科學(xué)家在尋找便宜、清潔的能源方面取得了很多重大突破：幾分鐘之內(nèi)就用海藻制出原油；用塑料購(gòu)物袋制造柴油；發(fā)現(xiàn)了食油微生物等。發(fā)電不再是將日光轉(zhuǎn)化為可使用的能源的唯一途徑。太陽(yáng)還可以推動(dòng)化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)出氫等化學(xué)燃料。
生產(chǎn)太陽(yáng)能燃料的困難之處在于，用于獲取太陽(yáng)能的半導(dǎo)體和生產(chǎn)燃料的催化劑的成本都很高。最有效的材料太貴，導(dǎo)致生產(chǎn)出的燃料在價(jià)格上無(wú)法與汽油競(jìng)爭(zhēng)。
但是，現(xiàn)在有一些研究者找到了一種方法，可以用太陽(yáng)能將水分解為氫和氧，轉(zhuǎn)化率高達(dá)1.7%，是目前以氧為基礎(chǔ)的光電極系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化率最高的。
威斯康星麥迪遜大學(xué)的化學(xué)教授Kyoung-ShinChoi用釩酸鉍制造出了一種利用電沉積原理的太陽(yáng)能電池，每克釩酸鉍的表面積可以達(dá)到32平方米。
要加快釩酸鉍產(chǎn)生能源的速度，就需要用到催化劑。雖然有很多研究團(tuán)隊(duì)致力于開(kāi)發(fā)電沉積半導(dǎo)體，也有很多團(tuán)隊(duì)在開(kāi)發(fā)水分解催化劑，但是據(jù)Choi說(shuō)，并沒(méi)有多少人關(guān)注半導(dǎo)體與催化劑的結(jié)合。
而且，還有研究者說(shuō)，可以將塑料購(gòu)物袋轉(zhuǎn)化為柴油、天然氣和其他有用的石油產(chǎn)品。
這種轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)轉(zhuǎn)化過(guò)程所需的能源，從而可以產(chǎn)生柴油等交通燃料，可以與現(xiàn)存的超低硫柴油和生物柴油等混合使用。其他產(chǎn)品，例如天然氣、石油精、汽油、石蠟和潤(rùn)滑油等，也可以用購(gòu)物袋生產(chǎn)。這種生產(chǎn)過(guò)程叫做高溫分解，是將塑料袋放在無(wú)氧室中加熱。領(lǐng)導(dǎo)這次研究的伊利諾伊可持續(xù)技術(shù)中心的高級(jí)研究員BrajendraKumarSharma說(shuō)，這種生產(chǎn)方式還有其他用途。
同時(shí)，美國(guó)能源部的西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的工程師開(kāi)發(fā)了一種持續(xù)的化學(xué)過(guò)程，將海藻傾倒進(jìn)去，幾分鐘后就可以生產(chǎn)出原油。
位于美國(guó)猶他州的生物燃料公司Genifuel擁有這項(xiàng)技術(shù)的專利，現(xiàn)在正與一個(gè)行業(yè)合作伙伴建設(shè)實(shí)驗(yàn)室來(lái)利用這項(xiàng)技術(shù)。
在PNNL開(kāi)發(fā)的這個(gè)流程中，海藻粘液中化學(xué)反應(yīng)器的前端傾倒進(jìn)去。系統(tǒng)啟動(dòng)后，不到一小時(shí)就能生產(chǎn)出原油，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生水和一種含磷的副產(chǎn)品，可以循環(huán)利用來(lái)種植海藻。
在經(jīng)過(guò)額外的常規(guī)精煉后，用海藻生產(chǎn)的原油可以轉(zhuǎn)化為航空燃料、汽油或柴油。這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的廢水也可以進(jìn)一步處理，產(chǎn)生可燃?xì)怏w和鉀、氮等物質(zhì)，這些物質(zhì)與凈化過(guò)的水混合后，也可以用來(lái)種植海藻。
杜克大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)找到了一種更好的方式來(lái)制造關(guān)節(jié)中的人造軟骨。整形外科教授FarshidGuilak和醫(yī)學(xué)工程與材料科學(xué)助理教授XuanheZhao將兩種創(chuàng)新技術(shù)結(jié)合在一起，找到了一種制造人造組織的方法，兼具天然軟骨的強(qiáng)度和柔軟度。軟骨位于人體的關(guān)節(jié)處，隨著時(shí)間的推移，會(huì)由于受傷或過(guò)度使用而受損，引發(fā)疼痛，不再靈活。天然的軟骨既強(qiáng)韌又能負(fù)重，既光滑又柔軟，要用人造材料替代是有很大難度的。
鹽單包菌是一種適應(yīng)力很強(qiáng)的細(xì)菌。它們可以忍受會(huì)另大多數(shù)生物喪命的高熱、高鹽、低氧、黑暗和高壓的環(huán)境。這使它們可以在砂巖深處生存，有利于烴類抽取和碳封存。
同時(shí)，雖然海藻一直被認(rèn)為是生物燃料的潛在來(lái)源，也有幾家公司在研究用海藻制造燃料，但是成本相當(dāng)高昂。PNNL的技術(shù)有效地利用了海藻的潛力，采用幾種方法降低了用海藻生產(chǎn)燃料的成本。
PNNL的科學(xué)家和工程師們將幾個(gè)化學(xué)步驟整合成了一個(gè)連續(xù)的流程，從而簡(jiǎn)化了利用海藻生產(chǎn)燃料的過(guò)程。最重要的降低成本的措施是，這個(gè)生產(chǎn)流程采用的是濕的海藻。大多數(shù)現(xiàn)有的流程都需要把海藻干燥，這既耗費(fèi)能源，也增加成本。而這個(gè)新的流程使用海藻混合液，其中80%到90%都是水。
雖然還有一些團(tuán)隊(duì)在嘗試用類似的方法制造生物燃料，但大多數(shù)都是每次完成一批。而PNNL的系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，在實(shí)驗(yàn)室里所用的設(shè)備里，每小時(shí)可以處理1.5升海藻混合液。雖然這似乎并不多，但是已經(jīng)非常接近大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)的要求了。
PNNL系統(tǒng)還取消了現(xiàn)在常見(jiàn)的海藻處理流程中用到的步驟，即用乙烷等溶劑從海藻剩余物中提取出富含能源的油。相反，PNNL的團(tuán)隊(duì)使用的是全部的海藻，將它們置于高溫高壓之下，將大部分生物量轉(zhuǎn)化為液體和氣體燃料。
這個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)物包括：
·原油，可以被轉(zhuǎn)化為航空燃料、汽油或柴油。根據(jù)這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)，海藻中大約50%的碳可以轉(zhuǎn)化為原油中的能源——有時(shí)高達(dá)70%。
·凈化水，可以被循環(huán)利用來(lái)種植更多的海藻。
·燃料氣體，可以燃燒發(fā)電，或者經(jīng)過(guò)凈化后制造汽車(chē)用的天然氣。
·氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物——也是種植海藻所需的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)物。
一項(xiàng)關(guān)于微生物新陳代謝的分析發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)菌可以利用周?chē)h(huán)境中的鐵和氮，并循環(huán)利用稀有的營(yíng)養(yǎng)素來(lái)滿足新陳代謝的需要。
也許最重要的是，這個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些生活在巖石深處的微生物可以使石油中常見(jiàn)的芳香族化合物發(fā)生新陳代謝。
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