1 N4 g4 a9 A- C4 g. I5 Q 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。
2 t2 ?' c: ^/ E+ _3 S$ w 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。
9 z& t% Y5 n: Z3 F1 g 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+ p$ P4 n8 \% L2 b! @
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]。 3 v8 m- h9 v( _% K8 k: a) ]* v
- D, C' M( I* t3 i; `! z9 i 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]。6 m3 ~6 e4 F7 {8 i {
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图2:海藻生物质能电场示意图 ) F+ z) e& s! M* U4 l7 Y
参考出处: 4 F( a/ {& k) j
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