非人類限定,「海帶電梯」有助提高藻類生質能產量4倍

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 08 日 14:30 | 分類 環境科學 , 能源科技 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


海藻是備受歡迎的新型生質燃料來源,生長速度快、不占耕地,油產量也比大豆、棕梠等傳統的生質能材料還要高,只不過對於海藻養殖來說,還是會有不少挑戰,像是如何打造兼具長日照、營養豐富的環境。對此美國團隊已經研發出「海帶電梯(Kelp elevator)」,藉由上下調整藻場深淺,時時刻刻滿足海帶的日照與營養需求。

比起甘蔗、玉米、大豆等第一代生質能,又或是諸如木材、農林廢棄物第二代生質能,第三代的藻類生質能不會有與人爭糧的疑慮,不需要砍伐森林,免淡水、肥料與殺蟲劑,只要在海洋自然生長即可,因此吸引許多廠商投入藻種篩選、反應器開發、養殖系統、採收與萃油製程等量產化開發等等。

只要光照、水流、溫度環境適宜,海藻生長速度其實相當快,幾天後再收成就好,但仍希望能最大程度地提高產量。好比若將海藻養殖在日照豐沛的地方,雖然能滿足光合作用條件,只是魚與熊掌不可兼得,無法獲得海水下層豐富的硝酸鹽、磷酸鹽等營養鹽。

營養鹽是海洋浮游植物行光合作用不可缺少的成分,含量多寡都會影響浮游植物的數量,通常海水表層陽光最為充足,生長大量浮游植物,因此硝酸鹽含量最低。對此美國南加州大學(USC)與 Marine BioEnergy 合作,研發出兩全其美的法子:海帶電梯,調整藻場在海中的深度,控制日照量與營養攝取量。

其中海帶電梯由玻璃纖維管、不銹鋼電纜和橫樑(horizontal beams )組成,團隊 2019 年開始在加州海岸實際測試海帶電梯的成效,在早上日光豐沛時將多年生大型海帶梨形囊巨藻(Macrocystis pyrifera)停留在海洋表層,入夜無光後,再下潛到水下 80 公尺處,藉此吸收營養鹽。

實驗指出,海帶的生長速度再次加速,是普通海帶的四倍快,而且也發現海帶能承受更大的水壓。 Marine BioEnergy 聯合創辦人兼首席工程師Brian Wilcox表示,我們只要使用現成的產品即可,未來這種模式有助促成全年可生產且具經濟效益的碳中和燃料。

(圖片來源:南加大