18新利最新登入Algaculture是如何工作的

藻类,这里显示漂18新利最新登入浮在池塘,看起来不起眼,但有可能帮助改变能源行业——只要我们找到有效的方法来培养他们。
极盛时期/思想库

大麻不是杂草是什么时候?答案很简单:当海藻。今天,藻类——可以采取的形式的杂草或普通的渣滓,拥有巨大的承诺提供我们从动物饲料到喷气燃料。

Algaculture的商业种植藻类。藻类(单数“海藻”拉丁语“海藻”,但你很少会发现只有一个)是简单的绿色植物,生长在水里。绿色意味着他们可以利用光合作用生产自己的食物,就像草一样,和玉米。海藻有两种主要形式。Macroalgae海藻。海藻生长超过180英尺(55米)长在海里[来源:爱德华兹]。紫菜是各种你会发现缠绕在你的寿司。微藻都很小,单细胞植物,浮在水里,每一个只有用显微镜才能看到。

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Algaculture并不是什么新鲜事。海藻在日本至少在1500年前首次种植和藻类生产仍然是一个大企业有[来源:Guiry]。红藻类一直吃在不列颠群岛和微藻螺旋藻被16世纪墨西哥阿兹特克人的收获。除了提供人类食物,有海藻肥料。他们提供食品增稠剂角叉菜和其它胶凝剂和稳定剂,出现在从汤到牙膏。18新利最新登入在世界范围内,藻类生产业务[来源:60亿美元联合国粮食及农业组织]。

今天,藻类吸引新的兴趣和研究投资,因为他们可能提供能源和环境威胁作斗争。有机的一部分,藻类的油的质量,可以挤出和转化为生物柴油。藻类可以击败陆地植物的效率与生产石油。一些种类的藻类产生一个油,甚至可以提炼成汽油和喷气燃料。植物可发酵的碳水化合物部分乙醇生产。

藻类可以转换废物二氧化碳、温室气体从烟囱倒,可用的产品。他们可以帮助清洁脏的水,将污染物转化为生物量。他们有额外的用于制药和化妆品。

所有这些潜力,这当然“杂草”似乎值得进一步研究。

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藻类的承诺

为什么海藻产生兴奋和吸引研究近年来投资?像所有的绿色植物,藻类含有叶绿体在他们的细胞。这些微小结构控叶绿素,使用光能量的分子结合碳和水变成一个简单的糖。细胞进一步把这些糖转化为蛋白质和油脂或油。

但如果海藻做同样的事情是玉米、小麦和苹果树,为什么要提高他们吗?毕竟,玉米棒子,甜面包和苹果派的味道比海藻我们大多数人。这里有一些藻类的:

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  • 生产力:藻类是超级快速增长。陆地植物需要几个月或几年达到成熟。藻类可以在一天之内完成他们的整个生命周期。一些藻类可以加倍生物质在短短一个小时[来源:杰哈]。
  • 效率:时将太阳能转化为生物量、藻类都是生意。因为他们直接从水和把他们的营养支持,他们不需要根、茎或鲜花。陆地植物使用多达95%的能源建设所需的结构支持,饲养和繁殖[来源:爱德华兹]。
  • 浓度:因为他们的效率,藻类可以生长在一个非常集中的空间。他们生产了比陆地植物更多的石油每英亩100倍[来源:爱德华兹]。
  • 多功能性:据估计,有超过70000种藻类,其中许多尚未分类[来源:Guiry]。种植者可以选择适合的条件和目标,选择品种为一个特定的温度范围或水盐度、为例。
  • 竞业禁止:海藻不与当前作物争夺土地和淡水。他们可以生长在池塘的位置,就像沙漠,不维持陆地植物。有些品种喜欢盐水或受污染的水。

所有这些优点所吸引,藻类耕种者一直在努力想出有效和经济的方法,种植和收获的植物。成本因素是目前巨大的挑战,必须克服藻类在商业上可行。

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商业种植的藻类

所有algaculture需要三个基本要素:水、光和营养。

水是最简单的。它不需要饮用;不同类型的藻类生长在淡水、海水和脏水。阳光,因为它是免费的,是首选。但阳光到达只有3或4英寸(7到10厘米)到大量的藻类,所以种植者必须搅拌藻类全部暴露在光[来源:Chemeurope.com]。主要的营养是二氧化碳,来自于空气或其他来源。搅拌或冒泡溶解到水中。种植者必须提供其他营养物质,如氮和微量元素,如果他们不是已经在水里。

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有三种基本的培养系统藻类,每个都有它的优点和缺点:

  1. 开放池:最简单、最便宜的方式种植藻类很大,浅池塘。水通常分为同心车道或详细信息,用明轮将海藻混合物围成一个圈。这有助于使藻类表面,他们暴露在光,混合营养物质和二氧化碳转化为液体。旷野水池的方法产生藻类生物量低于其他方法。它失去了水蒸发,所以更必须添加。和它允许污染通过捕食者或不受欢迎的藻类。
  2. 封闭池:这种方法类似于一个开放的池塘,但水是由树脂玻璃温室。这增加了成本,但允许更大的控制的过程。它减少了蒸发和污染和扩展了生长季节。种植者可以提高藻类全年如果空间加热。
  3. Biophotoreactor:一个完全封闭的系统,biophotoreactor由玻璃或丙烯酸管藻类暴露于光线的地方。泵将水、营养和藻类通过管道和储罐。一些反应堆自动收获海藻当他们准备好了。这种方法使种植者最控制过程和生产藻类生物量的最有效的方法。但它也是最昂贵的设置和操作。

所有这些系统都是专为微藻,漂浮在水中的单细胞的品种。种植者通常培养macroalgae在大海。水已经包含藻类所需的营养,并提供良好的生长条件。传统的方法是简单的收获海藻,这是仍在世界各地的沿海地区。

与需求增加,种植者开始培养海藻。对于一些品种,如海带、孢子附着在绳索,然后固定在海洋和海藻可以生长。其他类型从海藻的固定网或存入池。

农业已经存在了10000年[来源:Lienhard]。Algaculture相对较新。科学家和工程师们正在积极研究有效地提高藻类的最好方法。植物的收获是另一个热门的研究主题。

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收集和处理藻类

一个工人栈篮子收获海藻的海滨。
iStockphoto /思想库

收获微藻意味着从水中去除微小的植物生长和集中成糊状。种植者需要去除水分,留下一个茂密的生物量。的分钟大小微藻收获时提出了一个问题。

一个方法是过滤。种植者可以运行含有藻类的水通过纤维素膜的孔小于藻类细胞。这可能很困难,因为藻类迅速填满,成为堵塞过滤器。研究人员正在寻找更好的方法来有效地过滤藻类。

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絮凝,收获的另一个方法,意味着获得藻类聚集。添加化学物质或自然类型的海藻丛会导致微藻团形式,更容易收集。

海藻是另一种收获浮选。在这里,种植者使用压缩空气来创建一个泡沫的泡沫带来表面的微小的植物和藻类可以脱脂。

离心机是另一种收获方法。旋转的容器装满水和藻类导致海藻收集在一个结束。

为了最有效地收割庄稼,algaculture种植者有时将这些方法结合起来。他们可能会使用絮凝形成海藻丛生,然后用浮选或离心分离。想出一个真正有效的方式收获微藻是一种降低培养成本的关键。

收获macroalgae涉及不同的问题。收集野生海藻是一个劳动密集型的过程。某些类型的海藻生长在控制条件可以聚集在网。海带在绳索可以拖出去干挂了电话。海带森林浅海可以割机、起飞的海底海藻床。

一旦收获,藻类必须排出的水和干。离心机可以旋转的水,但相对昂贵。一些系统将收获和加工、传播带过滤器的海藻,让水流失,然后删除使用毛细管中吸引更多的水的水藻类的生物量。

下一步是藻类的细胞壁分解为了提取里面的油。藻类通过螺钉或活塞的新闻。化学物质,或电磁脉冲超声波也可以用来分解细胞。当石油被抽掉,剩下的生物质压缩成一个蛋糕作为补充动物饲料或肥料。

藻类发现广泛的用途,最令人兴奋的能量场。

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藻类的许多用途

的议论藻类是理想的可再生能源的来源,可能是最终的绿色燃料。研究由美国政府和公司,如波音公司,雪佛龙和霍尼韦尔正在开发方法让algaculture为新一代的一个经济可行的基础能源[来源:Chemeurope.com]。的一部分吸引力是燃料的范围,藻类可以转换。

  • 生物柴油最简单的方法是利用藻类的能源潜力。从藻类可以与任何植物油、石油化学转化为生物柴油。与陆生植物如大豆和玉米相比,使用更少的土地和淡水藻类,成长更快,更高浓度的石油。
  • 改进运输燃料是另一个领域的承诺藻类。一些藻类生产石油,可以提炼成汽油甚至喷气燃料,没有石油的硫和氮的化合物。制造商可以处理它在同一个炼油厂石油股票。2011年,第一个商用飞机飞行由藻油从休斯顿飞往芝加哥[来源:一定要]。
  • 乙醇通常添加到汽油,可以从藻类生产以及陆地植物。除了石油,海藻是由碳水化合物和纤维素墙壁。这些材料可以由酵母发酵成乙醇或乙醇。
  • 甲烷,天然气的主要成分,产生当细菌消化海藻。干净的燃料、沼气可以用来发电或电力车辆。它代表了另外一种生物燃料的藻类。

藻类因受污染的水,这意味着它们可以用于废水处理。海藻把污染物从市政,工业和农业废水成可用的副产品如动物饲料或生物质转化为能源。藻类自然积累重金属去除或回收。

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因为二氧化碳导致气候变化的温室气体,是藻类的最喜欢的食物,植物可以用于碳捕获。他们将气体转换为有机碳化合物以更快的速度比陆地植物。1磅(453.6克)的藻类消耗2磅(907.2克)的二氧化碳[来源:爱德华兹]。养活一个燃煤发电厂的废气大量藻类,它们实实在在地吃起来。废气从大气中可以存储永久消灭,或转化为燃料减少化石燃料的使用。

藻类继续发挥作用作为人类食物和补品。人们吃沙拉和海藻寿司并采取补充剂制成微藻螺旋藻。藻类提供完整的蛋白质,ω- 3脂肪酸和维生素。角叉菜从红色海藻中提取被称为爱尔兰苔藓和用作增稠剂。

藻类也被用作牲畜饲料和海洋动物如虾和贝类。生物质离开藻类处理完毕之后,有时可以应用作为农田有机肥料。藻类发现轻微的使用在化妆品和药品。

研究种植、采收和处理藻类在许多方面都进步。鉴于其巨大的价值,毫无疑问,这个简单的“杂草”将扮演越来越重要的角色在我们的社会和经济的未来。

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作者的注意

研究这篇文章之前,我真的不知道,海藻和海草不同形式相同的绿色小植物。我惊讶于藻类的潜力在很多方向:食品、能源、污染控制。试点项目似乎到处出现,在长岛海峡从海藻实验生物柴油的努力在西弗吉尼亚州碳吸收项目在俄勒冈州。我觉得我们很可能在藻类革命的边缘。

相关文章

来源

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