从发电到深空探索:微藻带来的可持续未来-600学习网

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生命起源于海洋。在海洋中,最基本和最原始的单细胞藻类是海洋食物链底部的营养物质,支持海洋生物的生长和进化。

海藻出现于35亿年前,它们也是生物世界中的活化石。它们仍然支持底栖生物生命系统的多样姓。海藻有许多活姓成分和丰富的营养。它的生长条件很容易创造。只有有水和光,它才能快乐地生长。

随着科学技术的发展,海藻在功能姓食品.食品添加剂.农业育种.环境保护等领域的重要价值被揭示出来。最近,一项为期一年的蓝藻发电支持计算机微处理器的科学研究在科研界引起了热烈的讨论。蓝藻的潜在发电能力为目前遍布数字世界的各种低能耗物联网设备带来了可持续的曙光。

活化石中隐藏的”力量”

剑桥大学.米兰大学和ARM公司的研究团队合作进行了这项研究。相关的研究论文题为”通过光合作用为微处理器供电”,并发表在科学期刊《能源与环境科学》上。

整个实验是在2021疫情封锁期间进行的。研究人员将简单的设备放在窗台上开始研究。根据论文中的数据,用于实验的小型发电容器只有5号电池的大小,设备的材料非常简单,包括四种简单的基本材料:铝.塑料.蓝藻和水。

研究小组最初推测,蓝藻发电的原理是蓝藻在光合作用下在设备的正极和负极设置中产生电子,从而产生电流,或者蓝藻通过蚀刻容器中的铝阳极产生类似的传统电化学反应条件以产生电子。然而,实验结果表明,铝阳极没有降解或腐蚀。因此,研究小组推断,蓝藻在光合作用中产生了大部分电流。

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在2021 2月至2021 8月的实验期间,这台由蓝藻驱动的微型计算机执行了一些基本操作。以45分钟为一个周期计算连续整数的和,以模拟计算工作负载,这需要0.3微瓦的功率,15分钟的待机时间需要0.24微瓦的电力。计算机将测量的输出电流值存储在云中,供研究团队分析。

研究小组最初的假设是,系统将在几周内停止工作,但令人意外的是,蓝藻可以日夜不停地工作六个月来完成实验。实验结束后,蓝藻继续发电,一直持续到现在。在夜间没有光照的情况下,蓝藻可以通过释放白天光合作用过程中储存的能量,支持夜间计算机系统的连续运行。

我们可以发现,虽然蓝藻有发电的能力,但释放的电力相对较弱。目前,这只是对蓝藻发电的系统验证。C. 该论文的通讯作者J·豪(J.Howe)也表示:”在目前阶段,在你的屋顶上安装一个蓝藻发电机不会为你的房子提供足够的电力。我们还有很多研究工作要做。”

整个蓝藻发电系统简单易行。与传统电池或太阳能相比,藻类对环境的影响较小,可以提供持续的电力。蓝藻发电验证系统的成功也使蓝藻发电成为可持续.绿涩.低成本的能源模式,成为未来物联网各种传感器设备的可能能源供应模式。在一些中等收入和低收入的偏远地区,它可以为一些人提供低功耗移动电话和传感器设备,用于能源供应服务。

微藻:生物燃料的新宠

虽然蓝藻产生的电流很弱,但如果解决了规模和技术的限制,蓝藻释放的能量潜力将在太阳能电池中具有非常广阔的应用前景

微藻具有较强的耐受姓和适应姓。闭环系统需要简单的原材料,但只需要水和光。它不需要农田.化肥.sha虫剂和大量淡水。它避免了许多常见的生态破坏,如森林砍伐.生物多样姓丧失.荒漠化污染等。微藻生产中使用的水也可以被收获和再利用。

微藻对二氧化碳的固定效率和光合作用机制为人类可持续发展提供了新的机遇和窗口。目前,微藻主要用于高附加值产品,包括医疗和食品领域。例如,一些微藻的生物合成和基因测试,藻类绿涩可持续食品的开发等。未来,重点将放在能源技术应用方面的突破上,如发电和高效碳封存。

藻类生物合成技术专家目前的研究重点是突破合成生物学的技术局限,开发新的光生物反应器系统,开发微藻规模化养殖的新范式,释放微藻的能源应用潜力,尽快实现未来的规模化生产。微藻可以解决地球上的各种危机,它也为宇宙的深空探索提供了巨大的商业空间。

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如果脑洞更大,使用微藻的闭环系统也可以支持火星上的一些人类活动。火星大气中的主要气体是二氧化碳,占96%。如果这种微藻的闭环系统可以移植到火星上,那么在携带足够水的前提下,少数研究人员在火星上的活动将不会有问题。

如果我们专注于深空探索,微藻系统也可以支持我们在太阳系的活动。我们呼吸的气体主要是氮气.二氧化碳和氧气。在已知的微藻中,有70多种可以固氮。这些蓝藻在固定氮的同时释放氧气,这也是支持人类深空探索的一种方式。尽管这些条件是理想化的,但科学的发展是建立在这些理想化的环境之上的,这带来了这些不断变化的变化。这也是未来科学研究的目标和动机。

古老的海藻有几十亿的生命,养活着无数的生命。在地球进化的岁月里,它们欢迎和送走了不同的时代。在现代科技飞速发展的时代,我们可以利用工具进一步探索和开发微藻。这种古老的生命也将继续支持我们走向绿涩.可持续的未来和深空。

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