行提炼加工, 就能 制成生物柴油.要知道, 液体燃料是最容易储存 和运输的能源. 中国石油大学 (北京) 新能源研究中心特聘 教授傅鹏程告诉 《中国科学报》 记者, 藻类还是 一种很聪明的生命机体. 正常藻类的生长过程以生物量的积累为 主,藻的数量越积越多,可它们的含油量并不 高.一旦它们受到环境胁迫时,比如养分被切 断, 那么, 它们便开始转换生长模式, 从生长的 过程变成储能的过程,尽可能地把吸收到的养 分转化成油脂存起来.傅鹏程形容, 这就好比松 鼠存松果过冬一般.人们便可以利用藻类的这 个特性, 获取更多的生物柴油. 据国外研究显示,同样单位面积的油料作 物, 藻类的产油率百倍于普通油料作物.况且它 几乎在世界上任何有水的地方都能生长,生长 周期短而寿命长. 如果将来自矿物燃料发电厂的废气直接通入 微藻生产设备, 既能生产能源, 还能清洁空气.因此, 藻类是未来矿物燃料最完美的替代者之一. 不过, 目前, 藻类的筛选和培育, 尤其是光 合生化反应技术,并没有将藻类光合作用的转 化效率提升至可进行产业化发展的水平. 傅鹏程在夏威夷大学工作时,曾参与过美 国国防部一个关于藻类发电应用的研究项目. 研究者设想,在美国位于印度洋中央的一个军 事基地上培育藻类, 作为基地的能源补给, 因为 当地的气候条件非常适宜养殖藻类.遗憾的是, 该想法最终也没有实现. 叶绿素让植物也带电 不知你是否听说过一种神奇的树,它们生 长在印度, 如果人们不小心碰到它的枝条, 立刻 就会产生像触电一样的难受感觉.也就是说, 这 种树自身就有发电和蓄电的本领. 更有意思的是,人们发现它的蓄电量还会 随着时间的不同而发生变化,中午带的电量最 多, 晚上带的电量最少.因此, 有人推测, 这可能 与阳光有关. 事实上, 科学家已经发现, 因为光合作用和 叶绿素的存在, 理论上, 植物内部本身就有电流 经过, 也就是说, 它们可以直接用来发电. 当植物在进行光合作用时, 叶绿素不但能把 水分解为氢和氧,而且还能把氢分解为带正负电 荷的粒子,也就是说,植物细胞内存在电子传递 链.如果人为设置一个电容,让植物释放电子流 出, 向阳极运动, 就能产生电能. 傅鹏程解释. 理论上, 人们在植物盆栽中设置一些电极, 就可以及时搜集植物在进行光合作用时产生的 电量. 至于哪类植物更适合用来发电,英国剑桥 大学的研究人员认为对生长环境要求不高, 生 长迅速的蕨类植物、 藻类植物, 甚至更原始的苔 藓植物应该是不错的选择,法国的科学家则把 目光对准了可以长到

3 米多高的菊科植物. 不过, 傅鹏程告诉 《中国科学报》 记者, 目前, 植物自身能产生的电量实在太微弱了, 微弱 到人们用手根本触摸不到,这是因为光合作用 的转化效率还很低. 有人说,每片叶片的面积虽小,叶绿素有 限, 但如果就整棵树的叶片面积而言, 叶绿体的 总量也是可观的. 可他指出, 每一个植物体, 甚至每一片叶子 内的电流方向都是不同的,要让整棵树产生的 电流最终都汇集到同一点还很难实现. 此前,韩国延世大学和斯坦福大学的科学 家开发出了一种新型灯具,该灯采用直径仅为

30 纳米的电极和其他器件,利用藻细胞中的叶 绿体获得电流来驱动灯泡.可包括设计师在内 的很多人都认为,这款灯在

2035 年投入量产可 能比较现实. 细菌电池可藏人体内 如果说,植物利用光合作用发电的效率还 着实不能令人满意, 那么, 不需要阳光, 就能直 接将体内的化学能转换成电能的微生物就显得 更靠谱些. 早在

1910 年,英国植物学家马克 ・ 皮特首 先发现有几种细菌的培养液能够产生电流.傅 鹏程解释, 细菌发电的原理与植物电相似, 只是 它们的能量来源不同.微生物跟人一样, 利用有 机物作为碳源, 尤其是它们最喜欢的葡萄糖, 经 过吸收、 降解, 转变成能量. 马萨诸塞州立大学的斯瓦德斯 ・ 查德乌里 和德里克 ・ 拉威莱曾制作出一个细菌发电的原 型机.那是一个有两个封闭空间的容器, 每个空 间内都有一个石墨电极.其中一个空间内放有 一种地下细菌, 它们在葡萄糖溶液中游动, 在产 生化学反应后分解为二氧化碳和电子,而电子 被传输到附近的阳极,然后又通过外电路传送 到另一块电极, 形成电流.

2012 年1月,美国宇航局甚至开始了一项 关于微型行星探索机器人的细菌供电技术的初 步研究. 目前,这类微生物燃料电池发电的基质主 要是含有大量有机物的工业和生活污水, 不过, 科学家发现,我们的人体同样可以成为微生物 发电的基质. 众所周知, 人体的肠道内存在着大量菌群, 一天三餐可以源源不断为其提供有机物, 因此, 它们正是具有产电能力的微生物. 而利用人体微生物发电,人们最先想到的 供电对象恐怕就是心脏起搏器. 心脏起搏器的电池寿命决定了工作时长, 只要人还活着, 电池却消耗殆尽了, 就不得不进 行额外的手术更换电池.人体微生物发电恰恰 可以弥补现有心脏起搏器电池的最大缺陷, 因为, 它的供电期限与人的寿命是一致的. 不过, 在傅鹏程看来, 与成熟的发电技术相 比, 细菌的产电效率依然太低, 几乎不到 10%. 此外, 电池的生产成本也非常高, 性价比差, 因此, 该技术同样还无法达到资本投资的价值, 自 然还不能作为直接的能源来使用. 能源转化效率成最大瓶颈 由于二氧化碳和其他温室气体的逐年增 多,全球气候变暖导致全球气温显著上升.因此,人们寄希望于光合技术和生物技术产品能 够降低二氧化碳排放,从而减缓地球变暖.但是, 诺贝尔化学奖获得者、 德国马普生物物理研 究所所长 Hartmut Michel 的观点是: 不能. 国家发改委能源研究所研究员姜克隽告 诉 《中国科学报》 记者, 理由很简单, 因为, 当 前光合作用的转化效率太低, 储能又成为一大 难题. 他表示, 即使光伏电池在国内受到不少争议, 它的太阳能平均转化效率最好能达到 16%~17%. 生物质直接将内在化学能转化成电能的效率 只有在高于该水平的前提下,才有可能进行应 用推广. 据他透露,美国已经研发成功能将光伏转 换效率提升至 40%的光伏电池. 那些听起来令 人兴奋的新能源, 只有突破性技术得以实现, 才 有可能真正改变未来的能源格局.现阶段, 它们 还依赖于基础性研究的进展. 垂直 森林 植被在现代化的都市生活中越来越成为了 稀缺资源.不过, 在米兰, 一座号称 垂直森林 的 住宅楼马上就要诞生了, 经过特殊设计的阳台可 用来 种植 多种树木、 灌木或花草, 预计在年底 正式建成之日,将会有

900 棵大树、

5000 丛灌木 以及 1.1 万余种花草在这个钢筋混凝土 树干 上 繁荣生长. 梭型照相机 即便有翻转屏,使用单反或普通相机来拍摄 影像也是难上加难. 这款新型相机呈梭形, 人们可 将它捧于掌心, 再配合翻转屏, 轻轻松松就能拍出 清晰、 稳定的画质.此外, 人性化的对焦环与快门 按钮操作起来亦很方便, 左右手都可以使用. 带触摸屏的书本 纸张和其他物体可以通过像用触摸屏一样 来进行触摸操作了.该技术先是用摄像头测量现 实世界物体的形状, 然后自动调整摄像头的焦距 来精确识别物体以配合投影仪的投影.用户可以 在摄像头下用手指选取纸上、 书上的文字, 这些 文字被识别后会生成文本文件存储在电脑中, 还 可与纸上内容进行互动. 太阳能板泡沫玩具车 众所周知,电动玩具对电池的消耗极大, 如 果我们在玩具上配备一块多晶硅太阳能电池板, 情况就不一样了.再加上是泡沫材质,碰撞、 摔打、 弯折都不会对其产生破坏性影响.不过, 遇到 阴天或没有阳光时, 小车便会自动 抛锚 , 孩子 们只能乖乖在家里呆着了. 竹片椅 你相信

16 张厚 0.9 毫米的竹板可以做成一 把牢靠的椅子吗?没错, 它们由若干超薄竹片交 错黏合而成, 椅子的强度与韧性足以支撑人的重 量.更有趣的是, 长度不一的竹板两段对齐固定 后, 中间自然鼓起的拱形会为使用者带去意想不 到的减震缓压效果. 袖珍咖啡机 昂贵的设备费用与复杂的操作, 爱喝咖啡的 朋友是否也因此放弃购入一台咖啡机.如今, 一 款边长

15 厘米左右、 重1.1 千克的小型咖啡机出 现了, 它不仅十分便携, 而且无需电池或电源, 你 要做的仅仅是将热水与咖啡粉倒入其中, 它便会 通过杠杆控制水温、 压强、 流速等. 水里藏的、 树上长的、 肚里装的皆可发电―― ― 生物质能无处不在 姻罗胜联 我国自

1980 年以来便陆续加入了多项野生 动物保护的国际公约, 但目前, 我国的野生动物 保护水平与法律实践却难以达到这些国际公约 的要求.

2003 年, 非典暴发后, 公众舆论强烈要求修 改野生动物保护法, 对伤害、 杀戮和吃用野生动 物的行为制定处罚量刑标准, 要求严格禁止商业 利用野生动物, 增加保护野生动物栖息地等实质 性规定. 全国人民代表大会常务委员会于

2004 年8月28 日通过了对该法的修正案.但最终, 只有第 二十六条第二款获得技术性修改.主管部门和商 业利用野生动物行业站到一起, 造成法律修改幅 度过小, 导致极端追求经济利益的残酷行为在社 会中膨胀. 如今, 活熊取胆, 虎骨入药, 活剥狐狸、 貉、 貂 等动物皮毛的做法, 愈演愈烈, 已为全球侧目.因此, 《野生动物保护法》 修改工作应尽快纳入全国 人大立法修法工作日程. 首先, 要求将我国野生动物保护法第一条修 改为 为保护野生动物, 维护生物多样性及生态 平衡, 制定本法 .去掉现行法律第一条中 合理 利用野生动物资源 内容.因为, 合理利用 内涵 模糊, 将野生动物定位为 资源 , 侧重于利用价 值, 有违 保护 本意. 更何况, 现行条款, 一方面禁止出售、 收购国家 重点保护野生动物或者其产品, 但同时, 又允许在 行政许可的形式下, 利用国家一级保护动物野生动 物及其产品.所谓的规范野生动物资源的行为, 最 终反而成为了变相伤害野生动物的鼓........