早正在2017年的ARPA-E能源立異峰會上，我們就逢到了一家名為MarineBioEnergy的公司，該公司致力于研討一個觀點--機器人潛艇正在公海養(yǎng)殖海帶，以制作碳中和生物燃料。這一觀點有良多可取之處：海帶正在生長過程中吸取碳，是以當新植物扎根時，它隨后釋放到大氣中的任何碳都市獲得均衡。不寧唯是，海帶能夠轉(zhuǎn)化為能源密集型液體燃料，為此已有了重大的配送基礎設施。最主要的是，海帶生長正在海洋中，這意味著我們不用給它施肥，給它淡水，或像風能和太陽能農(nóng)場那樣爭取陸地空間。
海帶養(yǎng)殖的辣手的地方正在于，海帶須要三樣工具才氣發(fā)展：陽光、養(yǎng)分并將其“抓牢”。這類融合只能正在海岸線上自然地找到，這嚴峻限定了海帶的養(yǎng)殖數(shù)目?？墒荕arineBioEnergy公司的設法主意是正在坦蕩的海洋中養(yǎng)殖海帶，用機器人潛艇將海帶由日間的陽光到夜間幾百米深的富含養(yǎng)分的水之間輪回。這類深度輪回是不是真的適用于海帶是一個大的開放性題目，但近來的一些實驗曾經(jīng)辦理了這個題目。
分揀機器人三維模型海帶自己并非自然能夠?qū)崿F(xiàn)輪回進程的。海帶會自身正在淺灘上探求一些巖石，粘正在那邊，朝著陽光向上發(fā)展。為了使自身連結(jié)垂直，海帶正在每片葉子的底部發(fā)展出許多口袋狀的胞子囊，里面有許多胞子。芽孢成熟時，芽胞碎裂，里面的芽胞就出來，用兩根鞭毛正在海里游動。正在適宜的條件下，就會抽芽并長成海帶。沒人曉得假如海帶正在深度輪回進程中發(fā)展會產(chǎn)生什么；這一些囊能夠構(gòu)成嗎？假如不可以，那會對植物的其他部份形成什么危害？
為了辦理這個題目，MarineBioEnergy公司取南加州大學WrigleyInstituteforEnvironmentalStudies協(xié)作，正在加州海岸外的圣卡塔琳娜島（SantaCatalinaIsland）深度輪回一些小海帶。他們沒有運用機器人潛艇，反而是組裝了一個海藻升降舵，由一個拴正在海底的主動絞車構(gòu)成。絞盤上有一個支架，支撐著很多小海帶植物。每天晚上，升降舵皆會把它們降到80米深的養(yǎng)分富厚的水中喂食。到了早上，全部安裝被卷起放正在陽光下。
MarineBioEnergy公司總裁CindyWilcox正在一封電子郵件中向我們描陳述，顛末100日夜的高低輪回，測試表現(xiàn)海帶已順應了它的深度輪回，而且正正在疾速發(fā)展。
后果發(fā)明，深度輪回的氣囊又長又窄，布滿的是液體，而這不是氣體。這是第一次評釋，至少有一種海帶在白日表面的陽光和夜間的溫躍層以下的營養(yǎng)物質(zhì)之間輪回時繁衍生息。”
深度輪回的海帶發(fā)生的生物量大約是沒有深度輪回的對照組海帶生物量的4倍，只管實驗正在100天后竣事，但海帶正在當時還沒有完整發(fā)展。以后，看看成熟海帶究竟能夠發(fā)展多大和多快，將是下一階段的實驗方針。
Image：MarineBioEnergyDiagramshowingthelifecycleofanoceankelpfarm.
終極，這個設法主意是將海帶的出產(chǎn)取海岸斷開，應用太陽能機器人潛艇將偉大的海帶帶到坦蕩的海洋中。每隔90天，海帶就會被修剪、裝袋，然后送到取貨點轉(zhuǎn)化為生物燃料，而機器人潛艇則會把剛剪下的海帶拖出來，重新開始輪回。
分揀機器人涉及領域海帶轉(zhuǎn)化為燃料的現(xiàn)實歷程是經(jīng)由過程現(xiàn)有的貿(mào)易歷程開展的，即水熱液化或厭氧消化。海帶中約莫一半的碳能夠被加工成汽油或熱油當量，而另一半則被加工成甲烷，能夠用來為轉(zhuǎn)化歷程自己給予動力，轉(zhuǎn)化成氫氣，或作為獨自的產(chǎn)物出賣。因為正在這個歷程中開釋的碳來源于海帶自己，它事實上并沒有向大氣中增加任何碳，Wilcox解釋道：
我們的猜測是，每艘無人機潛艇正在30年的使用壽命內(nèi)發(fā)展的海帶，其生物量約為12000干公噸，是無人機和農(nóng)場體系質(zhì)量的200多倍。這類生物質(zhì)所含的能量是制作和操縱無人機和全部相干農(nóng)業(yè)設備所需能量的160多倍，包含擺設和收割。當海藻的燃料被燃燒時，它會釋放出一些月前由環(huán)境中吸取的二氧化碳，而農(nóng)場自己的碳萍蹤相對較小，由于它的質(zhì)量取產(chǎn)物相比極度小。我們的假想是，海帶衍生能源和有機原料終究將為相對較小的農(nóng)業(yè)設備供應全部投入，因而不需要化石燃料來保持和開展如許的體系。
快遞分揀機器人現(xiàn)狀Wilcox說，要庖代美國運用的一切液體運輸化石燃料，需求蒔植約220萬平方公里的海帶，占太平洋面積的不到1.5%。這看起來多是一個比較小的百分比，但這仍舊需求大批的海帶，一些人擔憂這可能會對其他海洋生物發(fā)生什么危害。按照Wilcox的說法，溫鹽環(huán)流每年在全部海洋發(fā)生約莫3.5米的營養(yǎng)物質(zhì)上升流，海帶養(yǎng)殖只會吸取上升流中約莫6厘米的營養(yǎng)物質(zhì)。風趣的是，經(jīng)過出產(chǎn)肥料作為生物燃料的副產(chǎn)品，海帶還可以用來作用將深海的營養(yǎng)物質(zhì)帶回陸地，這一進程現(xiàn)在只會經(jīng)過火山和鮭魚開展。Wilcox說：“我們估計海洋農(nóng)場的關(guān)鍵作用將是作用降低人為形成的大批人工營養(yǎng)物質(zhì)流入海洋形成的傷害，但這需求更多的研討?！?/p>
正在將來幾年，MarineBioEnergy公司期待哄騙ARPA-E給予的資金制造耕具原型，并開展大規(guī)模的海洋試驗，以后的目的是豎立第一個農(nóng)場，起頭大規(guī)模出產(chǎn)海帶。
原文題目：機器人推動了海洋生物燃料的開辟
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