美英大规模种海藻，被称为地球瑞士军刀，海藻有望替代化石燃料？ - 海洋生物燃料技术

张进国 · 发表于海洋科普 2024-6-2 12:22:06

美国、英国和印度正在兴起大范围的海藻种植，不仅是因为海藻生长速度快、相对容易种植且营养丰富，在世界许多地方已经成为重要的食物，而且海藻还可能成为一种能源，为汽车和飞机提供动力。

海藻种植的兴起

海藻不仅是一些国家和地区的食物来源，也是这些地方的生计来源，大面积种植海藻使它成为了全球快速增长的粮食来源之一，而且海藻除了作为食物，还有着多种潜在用途。比如它可以帮助恢复生态系统和帮助海洋去酸化。

有科学家称海藻为应对气候变化和地球挑战的“瑞士军刀”，地球目前面临的挑战之一是航空燃料的可持续来源。绝大多数飞机由化石燃料提供动力，占世界二氧化碳排放量的近百分之2.5，这个数字听起来不大，但它是普通人类所能接触到的最高碳排放的事情。

一直以来，人们都在努力研究来自陆地作物的生物燃料，旨在用它们作为替代品去替代化学燃料，但是生物燃料自己本身也存在着可持续问题，例如土地和水的大量使用以及对生物多样性的危害。

但是反观海藻，海藻仅仅需要一小部分资源来生长，基本上海藻只要有一个开阔的海域和大量阳光就可以生长，它们大量吸收海洋深处的养分，非常适合用作生物燃料，能为长途运输提供的燃料数量将相当可观。

就像陆地上有亚马孙森林、刚果森林和婆罗洲森林一样，海洋也有它的“原始森林”。水下森林是由海藻形成的，海藻是藻类的一种，与其他植物一样，海藻通过光合作用吸收太阳能和二氧化碳来生长。最大的能长到几十米高，形成了森林冠层。

海藻作为一种生物质资源可以被转化成多种新能源，包括生物燃料、生物气体和生物电力。首先，海藻可以被转化成生物燃料，如生物柴油和生物乙醇。在实验中，科学家们发现，通过对海藻进行压榨、酵母发酵等处理，可以将其中的碳水化合物转化为乙醇。

同时还可以提取出海藻中的油脂，制成生物柴油。其次，海藻可以通过生物气化技术转化为生物气体，最常见的比如甲烷。或者海藻在经过干燥和粉碎后，可以被放入生物气化反应器中进行加热和分解，产生甲烷等气体。

最后，海藻还可以被用于生物电力的生产，这和海藻本身富含多种营养物质有关，将海藻放入生物反应器中进行微生物发酵，可以产生氢气和甲烷等气体，同时还能产生电力。总之，海藻可以通过多种方式被转化为新能源，对于解决能源问题和环境问题都具有重要意义。

海藻可以大致被分为红色、绿色和棕色，它们具有非常不同的特性，就像陆生植物一样，取决于物种和它们生活的地方。除了作为能源，海藻还可以帮助解决一些其他类型的问题。比如减少奶牛和其他反刍动物的甲烷产量和捕获并储存二氧化碳。

作为食物，海藻可以增加食品中的蛋白质和营养素，在一些食物新疗法中提供额外的健康益处。在废水处理中，海藻还可以帮助吸收废水中多余的养分。在材料学方面，海藻可以创造新材料，如生物塑料、包装和纺织品。

尽管海藻有多种用处，而且可以占据多个市场，同时将其作为营养保健品、纺织品纤维和肥料来种植。但是在某些情况下，海藻生态系统产生的碳可能要比它们捕获的要多，对于净零来说，这可能是得不偿失的。

海藻在被当作新能源之前，最重要的用处是其海洋森林的特质带来的碳捕捉作用，但是验证海藻通过光合作用固定的二氧化碳是否可以长期锁定是极其复杂的。物种和生态系统之间存在差异，必须要考虑到生活在海藻群落之上和周围的各种生物的相互作用。

当周围的沿海水域冲刷海藻冠层时，海水从更远的海域带来了大量的浮游生物和其他有机物质。这为滤食动物提供了额外的食物，如海鞘、生活在海藻中的贝类，以及最终覆盖在许多海藻叶上的苔藓虫。

当这些生物消耗这些额外的食物供应时，除了吃海藻产生的二氧化碳外，它们还会呼出更多的二氧化碳。单独来看，数量很小。但在生态系统规模上，它们的数量和过滤大量水的能力足以扭曲二氧化碳流入和流出之间的平衡。