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← 作為航空動力的植物燃料

藻類植物加上鹽水可以製成燃料?在 TEDxNASA@SiliconValley ,比拉爾•博曼尼展示了一種可自我維持的生態系統,能夠製造生質燃料,卻無需佔用耕地,無需浪費淡水資源。

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Showing Revision 18 created 12/19/2014 by Adrienne Lin.

  1. 各位,我將在此向您介紹一種
  2. 極其綠色環保的概念,
  3. 源自太空總署格倫研究中心,
  4. 位於俄亥俄州克利夫蘭。
  5. 但在正式開始前,我們必須先就
  6. 何為綠色環保下個明確定義,
  7. 因為每個人對此都有不同的定義。
  8. 綠色環保:該產物是以
  9. 具環保和社會意識的方式創造出來。
  10. 目前,稱為綠色環保的產物很多。
  11. 究竟什麼才是真正的綠色環保?
  12. 我們從三項指標判斷。
  13. 第一:它是否具備永續性?
  14. 也就是說,您是否保留了資源給將來
  15. 或給下一代使用?
  16. 它是否可替代?是否不同於
    目前使用的物質,
  17. 相較於傳統用途,
  18. 其產生的碳足跡是否更少?
  19. 第三:是否可循環利用?
  20. 是否取自地球上
    可再生的自然資源,
  21. 例如陽光、風和水資源?
  22. 目前,我在太空總署負責的工作就是

  23. 開發新一代航空燃料。
  24. 必須是極其綠色環保。
    為什麼是航空燃料?
  25. 因為航空領域的燃料使用量高於
  26. 其它各領域的合計用量。
    尋找替代能源的行動刻不容緩。
  27. 這也是美國發佈的一項航空指令。
  28. 國家航天部門計劃達成的目標之一
  29. 是使用本國安全、環保的資源,
  30. 開發新一代生質燃料。
  31. 如今,為了迎戰此項挑戰
  32. 我們還必須滿足這三項重要指標。
  33. 事實上,對我們而言極其綠色
    就是同時滿足這三大指標,
  34. 這也是你看到「加號」的原因。
    有人說應該這麼表達。
  35. 所以在格倫你必須達到這三大標準。
    還有另一項準則。
  36. 97% 的地球水資源是海水。
  37. 我們該如何利用呢?
    試試從第三點要求出發。
  38. 不得使用耕地。
  39. 因為耕地主要用於農作物生長
  40. 目前耕地已成為地球上的稀缺資源。
  41. 第二:不得影響其它糧食作物。
  42. 地球已經是一個成型的實體,
    不需要外來物入侵。
  43. 最後一點,地球上最寶貴的資源
  44. 就是淡水。
    所以,不得使用淡水。
  45. 如果海水資源
    占地球水資源的 97.5%,
  46. 那麼淡水資源只有 2.5%。
    其中可供人類開發利用的
  47. 連一半都不到。
  48. 而這僅有的 1%
    還需要供養全球 60% 的人口。
  49. 所以,要解決我的難題,
    就必須做到極其綠色環保,

  50. 並能達到這三大要求。
    女士們,先生們,
  51. 歡迎參觀「綠實驗室」研究中心。
  52. 我們中心主要利用鹽土植物
  53. 生產新一代航空燃料。
  54. 鹽土植物是一種抗鹽植物。
  55. 大部分植物都不具備抗鹽性,
    但鹽土植物可以。
  56. 我們同樣也使用雜草,
  57. 我們也使用藻類。
  58. 好消息是過去兩年,
  59. 已有 3,600 名參觀者來訪。
  60. 為什麼是好消息呢?
  61. 因為我們可是在做一件了不起的事。
  62. 位於下方的是綠實驗室,

  63. 右側的就是藻類。
  64. 如果您也在從事新一代
    航空燃料的研發工作,
  65. 那麼藻類會是一項不錯的選擇,
  66. 目前已撥了不少專款,
  67. 我們就選了一種用於燃料研發。
  68. 我們正在種植的藻類共有兩種。
  69. 一種是您看到的利用封閉型
    光生物反應器種植的藻類,
  70. 而在另一側的,
    是我們特別種植的品種——
  71. 目前我們正在使用一種
    叫做二形柵藻的藻類。
  72. 我們在太空總署的工作
    是進行試驗和計算,
  73. 找出更適宜用於
    封閉光生物反應器的混合物。
  74. 目前用封閉光生物反應器的問題有:
  75. 設備成本高,都採用自動化操作,
  76. 難以用於大規模生產。
  77. 那麼,大規模生產要用什麼?
  78. 我們利用露天池塘系統。
    目前,世界各地
  79. 都採用您所見到的
    賽車跑道型池塘養殖藻類。
  80. 它看上去像橢圓形,
  81. 裝了水車且攪拌順暢,
  82. 但當它轉到最後一圈,
    就是我所說的第四圈時,就會卡住。
  83. 對於這一點我們已有一個解決方案。
  84. 在綠實驗室的露天池塘系統
  85. 我們利用自然現象:波浪。
  86. 我們真的把波浪技術
    用在我們的露天池塘系統。
  87. 我們的攪拌率達 95%,
    而我們的油脂含量更高,
  88. 相較於封閉光合反應器系統,
  89. 在我們看來這點很重要。
  90. 使用藻類也有弊端:
    它的成本較高。

  91. 是否有成本更低的藻類養殖方法?
  92. 答案是當然有。
  93. 我們把對待鹽土植物的方法
    照搬到藻類,
  94. 即:氣候適應性。
  95. 綠實驗室分六大主要生態系統,
  96. 從淡水向鹽水延伸。
  97. 我們的方法是拿一種
    具潛力的物種,先用淡水養,
  98. 在第二個培養池則加一點鹽,
  99. 使其生態系統與巴西相同,
  100. 即模擬甘蔗田旁的環境,
    來培育我們的藻類。
  101. 下一個培養池模擬非洲,
    再下一個是亞利桑那州,
  102. 然後是佛羅里達州,
  103. 最後則模擬加州或公海。
  104. 我們的目的是找出一種
    可在世界各地都能活的物種,
  105. 包括荒漠地帶。
  106. 目前我們已卓有成效。
  107. 但還有一個問題有待解決。

  108. 如果你是個農民,就需要
    五樣東西確保收成:
  109. 種子、土壤、水和陽光,
  110. 最後就是肥料。
  111. 大部分人使用化肥。
    但你們可能不知道吧?
  112. 我們不使用化肥。
  113. 等一下!我才在綠實驗室看到很多
    綠色植物,不可能不使用化肥。
  114. 無論你信不信,我們對鹽水
    生態系統的分析發現,
  115. 我們 80% 的所需物質
    可在這些培養池自行生成。
  116. 其餘缺少的 20% 是氮和磷。
  117. 有一種天然方法可以解決:養魚。
  118. 當然不是把魚剁碎放在那裡。
  119. 我們利用的是魚排出的廢物。
  120. 實際上我們使用淡水花鱂,
    但通過氣候適應性技術
  121. 將其養在從淡水到海水的池子裡。
  122. 淡水花鱂價格低廉,很愛生小孩,
  123. 而且好喜歡上廁所。
  124. 而且牠們去廁所愈多次,
    我們獲得的肥料就愈多,
  125. 我們藻類就養得愈好,
    信不信由你。
  126. 還有一點必須注意的是
    我們用沙土作為土壤,
  127. 採用普通沙灘沙,珊瑚化石。
  128. 有很多人問我:
    「你們是怎麼起步的?」

  129. 一切都起源於我們的
    室內生質燃料實驗室。
  130. 這是一座種苗實驗室。我們已有
    26 種不同的鹽土植物品種,
  131. 並有 5 種極有展望。
    我們目前在進行的
  132. 可說是死亡實驗,
    因為我們設法將幼苗殺死,
  133. 讓它們能忍耐惡劣環境,
  134. 然後再轉移到綠實驗室。
  135. 您可以在下方角落處看到
  136. 我們利用污水處理方法
  137. 培植大型藻類的實驗,
    稍後我會談及。
  138. 最後,是我親手在實驗室操作一切,
    證明我真的有做事,
  139. 我不是出張嘴就好。
  140. 現在這是第一種植物:
    美國珊瑚草。
  141. 這是種絕妙的植物,我愛死了。
  142. 無論到哪兒我們都會看到它。
    到處都是。
  143. 從緬因州到加州都能看到。
    我們喜歡這種植物。
  144. 第二種是畢氏海蓬子。
    世界各地都很難看到。
  145. 它在我們所有植物當中
    脂質含量最高,
  146. 但有個短處:太短太矮了。
  147. 現在你看到的是海蓬子,
    我們擁有的最大或最高的植物。
  148. 我們試圖
  149. 用天擇或適應生物學,
    將三者合一
  150. 培育出長的高、脂質高的植物。
  151. 接下來,颶風侵襲德拉瓦灣後,
    大豆農田消失了,
  152. 我們有了一個想法:
    我們能不能找到
  153. 一種利於德拉瓦州土地
    墾植的植物?答案是肯定的。
  154. 它叫做海濱錦葵。海濱錦葵—
  155. 用你最快的速度說五遍。
  156. 這種植物百分之百可利用。
    種子當生質燃料。其餘當牛草料。
  157. 它已在那長了十年;實用性非常好。
  158. 現在我們看一下硬毛藻。
  159. 這是一種大藻類,就愛營養過剩。
  160. 如果你從事水族產業,
  161. 你就知道我們用它清潔髒水池。
  162. 這個物種對我們意義重大。
  163. 它的特性和塑膠非常接近。
  164. 目前我們正在嘗試把這種
    大藻類轉化成生物塑膠。
  165. 如果我們成功了,
    我們將會革新塑膠工業。
  166. 所以,我們有「種子變燃料」計畫。

  167. 我們必須用這種生質做些什麼。
  168. 所以我們做氣相層析萃取,
    脂質優化等實驗。
  169. 因為我們真正的目標是研發出
  170. 下一代航空燃油,
    航空專用產品等等。
  171. 目前為止我們討論了水和燃料,
  172. 但是隨著時間推移我們發現
    一件和海蓬子有關的趣事:
  173. 這是一種食品。
  174. 所以我們在談值得傳播的想法,對吧?
  175. 這樣如何?在撒哈拉以南的非洲,
    靠近海邊,鹽水,
  176. 貧瘠的沙漠,我們不妨帶這種植物去,
  177. 進行種植,一半用於食物,
    一半用於燃料。
  178. 我們可以做到這點,這很便宜。
  179. 你們可以看到,德國有一個溫室,
  180. 把它當成健康食品出售。
  181. 這是採下來的,中間是
    一道蝦菜,正在醃製中。
  182. 我得給大家說個笑話。
    海蓬子又被稱為海菜豆,
  183. 海蘆筍和鹽角草。
  184. 所以我們在中間鹽漬鹽角草。
  185. 哦,我還以為這很好笑。(笑聲)
  186. 最後是水手的芥菜。
    這樣說是有道理的,
  187. 這是一種想當然爾的點心,
    你有芥菜,
  188. 你是一名水手,你看到這種
    耐鹽植物,把它混在一起,
  189. 和薄脆餅搭配是道很好的點心。
  190. 最後,就是我喜歡的蒜漬海蓬子。
  191. 因此,水,燃料,食物。
  192. 對於綠實驗室團隊,一切都有可能。

  193. 正如邁阿密熱火隊有三巨頭一樣,
    太空總署的綠實驗室也有三巨頭。
  194. 就是我,我們無所畏懼的隊長
    韓巴柏教授和夏安農博士。
  195. 綠實驗室的支柱是學生。
  196. 在過去兩年中我們
    有過 35 個學生,
  197. 他們來自世界各地,
    在綠實驗室工作。
  198. 事實上,我們的主任經常說:
    「你在辦一所綠色大學。」
  199. 我說:「我同意您的說法,
    因為我們在培育
  200. 下一代頂尖的
    環保思想家,這點很重要。」
  201. 所以,我想總結一下,
    首先我向大家介紹了

  202. 我們認為一種食物、燃料和水的
    全球化解決方案。
  203. 這其中漏了一樣東西。
  204. 很明顯,我們使用電能。
    我們向各位介紹一個解決方案——
  205. 我們實驗室用的是清潔能源。
  206. 所以,我們有兩個風力發電組
    和綠實驗室相連,
  207. 我們希望很快會有第四個、第五個。
  208. 我們也使用一些很有意思的東西。
  209. 太空總署格倫研究中心
    有一個太陽能電池方陣,
  210. 15 年沒有用過了。
  211. 我和幾位電氣工程專業的同事,
  212. 我們意識到這個方陣還能使用,
  213. 於是我們正在翻新,
  214. 大約 30 天後它們將被接入綠實驗室。
  215. 大家之所以看到紅、紅和黃,

  216. 是因為許多人認為太空總署的員工
    週六休息。
  217. 這是一張在週六拍的照片。
  218. 附近沒有汽車,但是大家能看到我的
    黃色卡車。我週六工作的。(笑聲)
  219. 這是我在上班的證明。
  220. 因為我們竭盡全力去實現工作目標,
    多數人知道這點。
  221. 有個與此相關的概念:
  222. 我們把綠實驗室接上
    一座微型電網試驗場,
  223. 為了俄亥俄州的智慧電網概念。
  224. 我們有能力實現目標,
    而且我認為它會卓有成效。
  225. 這就是綠實驗室研究中心。
  226. 今天我介紹了一個能
    自給自足的可再生能源生態系統。
  227. 我們真的非常希望
    這個概念會在世界範圍流行。
  228. 我們認為我們的解決方案覆蓋了
    食物、水、燃料和新能源。很全面。
  229. 這個方案極其環保,而且具有
    永續性、可替代性和可再生性。
  230. 它滿足格倫研究中心三大原則:
  231. 不占用耕地,不和糧食作物競爭,
  232. 以及不使用淡水。
  233. 經常有人問我:
    「你在那個實驗室做什麼?」

  234. 我通常會說:「我在實驗室裡做的事
    和你一點關聯也沒有。」(笑聲)
  235. 信不信由你,我在這項計畫上的
  236. 頭號目標是
  237. 我想幫忙拯救這個世界。