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威海西門子代理商
產品時間：2023-12-24
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未來，水藻可被用來將電廠的二氧化碳轉化為生產生物燃料的原料。為了實現這個目標，西門子研究人員正在探索脈沖電場和磁性技術等各類過濾技術。
澳大利亞昆士蘭大學的研究人員基本用不著除藻。與許多園藝師不同，他們非常自豪他們露天水池里的水呈現深綠色。這是因為這里的水藻*是有益的。他們利用光合作用從空氣中去除二氧化碳并生成生物質：油、脂和蛋白質，它們可以轉換為生物燃料、動物飼料或藥品。“如果向它們供應富含二氧化碳的電廠煙氣，它們每公頃每年可吸收二氧化碳120噸。”位于德國愛爾蘭根的西門子中央研究院的化學家Manfred Baldauf博士說道。中歐的森林每公頃差不多可吸收二氧化碳10噸，即使是迅速生長的中國芒每公頃也只能吸收大約50噸溫室氣體。這并不是水藻養殖場只需要相對少量耕地的原因。這種養殖場還可設在貧瘠的土地上，未來甚至可設在海洋或河流中。
西門子（以及其他方）正在為昆士蘭大學獲得政府資助的野外水藻養殖項目提供經濟支持。公司還在自己的研究項目中研究借助水藻進行的二氧化碳吸收利用，探索其他碳利用方法，比如利用二氧化碳和氫制備甲烷和甲醇。Baldauf及其團隊設定了一個非常宏偉的目標：開發能夠將二氧化碳轉化成環保產品的技術。
Baldauf無法預測水藻在其中扮演的角色。但是肯定的是如果沒有有效的技術，將無法實現突破。“現在的工藝釋放的二氧化碳比它們吸收的二氧化碳更多。”他解釋道。除了生物反應器運行之外，這是因為收獲和干燥流程會消耗大量的能源。
高頻交流技術被用于更有效地收獲吸收二氧化碳的綠藻。它可使水藻沉到水底。西門子研究員Manfred Baldauf正在試驗這種新方法。
磁性方法。 解決方案也許指日可待。西門子研究人員正在研究兩種特別有效的收獲技術。當前的方法是利用離心或過濾方式將水藻與水分離開來。但具有更高能效的方法是電穿孔。浸沒在富含水藻的水中的電極連通高頻交流電，摧毀能使水藻上浮的結構。這樣，綠藻就沉向水底，上面的水能被抽回反應器。“我們還在研究脈沖電場是否能引起水藻細胞壁破裂，”Baldauf說道。這是一個想要獲得的副作用，因為這有助于分離生物燃料原料——水藻油。
在另外一種收獲水藻的方法中，西門子研究人員將微米大小的磁性顆粒與水藻混合在一起，并使富含水藻的水通過旋轉的磁鼓。磁性顆粒與水藻粘附在一起，然后兩者一起被吸在磁體上。“但是，畢竟最后需要將水藻和磁性顆粒分離開來。我們正在試圖找出的分離方式。”Baldauf說道。并不是每種水藻都適合每種收獲方式。為了確定合適的種類，西門子研究人員正在與德國比勒菲爾德大學的科學家攜手合作。
西門子還與德國卡爾斯魯厄工業大學合作，該校正在開發不同的生物反應器，以降低水藻養殖成本。靠近水藻養殖場的工廠或電廠通過供應包含二氧化碳和廢熱的煙氣，可幫助改善環境和經濟。這可有利于干燥流程，并幫助在寒冷天氣保持理想的溫度。水藻最適宜的溫度是在20攝氏度至30攝氏度之間。
基于二氧化碳利用可能開發的是什么類型的最終產品？西門子研究人員傾向于生物燃料和動物飼料。實際上，這兩種產品可以同時生產——生物燃料來自水藻油，動物飼料來自殘渣。實際上，利用水藻成分生產食品、藥品和化妝品已經經濟可行，因為這些產品的售價要比生物柴油高得多。“但是產量太小，難以吸收大量的二氧化碳。”Baldauf指出。
作為西門子二氧化碳回收項目的一部分，研究人員還在研究是否以及如何高效實現生物質“水熱碳化”。在這個過程中，收獲的水藻被加熱到近200攝氏度。得到的產品是碳元素，它可作為廢水凈化中的活性碳使用，或進行處理。“這個過程的一大優勢是使二氧化碳非常長時間的脫離循環。”Baldauf說道。
基于水藻的二氧化碳再循環也是西門子中央研究院中那些沒有參與二氧化碳回收項目的研究人員的目標。比如，Maximilian Fleischer教授就在研究轉基因水藻細胞，他的工作得到了西門子醫療*技術官同時也是基因技術專家的Cord Stähler的支持。其目標是利用超級細胞生產乙醇。比如，光合作用就被用于被稱之為藍細菌的藍藻將二氧化碳主要轉化為糖。一個額外的基因可確保糖在水藻細胞內被轉化成乙醇。“我們想借此實現15%到20%的總體效率。”Stähler指出。
收獲混有磁性顆粒的水藻。
光合作用幕墻？ 如果低等級的水藻細胞能夠利用光合作用，那么高科技未來建筑呢？在此，空氣中的二氧化碳與水、陽光和合適的催化劑發生化學反應，形成甲醇和氧氣。“甲醇然后可用在燃料電池中，用來發電和提供熱量。”西門子中央研究院的Fleischer表示。在未來，裝滿水的反應器面板通過玻璃隔絕太陽，并在后端配有可滲透二氧化碳的膜，這樣的反應器可布滿整個建筑物的幕墻，實現類似樹一樣的光合作用。
但是在光合作用幕墻吸收大量二氧化碳之前，另一種技術可能取得了突破。“借助風能或太陽能過剩電力利用二氧化碳和氫氣生產甲烷和甲醇在技術上已是可行的。”Baldauf說道。實際上，位于斯圖加特的初創企業Solarfuel計劃于2013年在一家奧迪工廠推出*套這樣的系統。
西門子正在開發一種特別有效的動態電解槽，用于氫氣生產。在這方面，化工公司和項目合作伙伴拜耳公司正在研究利用氫氣和二氧化碳生產聚亞安酯，聚亞安酯是泡沫、塑料和油漆的重要原材料。
科學家是否能將二氧化碳轉化為可盈利的量產原材料目前尚不清楚。但是已經出現了相應的積極跡象。利用二氧化碳生成的水藻產品已經有潛在買主。據Baldauf透露，表示出興趣的公司包括EADS、Neste Oil、航空公司和飼養場。