比爾蓋茲十幾年前對未來的預言都實現了,現在他看準的是人工光合作用

作者 | 發布日期 2017 年 07 月 04 日 9:00 | 分類 環境科學 , 能源科技 follow us in feedly

18 年前,比爾蓋茲在其著作《數位神經系統──與思想等快的明日世界》裡有過 15 個對未來的預言,包括便攜式裝置,隨時隨地可保持與外界溝通交流,獲取最新消息;即時線上支付;專屬私人網站,用來私聊或策劃活動;知曉用戶喜好,展示用戶可能感興趣的「智慧廣告」……這些預測如今已由時間印證為先見之明。



當然,不見得蓋茲每次預測都恰好描繪出未來的模樣,但或許你我能從中窺得今後將有的趨勢。他近期認為有項新技術具備光明前景,並稱該技術很「奇妙」(magical)。這項技術名為人造光合作用(Artificial photosynthesis),其想像之處在於,一旦人造光合作用效率提高,未來汽車的清潔燃料便有生產著落。

人工光合作用,顧名思義是用人工方法模擬自然界植物,經由陽光作用,將水和二氧化碳,轉化為氫氣、氧氣、有機物的過程。蓋茲想的是,以這種方式製備氫氣做燃料,海洋、河流能提供源源不斷的水。

如今已有應用人工光合作用製備氫氣當作電動汽車的燃料,同樣它還能用來儲存太陽能。液態燃料如氫,較電池有顯著優勢,它們重量更輕、體積更小。「液態氫燃料沒有電池間歇性問題,你能將它們裝到大容器裡,可隨時隨地燃燒。」蓋茲說。

另外,人工模擬光合作用的產物經過合適比例組合,能生產甲醇。而甲醇與汽油理化和燃燒特性接近,甚至部分特性優於汽油,因此被用作內燃機燃料。

目前中國已成全球甲醇消費最大的國家,一些地區加油站會使用含 15% 甲醇的甲醇汽油,加氣站甲醇也與天然氣混合(天然氣佔 15% 或更少)當作汽車燃料,尤其運輸型車輛燃料中,甲醇比率高達 85%。由於甲醇可再生,一定程度能緩解能源緊缺等問題,2015 年時,已有 70 多個國家應用甲醇汽車

人工光合作用還能與製造氮元素的細菌間擦出別樣的火花。前者發生「生物反應」產生氫氣,氫氣恰好是那類能製造氮元素的細菌所需的「原材料」。後者「吸收」氫氣後,能在土壤中生產出含氮肥料,提高農作物產量。除肥料外,還有一系列如藥物、燃料、塑料等都能由此製造出來,這些都取決於該細菌的新陳代謝工程。

雖說「偷師」自然界,但想實現人工模擬光合作用絕非易事,首先得找到充當「葉綠體」功用、能有效電解水的媒介;其次如何將光合作用轉化效率提高,直接影響未來氫做為新能源的普及,植物將碳和水轉化為碳水化合物效率為 1%,目前實驗室效率已提升至 10% 左右,澳洲墨爾本蒙納許大學研究者更甚,轉化效率達 22%

事實上,很多科技屆舉足輕重的人物都對新能源技術保持密切關注。去年底,蓋茲成立的突破能源風險投資基金 Breakthrough Energy Ventures(BEV)就網羅了 20 位全球商業領袖,馬雲、貝佐斯等都是該基金的投資人。他們準備逾 10 億美元,用於投資初創及成長期企業,意圖為全球提供下一代可靠、可負擔、零排放的能源、糧食和產品。

但注定這條路會走得十分艱辛。

首先是資金及技術方面的挑戰,對追求短線回報的風投來說,能源領域難做為首選,注入該領域的資金注定不如他們追逐風口時那般火熱,恨不能投得更多。技術上的難度又掣肘新能源製造的推進,2006 至 2011 年,風投在清潔能源技術領域投資總額超 250 億美元,最終有過半資金損失。

與此同時,清潔能源技術的進步,將對過去傳統化石燃料企業產生威脅,後者或面臨限制,利益取捨等問題。想革新,又擋了他人財路,可想見未來困難重重。

(本文由 36Kr 授權轉載;首圖來源:Flickr/DM CC BY 2.0)