環境污染和(hé)能(néng)源短(duǎn)缺是(shì)當今人(rén)類面臨的(≥✘π‌de)兩大(dà)難題，世界各地(dì)的(de)科(kē)學家(jiā)一(y®"ī)直為(wèi)此在進行(xíng)著(zhe)努力，但(dàn÷♣↓)所取得(de)的(de)研究成果更多(duō)的(de)都(‌×dōu)是(shì)非此即彼的(de)單項突破，能(néng)将兩者聯系起來(lái)的∏λ™(de)少(shǎo)之又(yòu)少(shǎo)。有(yǒu)沒有(yǒu)←♦₽£一(yī)種方法能(néng)夠在消除污染的(de)同時(shí)制(↑δπ↕zhì)造能(néng)源？日(rì)前美(měi)國(guó)萊斯↑≤大(dà)學的(de)一(yī)項研究讓我們看(kàn)到(dào)了₩ '(le)些(xiē)許曙光(guāng)。

  神奇！吃(chī)進污水(shuǐ)變♦‌↕π出油

這(zhè)項發表在學術(shù)期刊《藻類》上(shàng)的(de)成果基于對 "₩(duì)美(měi)國(guó)休斯敦市(shì)一(yī)座污↕↑βγ水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)為(wèi)期5個(gè)月(yuè)的♦α¶(de)研究。萊斯大(dà)學的(de)科(kē)學家(jiā)們發現(xiàn)一(yī)種混 ↓♠₹合水(shuǐ)藻能(néng)夠以城(chéng)市∏"(shì)污水(shuǐ)為(wèi)原料生(shēng)産生(shēng)物(wù)燃料。π&®

這(zhè)些(xiē)高(gāo)價值水(shuǐ)藻不(bù)但(dàn)極易©♠€成活，還(hái)能(néng)有(yǒu)效去(qù)除城(chéng)市(s♠↔βhì)廢水(shuǐ)中90%以上(shàng)的(de)硝酸鹽和(hé)50%以上(sh↑↓∞∑àng)的(de)磷。根據美(měi)國(guó)國(guó)家(jiā)環保局的(d↑<₽e)數(shù)據，城(chéng)市(shì)水(shuǐ)體(tǐ)ε$中過量的(de)氮和(hé)磷正是(shì)“美(měi)國(guó÷¥)最普遍和(hé)最富挑戰性的(de)環境問(wèn)題之一(yī)”。加✘↑之目前的(de)廢水(shuǐ)處理(lǐ)技(jì)術(shù)在去(qù)除"₽硝酸鹽和(hé)磷的(de)低(dī)效益，廢水(sh∑$♠uǐ)養藻的(de)意義更是(shì)不(bù)言而喻。而在完成淨化(huà)®→×≤污水(shuǐ)的(de)任務後，這(zhè)些(x™>•iē)藻類還(hái)能(néng)變成汽車(chē)可(kě)用(yòng)的(de)生(shē ×$→ng)物(wù)燃油，滿足交通(tōng)運輸業(yè)的(de)用(yòng)油需求。

此外(wài)，藻類還(hái)有(yǒu)一(yī)個(gè)最大(dà)← 優勢是(shì)，與傳統的(de)玉米或糖制(zhì)成乙醇燃料不(b™>←≠ù)同，它不(bù)與糧食争地(dì)，不(bù)與人(r•'αén)口争糧。根據美(měi)國(guó)能(néng)源部(DOE)20 ↔α★10年(nián)的(de)《國(guó)家(jiā)藻類生(shēng)物Ω¥‍(wù)燃料技(jì)術(shù)路(lù)線圖》，與傳統生(shēng)物(wù)質★σ←能(néng)源相(xiàng)比，藻類每公頃能(nén₩&¶g)多(duō)生(shēng)産10倍的(de)燃料。真是(shì∞•≈)活脫脫的(de)一(yī)個(gè)寶貝。

  難怪！被逼無奈出下(xià)策

不(bù)過此前對(duì)待水(shuǐ)藻制(zhì)油，美(měi)國≠✔©(guó)人(rén)并沒有(yǒu)這(zhè)麽樂(yuè)¥ 觀。

早在5年(nián)前，藻類制(zhì)油就(jiù)是(shì)可(kě)再生(shēng)>γ能(néng)源領域內(nèi)的(de)一(yī)個(gè)熱(rè)門(mén)話® ÷™(huà)題，各種探索性的(de)技(jì)術(shù)層出不(bù)窮。但(dàn)人> λ"(rén)們最終發現(xiàn)，通(tōng)過藻類大(dà)規模生(shē≥↔ng)産生(shēng)物(wù)燃料是(shì)不(bù)現(xiàn)≈∏實的(de)，因為(wèi)這(zhè)需要(yào)耗費(fèi)太多(duō)的(de)水✔₽→(shuǐ)、能(néng)源和(hé)肥料。

美(měi)國(guó)國(guó)家(jiā)科(kē)學院下(xià)屬國(g£÷≈uó)家(jiā)研究理(lǐ)事(shì)會(huì)(NRC)₽→≤±在2012年(nián)的(de)一(yī)份研究報(bào)告中指出：如(rú)果在當時(sh‍¶í)的(de)技(jì)術(shù)條件(jiàn)下(xià)，用(yòng)藻 '類每年(nián)生(shēng)産390億升的(d®σ∏¶e)生(shēng)物(wù)燃料——大(dà)約占美(měi)國(guó)運輸燃料需÷φ 求的(de)5%，所需的(de)投入将是(shì) 十分(fēn)驚人(rén)的(de)：需要(→'×‌yào)3.15升到(dào)3.65升的(de)水(shuǐ)才能(nénβ≠©g)夠生(shēng)産相(xiàng)當于1升汽油的(d& ∞e)藻類生(shēng)物(wù)燃料；此外(wài)，如± (rú)果要(yào)生(shēng)産390億升的(de)藻€∑↔類生(shēng)物(wù)燃料，種植者還(hái)必須添加600萬到(dàoλ$ε)1500萬噸的(de)氮，以及100萬到(dào)200萬噸的(de)磷。這(zhè∑₽∞)相(xiàng)當于美(měi)國(guó)44%到(dào)107%的(de)全部♣σ氮用(yòng)量，以及20%到(dào)51%的(de)全國(guó)農(nóng)業(yβ≥è)磷用(yòng)量。

被這(zhè)一(yī)巴掌打醒後，美(měi)國(guó)的(de)藻類工(gōng)業(y→π€è)的(de)重心就(jiù)逐漸轉向了(le)生(shēng)産藥物(wù)、£>↑營養品和(hé)化(huà)妝品，這(zhè)些(xiē)高(gāo)價值、低(dī)容量的(de₹>₩)領域。人(rén)們對(duì)其生(shēng)物(wù)燃料的(de)屬性的(de)關注γ​♠逐漸降溫。

論文(wén)第一(yī)作(zuò)者萊斯大(dà)學科(kē)學家(jiā'×≤)米納克什(shén)·巴塔查爾吉，已經在這(zhè)一(yī₩∑)領域持續進行(xíng)了(le)28年(nián)®γ↑的(de)研究。她(tā)說(shuō)，經過這(zhèφ×α )些(xiē)年(nián)的(de)發展，作(zuò)為(wèi)♠× 高(gāo)價值産品，藻類行(xíng)業(yè)日(rì)漸穩固，∞☆但(dàn)在生(shēng)産上(shàng)仍然嚴重依賴化×∏Ω(huà)肥。展望未來(lái)，如(rú)果要(yào)生(shē∞£ng)産容量更高(gāo)的(de)産品就(jiù)必須首先解決可(kě)持續發展問(wè₹♥÷n)題。從(cóng)長(cháng)期來(lái)看(kàn)，藻類行(xí ↑₽ng)業(yè)對(duì)化(huà)肥的(de)過度依賴對(dλ‌∑δuì)整個(gè)行(xíng)業(yè)來(lái)說(shuō)并→→不(bù)是(shì)一(yī)件(jiàn)好(hǎo)事(☆↑shì)情：首先這(zhè)會(huì)降低(dī)行(xíng)業(yè↕>≤)整體(tǐ)利潤空(kōng)間(jiān)；其次，對(duì)化(huà)肥日(rì)漸增'₹長(cháng)的(de)需求，還(hái)會(huì)導緻藻類行(xín‌π₩g)業(yè)與本來(lái)井水(shuǐ)不(bù)犯河(hé)水(shuǐ)的(de)糧食産♦♥α業(yè)形成競争和(hé)摩擦。因此，廢水(shuǐ)養藻其實是(shì)一(yī)個(gè♣±)迫于無奈的(de)選擇。

  原來(lái)！溫度是(shì)個(gè)關鍵點

巴塔查爾吉說(shuō)，類似的(de)想法在論文(wén)和(hé)書(shū)本中被 ₽♠提出已經有(yǒu)相(xiàng)當長(cháng)的(÷δ≈de)一(yī)段時(shí)間(jiān)了(le)，隻₽αδ§不(bù)過還(hái)有(yǒu)一(yī)些(xiē)具體$↔​(tǐ)的(de)細節問(wèn)題沒有(yǒu)解決，如(rú)能(néng)否在開(kāi)§ ↑​放(fàng)的(de)環境中養殖，使用(yòng)單一(yī)藻類還(h₹≈ái)是(shì)混合養殖等。她(tā)說(shuō)：“不(bù)知(zhī)出于何種原因，在¶α±我們之前對(duì)此進行(xíng)實踐的(de)人±£&(rén)少(shǎo)之又(yòu)少(shǎo)，我們感到(dào)十分(fēn)驚訝。✘Ω”

在新的(de)研究中，巴塔查爾吉和(hé)她(tā)的(de)研究小(xiǎ♠γo)組得(de)到(dào)了(le)休斯敦市(sh®±→ì)公共工(gōng)程與工(gōng)程部協助。在該部門(mén)的(de)幫助下(xià)' ‌，萊斯大(dà)學的(de)研究人(rén)員(yuán)在休斯敦一(yī)家(jiā)廢水₽£(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)中修建了(le)12個(gè)用(yòng)于養殖水(sh‍​uǐ)藻的(de)開(kāi)放(fàng)水(sh'∏uǐ)池，每個(gè)水(shuǐ)池大(dà)約能(né↓±✔®ng)存水(shuǐ)600加侖(2.27立方米)。這(zhè)'♦≥$些(xiē)水(shuǐ)池直接與污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chπ§ǎng)用(yòng)于去(qù)除污水(shuǐ)中固體(tǐ)的(de)♥♦×™過濾器(qì)相(xiàng)連。每個(gè)水(shuǐ)池中都(dōu±α★↓)養殖了(le)不(bù)同的(de)藻類。有(yǒu)一(yī​→)些(xiē)水(shuǐ)池中則混合養殖了(le)多(duō)種藻類，其中還(h ¶λái)包括來(lái)自(zì)休斯敦當地(dì)的(de)¥λ藻類。一(yī)些(xiē)水(shuǐ)池中除了(le)藻類還(hái)飼✘→養有(yǒu)以浮遊生(shēng)物(wù)為(wèiΩ₹™β)食的(de)魚類。

論文(wén)共同作(zuò)者萊斯大(dà)學生(shēng)物™<(wù)科(kē)學教授埃文(wén)·西(xī)曼說(shuō)：“此前♦• ↑的(de)研究已經表明(míng)，對(duì)開(kāi)放(fàngβ★↓♣)養殖而言藻種的(de)不(bù)同組合可(kě)能(néng)效果更好(hǎo)。我們認為(£¥πwèi)在其中飼養魚類還(hái)可(kě)以消除對(duì)藻類有(yǒu)害☆✘的(de)浮遊生(shēng)物(wù)。五個(gè)月(yuè)下(xià)來¥β(lái)的(de)結果讓人(rén)非常振奮鼓舞(w™←ǔ)，因為(wèi)此前的(de)研究更偏向于沒有(y∑‌ǒu)魚類的(de)單一(yī)養殖，我們的(de)研究找到♥ φ§(dào)了(le)一(yī)種讓藻類生(shēng)産實≠¶現(xiàn)最佳效益、最優表現(xiàn)的(de)方法。”

此外(wài)，研究人(rén)員(yuán)還(hái)對(duì)♠γ廢水(shuǐ)養藻的(de)适用(yòng)環境以及能(néng)效比進行(xíng)₹γ✘了(le)評估。結果發現(xiàn)，在休斯敦當地(dì)所✔∞進行(xíng)的(de)實驗對(duì)廢水(shuǐ)中磷的(de)去(qù)¶£‌除效果要(yào)比堪薩斯的(de)實驗高(gāo)出4倍↓©↓以上(shàng)。巴塔查爾吉解釋稱，這(zhè)可(kě)能(néng)是(shì)₹§♣÷溫度的(de)原因。休斯敦的(de)測試主要(yào)₽×∞★集中在夏季和(hé)秋季，溫度比堪薩斯州要(yào)高(gāo)的(de)多(duō≥¥)。如(rú)果溫度是(shì)關鍵，那(nà)麽在美(měi≥↔©')國(guó)東(dōng)南(nán)和(hé)西(xī)南(nán)地(dì)區(qū∞₩♦)種植可(kě)能(néng)會(huì)更加經濟。

目前，萊斯大(dà)學的(de)團隊正在測試不(bù)同的(de)變量會(huì)對(d≈"uì)最終結果産生(shēng)怎樣的(de)影(yǐng)響，并據 λ₹此對(duì)該技(jì)術(shù)進行(xíng)優化(h‍φ₹uà)，以吸引更多(duō)的(de)投資者。他(tā)們希望未來(lái)能(nén♦δεg)夠與更多(duō)的(de)城(chéng)市(s♣☆♦™hì)進行(xíng)合作(zuò)，來(lái)進一(yī)步确定這↑™♠(zhè)種藻類的(de)潛力。