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环境污染和能源短缺是当今人类面临的两大问题，全世界的科学家都在为之努力，但所获得的研究成果大多是非此即彼的突破，很少有人能把它们联系起来。有办法在消除污染的同时生产能源吗？几天前，美国莱斯大学的一项研究给了我们一些启示。
太棒了！吃污水会变成油
发表在学术期刊《藻类》上的研究结果是基于对美国休斯顿一家污水处理厂为期五个月的研究。莱斯大学的科学家发现混合藻类可以从城市污水中生产生物燃料。
这些高值藻类不仅容易存活，而且能有效去除城市污水中90%以上的硝酸盐和50%以上的磷。根据美国国家环境保护局的数据，城市水中氮和磷的过量是美国最常见和最具挑战性的环境问题之一。另外，目前的废水处理技术对硝酸盐和磷的去除效率较低，因此在废水中培养藻类的意义不言而喻。在完成净化污水的任务后，这些藻类还可以转化为可用于汽车的生物燃料，以满足交通行业的石油需求。
此外，藻类还有一个最大的优势，那就是与由玉米或糖制成的传统乙醇燃料不同，它不会与食物和人口争夺食物。根据美国能源部2010年发布的国家藻类生物燃料技术路线图，与传统的生物质能相比，藻类每公顷可以生产10倍多的燃料。这是一个真正的宝藏。
怪不得！被迫做出决定
然而，美国人对海藻油的生产并不乐观。
早在五年前，海藻油生产就成为可再生能源领域的热门话题，各种探索性技术层出不穷。然而，人们最终发现，通过藻类大规模生产生物燃料是不现实的，因为它需要太多的水、能源和肥料。
美国国家科学院国家研究委员会(nrc)在2012年的一份研究报告中指出，在当时的技术条件下，藻类每年生产的390亿升生物燃料约占美国运输燃料需求的5%，所需投资将非常惊人:生产相当于1升汽油的藻类生物燃料需要3.15升至3.65升水；此外，如果我们想生产390亿升藻类生物燃料，种植者必须增加600万到1500万吨氮和100万到200万吨磷。这相当于美国总氮消耗量的44%到107%，全国农业磷消耗量的20%到51%。
被这一巴掌惊醒后，美国海藻产业的重心逐渐转移到药物、营养和化妆品等高价值、低产能领域的生产上。人们对其生物燃料的特性关注较少。
这篇论文的第一作者，莱斯大学的科学家米纳克·柴犬·塔哈尔基，已经在这个领域做了28年的研究。她说，经过多年的发展，作为一种高价值的产品，藻类产业已经变得越来越稳定，但它仍然严重依赖化肥的生产。展望未来，如果我们想生产更高产能的产品，我们必须首先解决可持续发展的问题。从长远来看，藻类产业对化肥的过度依赖对整个行业来说不是一件好事:首先，它会降低行业的整体利润空空间；其次，化肥需求的增长也将导致藻类产业和食品产业之间的竞争和摩擦。因此，在废水中培养藻类实际上是一种无奈的选择。
最初！温度是关键
Bhattacharjee说，类似的想法已经在论文和书籍中提出了相当长的时间，但是仍然有一些具体的细节没有解决，例如是否在开放的环境中繁殖，是使用单一藻类还是混合培养，等等。她说:出于某种原因，我们很惊讶，在我们之前很少有人这样做过。
在新的研究中，巴特查吉和她的研究团队得到了休斯顿公共工程和工程部的协助。在这个部门的帮助下，莱斯大学的研究人员在休斯顿的一家污水处理厂建造了12个用于藻类培养的开放式池塘，每个池塘可以储存大约600加仑(2.27立方米)的水。这些水池直接连接到用于从污水处理厂的污水中去除固体的过滤器。每个池塘都养殖不同的藻类。一些池塘混合了各种藻类，包括休斯顿的藻类。在一些池塘里，除了藻类，还有以浮游生物为食的鱼类。
该论文的合著者、莱斯大学生物科学教授埃文·西曼(Evan Seaman)表示:先前的研究表明，不同藻类物种的组合可能更适合露天养殖。我们相信在里面养鱼也可以消除对藻类有害的浮游生物。五个月后的结果非常令人兴奋和鼓舞，因为以前的研究更倾向于不养鱼的单一养殖，而我们的研究已经找到了一种实现藻类生产的最佳效益和性能的方法。
此外，研究人员还评估了废水中藻类培养的适用环境和能效比。结果表明，休斯顿实验对废水中磷的去除效率比堪萨斯实验高4倍以上。Bhattacharjee解释说，这可能是由于温度的原因。休斯顿的测试主要集中在夏季和秋季，温度比堪萨斯州高得多。如果温度是关键，在美国东南部和西南部种植可能更经济。
目前，莱斯大学的团队正在测试不同的变量将如何影响最终结果，并优化技术以吸引更多的投资者。他们希望在未来与更多的城市合作，进一步确定这种藻类的潜力。
