6 x$ o* f, g7 g5 h5 Z 据英国能源研究中心报道,石油的产量将在2030年达到高峰,之后会逐年下降。为应对能源转型,人类正在积极开发利用新能源。目前的可再生新能源主要基于太阳能、风能,以及潜在开发的潮汐能、波浪能等。本台介绍一种有趣的海洋能——海洋生物发电,海洋生物发电技术有望在未来成为一种重要的可再生能源解决方案,助力全球能源转型和可持续发展。
' x4 R3 s p4 d! w, F 海洋生物发电利用微生物燃料电池(MFC)或海洋生物质等技术从海洋生态系统中提取电能。这项新兴技术具有可再生、低碳排放的优点。其应用方向主要包括,微生物燃料电池、海藻生物质能等方面。
6 m* q4 u% }9 D+ Y 1)海洋微生物燃料电池 (Marine Microbial Fuel Cells) 利用微生物将有机物质转化为电能。例如一种革兰氏阴性海洋细菌Shewnella
+ G; h o; Q+ G' O t w0 V, y" Q5 y' D oneidensis可以利用多种生长原料作为呼吸底物,在呼吸作用过程中产生大量电子并可被细胞膜蛋白传递到细胞外。在微生物燃料电池体系中,微生物是作为阳极 (Anode) 产生电子(见图1)。在海洋中,很多产电微生物生活在海底淤泥中,因此在设计电子流动体系时可以考虑直接以海底淤泥作为电池阳极[1]。 0 n! i0 l* h E3 k) q2 E6 d
 9 p" W7 U( a2 L Y
图1:微生物燃料电池示意图 2)生物质能是地球上最普遍的一种可再生能源,其是通过光合作用,将太阳能以化学能的形式储存在生物体内。我国的渤海、黄海、东海、南海,按自然疆界可达473万平方公里,向外海延伸至国际公共海域,蕴含着可供开发的海量的生物燃料资源。海洋微藻作为新型能源具有诸多优势:生长周期短,光合效率高。微藻是光合效率最高的光合生物之一;微藻具有盐碱适应能力,可利用海水、地下卤水等在滩涂、盐碱地进行大规模培养,无需占用农业用地,也不消耗淡水资源;而且利用封闭式光生物反应器培养藻,其养殖过程可以实现自动化控制。大量积累脂质,可高效生产生物燃油;一些产油微藻的脂肪总量可达湿重的50%~90%,有望成为最有前景的生物燃油来源[2]。" a" I& i& a6 v& \
 4 w; f, r& f H' J+ R; G& K9 r: p
图2:海藻生物质能电场示意图 $ v9 }" s1 ^! J) A! a. B
参考出处:
! Y9 |5 D1 x1 H, A" Q* m9 a' C 1. Waste-Derived" o. H- v& C! N A W5 n
Bioenergy Production from Marine Environments, in Marine Bioenergy. 2015. p. 600-615. 3 A) x% N. Q$ K: ]1 E' K2 M' V
2. Ullah, K., et
2 c6 m) A. z. f1 g& |" J al., Algal biomass as a global source of
. K2 Q1 q; D/ E% F% o8 Y3 h transport fuels: Overview and development perspectives. Progress in Natural
4 C" ?' i! c) z8 a7 p Science: Materials International, 2014. 24(4):
( P! E! i Z' ]( v p. 329-339.4 t8 J4 w3 }0 Z
- O9 V9 j. @# G6 T x4 y2 j, F
- g2 U& W5 v+ H
8 D, `6 O. n2 }' Q+ B3 C& I# B8 p$ [; G5 |; j# ~) _: n
|