美國的為阻一家公司正計劃在遠洋建造大規模的巨型海藻農場，用以提供生物能源，止氣中開降低碳排放。候變海洋

美國的暖科Marine BioEnergy公司正計劃在遠洋建造大規模的巨型海藻農場，用以提供生物能源，計劃降低碳排放。辟農該項目已經完成了第一次實驗，為阻但也有人質疑，止氣中開海藻農場或許會對海洋生態系統造成無法預計的候變海洋后果。

撰文 | Annie Sneed

翻譯 | 陸水

審校 | 張二七 

在未來的暖科某一天，太平洋或許會變成巨型的計劃藻類農場。這些農場將由潛航器照料，辟農收獲的為阻海藻會被轉化為能源——這是Marine BioEnergy公司所構想的未來。這家公司認為尚未開發的止氣中開外海能夠提供更好的可再生生物能源，它和幾個相關項目都由美國高級研究計劃局能源部（Advanced Research Projects Agency-Energy,候變海洋 ARPA-E）資助。

目前，美國能源的5%來自玉米和木頭等生物資源，它們不僅是可再生能源，還能在生長過程中通過光合作用從大氣中吸收二氧化碳。由于其使用靈活，能夠為航天和其他使用電能的交通工具提供能源，因此許多專家認為生物能源的比重將持續增長。ARPA-E的項目主管Marc von Keitz稱，大量分析指出，如果要大幅減少美國的碳排放，生物能源需要占到總能源的20%~25%。

當下美國生物能源主要來自于玉米制乙醇汽油，然而它的生產過程需要大量土地、肥料和淡水，容易造成污染問題且耗費資源。如von Keitz所說：“我們怎樣才能（在生產足夠生物資源的同時）不以人們的需求作為代價，又增加食物產量？”海藻可以成為答案：它不需要上述任何一種資源，而是利用了外海的巨大潛能。“大部分的海洋都還沒有被開發，”von Keitz說。收獲以后，海藻可以通過不同的化學過程轉化為各種能量，如生物氣體和乙醇。然而，將海藻作為生物能源仍有一些困難。由于其對于生態系統可能存在影響，又未被證實一定會對改善氣候有好處，人們對這個方法也依然存疑。

海洋農場

很多國家——特別是亞洲國家——有悠久的海藻種植歷史，不過主要是為了食用，也都是小規模種植。如果要讓大型海藻成為生物能源的主要來源，研究者和企業需要以低成本的方式將海藻轉化為商業化的能源。他們也需要發明出在遠洋大范圍種植大型藻類的技術，這需要克服遠洋的種種惡劣環境，如由風暴等。另外，海藻農場距離陸地很遠，這也意味著，如果要高效地運營，需要達到少量的員工在場即可的自動化生產。

ARPA-E正在支持創新能源技術的研發，他們認為上述問題可以得到解決。ARPA-E有一個名為MARINER（海洋者）的專項計劃，旨在資助針對海藻能源產業的各個環節的開發項目，其中涉及耕種、收獲、運輸、育種等方面的技術和系統。例如，MARINER計劃中有一類項目針對水下監控的開發，它們著重研究小型無人潛航器上的感應器如何實現跟蹤生長和探測損害，以及使用自動拖引船（被形容為“海洋拖拉機”）來運輸供給物資和收獲的海藻。

ARPA-E的項目之一由Marine BioEnergy完成。這個項目是為了在太平洋中間建造巨大的海藻農場，它試圖解決大型海藻農場概念中最重要的問題：外海的海洋表層陽關充足但缺乏營養，深海有足夠的營養但陽光不足。因此，大多數海藻不會生長在這么遠的地方。Marine BioEnergy認為他們找到了解決方案：把海藻固定在無人潛航器上。

根據設想，每個農場會覆蓋幾公頃（1公頃等于0.01平方千米），由一排一排的海藻組成，其間穿插著浮筒。在晚上、暴風雨中或者其他船只經過時，無人潛航器會把海藻拉到海底吸收養分。每幾個月，潛航器還會把整個農場拉到一個收割地點，潛航器本身的能源則由太陽能板提供。

Marine BioEnergy公司的創始人和總經理Cindy Wilcox計劃用足夠多的海藻農場來提供很大一部分能源。她說：“如果要替代美國現在使用的10%的石油，我們需要種植一個猶他州那么大的海藻農場，而太平洋的空間有705個猶他州那么大。”

這家公司剛開始實驗他們的想法。在去年Marine BioEnergy和南加利福尼亞大學（University of Southern California）做了第一次試運行，來測試巨藻（Macrocystis pyrifera）在水里拖上拖下會如何生長。在加州卡特琳娜島（Catalina Island）的海岸邊，研究員把30根巨藻連在一個固定的懸浮系統上，用太陽能驅動的絞車，將系著巨藻的吊桿于表面和80米深處來回移動。最初的結果很鼓舞人心：被來回移動的巨藻比始終保持在同一深度的巨藻生長得更好。Marine BioEnergy和研究員計劃可能會在4月初的時候再做一次相似的實驗。

未知的后果

一些專家對ARPA-E的計劃抱有謹慎但樂觀的態度。“這是個令人興奮的、大膽的項目，肯定是我們下一步要做的，”英國杜倫大學能源研究所（Durham University Energy Institute）的海藻生物能源專家John Bothwell評論道，他未參與ARPA-E項目。

還有一些專家表示了他們的質疑，他們提出海藻農場或許會對海洋生態系統造成無法預計的后果。“擾亂大陸和海洋的生態食物鏈會有很多連鎖反應，”密歇根大學能源研究所（University of Michigan Energy Institute）的教授John Decicco說。Wilcox回應道：“我們還不知道可能會產生哪些生態影響，或許現在討論這個問題還太早了。”von Keitz提到一個可能的危害是海藻農場會有一些松弛的線，這些線會纏住海洋生物。然而，他指出MARINER計劃要求該項目降低這個風險，比如一些團隊正在考慮在這些線中加入例如玻璃纖維等材料，這樣它們不會彎得把動物給纏住。

生物能源潛在的氣候好處也有待商榷，海藻的好處可能很難計算。ARPA-E的目標是達到與陸地生物燃料相同甚至更低的碳排放量，這意味著其碳足跡（指某產品在生產、運輸到消費的過程中全部的碳排放量）不到汽油的一半。這一目標背后的想法是，即使海藻燃燒時會釋放碳，這些排放量也只相當于海藻在生長階段所吸收的碳，不會像化石燃料那樣向大氣釋放新的碳，盡管海藻在生產和轉化為生物能源的過程中仍需要一些能源。Von Keitz補充說，如果可以在海藻燃燒的過程中捕獲和儲存這些碳，對氣候就更好了。

不過，DeCicco說，大型海藻養殖可能會以我們意想不到的方式影響海洋內的碳循環，而這可能會對氣候不利。他說：“我們很難有把握地說這些碳的連鎖反應對大氣是有凈收益。”德西科指出，相關產業和研究人員將需要數據而不僅僅是模型來證明大型藻類生物能源會有助于改善氣候，要獲得足夠且準確的信息是很困難的。然而，von Keitz認為并沒有證據表明大規模的海藻種植會破壞碳循環，從而危害氣候穩定。

一些專家說，僅僅是能夠降低碳排放的可能性就使得海藻生物能源值得探索。弗吉尼亞大學（University of Virginia）工程系統與環境副教授Andres Clarens（他并未參與本項目）表示：“我們正面臨著氣候變化的巨大挑戰。我不認為有什么靈丹妙藥，或是大型海藻就能拯救我們，但這可能是解決方案的一部分。”

原文鏈接：

//www.scientificamerican.com/article/could-our-energy-come-from-giant-seaweed-farms-in-the-ocean/