1 r
10 15
图5。意思是防紫外线的吸收特征化合物(OD在330 nm /鲜重(FW)烟台sp, Callithamnion gaudichaudii,最纯粹,Porphyra columbina,浒苔linza, Dictyota sp,石莼rigida暴露于紫外线辐射的背影浓度的函数(OD(665海里)/ FW)。(在赫尔et al ., 2002)。
6。藻类作为其他生物的食物
Macroalgae以及他们的生长环境中,提供住所和食物多样化的生物,主要是无脊椎动物。尽管许多研究已经在不同的地点进行评估的影响太阳辐射macroalgae和其他生物之间的相互作用,很少有研究解决这一主题在巴塔哥尼亚地区(Menchi, 2001;赫尔et al ., 2002)。特别是,这些研究评估紫外线辐射的影响生存的片脚类动物Ampithoe有效霉素和等足类动物Idothea baltica喂养不同macroalgae和不同bioacu-mulating防紫外线的化合物。光密度之间的关系在334海里(即。防紫外线的化合物的浓度的估计量)的甲壳类动物,他们的饮食是图6所示。在i . baltica(图6)中,有一个5 -,
1我1 0 1 2松藻属浒苔
4 5 6
Polysiphonia
4 5 6
Polysiphonia
2 3 4 5 6
OD334 macroalgae
图6。光密度在334海里(OD334)甲壳类的函数OD334 macroalgae饮食。(一)i baltica;a (b)有效霉素。本研究中使用的符号表示不同的藻类:松藻属sp。(▲) 2001年2月期间收集的;浒苔sp。(•)在2月和2000年6月和2001年2月,收集和Polysiphonia sp。(■) 2000年2月期间收集的。垂直和水平线是标准差。
防紫外线化合物的浓度明显高于当人喂养Rhodophyte Polysiphonia sp.比当他们吃绿色植物。a .有效霉素(图6 b),还有光密度的增加在334 nm,低生物喂食时在浒苔sp.和明显高于当他们喂养Polysiphonia sp。此外,更高浓度的防紫外线化合物被发现在a的价格相比有效霉素i baltica喂养Polysiphonia sp。这种情况下,然而,逆转时两个甲壳类物种收集从绿色植物物种。生存与两种甲壳类动物实验表明这些化合物的不同生态作用。答:有效霉素,因为显著更高的生存是观察生物捕食时Rhodophytes与绿色植物相比,马斯河似乎提供了一个有效的防止紫外线辐射。然而,在i . baltica,死亡率高和不显著不同的个人在富人和穷人MAA的饮食喂养。然而,大量卵子或胚胎的马斯河i baltica表明这些化合物可能为后代提供保护,而不是成年人。
7所示。结论
原位试验结果总结以上研究表明macroalgae阴影植物适应低光照条件在高潮的强烈吸收和散射太阳辐射的水柱。然而,在低潮,有机体受到高太阳能辐射暴露。太阳紫外线辐射的进一步增加——例如,由于持续减少的平流层臭氧层或南极臭氧的影响程度的“洞”在巴塔哥尼亚——会恶化这种情况,导致更多的藻类的抑制作用。然而,到目前为止,研究表明,积极的菌体保护自己关闭了光合电子传递恢复在随后的低光照阶段。很明显,不同的物种适应不同高度的海岸,和它可以得出结论,太阳辐射的持续时间和强度的决定性因素在巴塔哥尼亚地区macroalgae区划的栖息地。
8。确认
这项工作是由报社Nacional de Promocion Cientifica y Tecnologica - ANPCyT(项目皮克特人VEV N 2005 - 32034°), Proalar EWH(项目N 2000 - 104°),联合国全球环境基金(PNUD项目N°B-C-39 EWH), Fundacion Antorchas(项目A-13955/3 EWH),德意志Akademische Austauschdienst(项目Proalar N°T332 408 138 415 - ra D.-P.H),和Fundacion盐湖联盟。这是贡献N 114°Estacion de Fotobiologia盐湖联盟。
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》的作者的个人经历Masahiro Notoya生产生物燃料的Macroalgae保护海洋资源和环境”
Masahiro Notoya目前应用藻类学教授实验室的东京大学海洋科学和技术,日本东京。他在1978年从北海道大学获得博士学位。Notoya教授的科学领域的利益macroalgal和海草生态社区,即。Moba生态学,“multitrophic集成水产养殖、藻类生物修复、生物技术有用的藻类,藻类繁殖技术、分类、发展史和生理学的藻类,Porphyra的生活史。
电子邮件:(电子邮件保护)
答:以色列et al。(eds),海藻和他们的角色在全球变化的环境中,
细胞起源的生活极端的栖息地和天体生物学15,217 - 228
DOI 10.1007 / 978 - 90 - 481 - 8569 - 6 _13©Springer科学+商业媒体帐面价值2010
生产生物燃料的MACROALGAE保护海洋资源和环境
MASAHIRO NOTOYA
Notoya应用藻类学研究所、Mukojima-4 Sumida-ku, 131 - 8505年东京,日本
1。介绍
ios版雷竞技官网入口 和环境是世界上关心的问题。首先,作者描述了生物燃料的实际需要,什么样的材料可以为这一目的服务。这是紧随其后的是在当前全球环境下的参数,macroalgae是最有效的生物燃料生产原料。海藻是海洋生态系统中最重要的海洋生物资源保护和海水质量,防止污染和富营养化,以及二氧化碳的吸收和固定的协助下太阳能。macroalgae的有效性也解释了各种额外有用的物质中发现其组织时,以及在高生产力与陆生植物和商业作物。藻类可以产生的海岸和未使用的广阔的海洋区域内的专属经济区。最后,作者的思想建设的一个有效的生产系统的macroalgae解释道。
2。环境破坏和生物能源生产
威胁人类的生活在不久的将来在全球范围内被认为包括环境破坏、短缺饮用水和食品,水污染化学物质或放射性物质的污染和能源问题。这些问题大部分是由于不合理的破坏自然环境,和他们挥霍无度的经济批量生产/消费。它也被认为是一个关键因素的全球变暖是二氧化碳和其他温室气体排放人为的过度化石燃料的使用(第四IPCC的报告)。能源生产的需要(生物能源、体力从太阳能光、风)与环境保护方法不排放二氧化碳是必需的。因此,在生物燃料生产,技术使用大量的能源和排放大量的废物生产的原材料和燃料的转换过程是不合适的。此外,改变食物转化为能量的技术和使用的技术应该使用一个生活的地方。
3所示。生物燃料生产和全球环境
最近增加大气中的二氧化碳水平也是人为所造成的环境破坏,过度消费等ios版雷竞技官网入口 农田、森林砍伐和发展。因此,提高二氧化碳的积累在森林,停止砍伐森林和农田发展一直推荐中立即措施在世界的每一个角落,直到现在。然而,最近的措施正在控制化石燃料的消费和生产无碳能源。
木材、杂草、玉米、甘蔗、棕榈树、向日葵、和油菜籽都被评估为原料碳中和能源,如酒精或柴油机油。物理能量也被认为是,如太阳能、风能、地热、潮汐和海流的力量。然而,应该可以替代石油的能源运输液体或气体燃料。土地作物资源碳中和能源也被使用。然而,土地由只有约30%的地球表面,这包括山区、沙漠、和地区接近湖泊和河流;而且使用它作为一个地区的经济活动,土地也作为人类生活的区域,如城市、农田和牧场。有一种感觉,没有足够的面积已经分配了生物燃料的生产资源。此外,食物短缺材料是世界上目前应该考虑以及全球人口的快速增长在不久的将来。因此,利用土地空间生物燃料的生产资源被认为是考虑到预期的问题粮食危机在不久的将来;因此所有土地空间应该仅仅用于粮食生产。
基于上述事实,应使用海洋植物生产生物燃料资源而不是陆生植物。尤其是在日本,小岛大专属经济区要求大规模macroalgae文化技术的发展,在沿海和近海地区,这样的生产生物燃料从macroalgae不与食物和不破坏环境。从我们的实验结果,据估计,每年的bio -ios版雷竞技官网入口 2000万升了10000公顷(100平方公里)。这对应于汽油的用量约三分之一每年在日本。我们的项目估计,生物产量约4.7立方米/ t湿重Ecklonia多茎目冈也是可能的。
4所示。沿海环境保护的必要性和海洋生物资源
一般来说,生产的海洋生物在沿海地区深受洋流和水的温度。Macroalgae生长在沿海地区有较低的温度所产生的冷洋流。形成良好的渔业水域边界的温暖和寒冷的洋流。
海岸的日本受到寒冷的洋流等这些在太平洋,从东北到北海道的东北部,大量的棕色macroalgae像海带可以找到种虫害。沿着太平洋日本沿海,冷空气从东北流向南部和温暖的电流从南到北。两个电流碰撞不远的东北地区,和两个漩涡,良好的渔业水域被发现。然而,鱼资源不断减少每年从这些渔业水域。此外,在全球范围内,大型广泛的鱼类资源减少,因为人为的破坏环境的不同起源。在某种令人震惊的报告,预测自然海洋鱼类资源将在2050年几乎消失,解决已经灭绝鱼类以及(蠕虫et al ., 2006)。在全球范围内,表明海岸和海洋和陆地和大气暴露在环境破坏,以及沿海和海洋环境的保护是必要的。
日本约48%的海岸线被修改人为直到现在,和自然海滨和有用的大型macroalgal渔业被摧毁的社区建设人工海堤护岸从海岸保护的角度(环境、日本政府1994年)。一般来说,各种藻类物种生长在这浅的沿海地区,尤其是社区等大型macroalgae昆布属植物spp,海藻spp。和Ecklonia spp。和海草发展在沙子里,泥泞的浅的底部。这些区域被用作鱼和贝类的发祥地,幼虫的生长区域鱼和大型鱼类的摄食区域。因此,这是一个重要的区域环境的保护以及有用的动物和藻类为渔业资源。此外,这些领域macroalgae和海草生长也为水净化。因此,浅的沿海地区和海洋生物的社区非常重要,因为他们得到的好处生态系统服务和环境保护。
在日本,这些有用的领域macroalgal社区和生态系统对渔业生产自古以来被特别称为“Moba”(图1)。在日本“Moba”的定义是“一个有用的和重要的经济区域和/或生态系统由over-sized-seaweed和海草社区海洋资源的生产和保存,和环境的平衡功能。”"Moba" has been protected, managed, preserved, restored, and developed. It has also been advanced by the public works of country and local government. Besides the "Moba," there are various kinds of high productive areas and important ecosystems in tidal areas. There are various organisms involved in
-
- 图1所示。“Moba”海藻macrocarpum约6米的深度,和藻叶长度达到10米,丰田在港口,Nakanoshima岛,冲电气岛屿,日本岛根县。
水质净化在滩涂,沙地区,和盐沼。然而,近年来这些“Moba”和其他自然潮汐区域是大大减少了沿海开发,作为项目的一部分的“自然繁殖。”In addition, the "Isoyake" phenomenon, which is covered with crustose coralline algae and the disappearing communities of the useful macroalgae, is spreading and progressing in the浅水区沿着海岸的日本。也有富营养化由于外流的废物和污染地区的鱼类和贝类文化、人类和各种经济活动沿着沿海地区。发生的各种光合生物的花朵也被观察到。从上述事实,入侵的环境及其破坏可以看到岸边浅水区附近不远,我们需要在本地和全球立即采取保护措施。海藻群落的恢复和保护,如“Moba”作为沿海生态系统的基础,是必要的。
5。与其他光合生物生产力的Macroalgae相比
碳的生命周期和主要积累在大多数macroalgae相对较短,约1年,或几年。很短而需要数十年到数百年一棵树在森林达到成熟。
因此,macroalgae,大量的二氧化碳积累在短时间内生产能力高、更有效回收资源比木头燃料,二氧化碳积累和需要更长的时间。另一方面,认为全球生产海洋的浮游植物和陆生植物几乎是等价的。和自然生产的macroalgae不比较。然而,macroalgal生产受限于只在沿海行狭窄的连接区域。
日本每年净产量的macroalgae海岸被报道为1.3 kg / m2昆布属植物angutata(富士和河村建夫,1970),为海藻macrocarpum 8.3 kg / m2, 5.5 kg / m2海藻patensi(谷口和山田,1978),3 kg / m2 Ecklonia静脉(横滨et al ., 1987),和1.9 kg / m2的海藻yezoensis(冈,2003)。据估计,平均生产率的陆生植物大约是-10 - 2.3 kg / m2。因此,macroalgae和陆地植物的生产力是相似的。如果是可能的文化上的macroalgae未使用的生物燃料资源广阔的海洋区域,没有更大的生产陆地植物或海洋植物的光合生物。另一方面,使用简单的技术和管理文化,在陆地上使用单细胞藻类作为生物燃料资源也可能被考虑。然而,过滤成本和种植面积相同数量的收获的植物或海藻不相对。从上述事实,因为macroalgae(如植物种虫害或海藻spp)有高生产力和日益增长的时期很短(从1到几年),他们应该被视为最优资源生产生物燃料。
6。海藻种虫害和植物spp。藻类为原料的生物燃料
海藻种虫害生长在树的形状与浩方的帮助,由于树枝漂浮在空气囊泡,可以有效利用太阳能。昆布属植物种虫害比海水更重,叶状复叶越来越向下,或躺在水面,需要更多的信息来设计最佳生长良好的培养技术。海藻种虫害的浮动的叶子很方便,他们可以收获只是分离浩方的文化系统,这是非常容易与昆布属植物。
大多数种类的海藻是生长在相对的地区暖流。大型社区建在沿海地区,从而使有用的鱼类和贝类的生长以及维护和保护海洋资源(即。,形成“Moba”)。此外,一些分支机构提出他们的成长,和许多的叶子积累和转移与当前的“流动的藻类。”It is well established that the "flowing algae" are used for spawning and as a habitat for various useful fish and shellfishes, such as yellowtail, Pacific saury, and rock fish, and also as a growing area for larval fish. Moreover, they are used as seeds for coastal鱼类养殖。因此,人工繁殖和海藻的文化种虫害是有效的提高和保护海洋鱼类和贝类资源。此外,由于macroalgae的养分吸收在他们日益增长的区域,也可以用于富营养化的海岸恢复的功能。
昆布属植物物种生长在日本的海岸,在东北地区和北海道,它们产生大量的叶子,形成大社区的地区。海带目,Ecklonia、Eisenia Undaria生长在温暖- - - - -本州岛海岸四国和九州。这些物种也“Moba”的一部分,对于重要的海洋资源和非常有用的保护。因此,有必要考虑是否应该使用海藻种虫害或植物种虫害根据沿海地区的环境特点。
几年前,作者考虑,提出了建设一个藻类生物燃料生产系统,涉及大量的培养macroalgae通过太阳能和二氧化碳的吸收和固定在不远的广阔的未使用的海洋区域。同时,鱼类和贝类的各种海洋生物将被吸引和保留,和海洋生态系统可以形成关注macroalgae增长,生产的海洋资源将大大增加。这个系统能够使用深海水,海洋力量,波浪发电,风力发电,太阳能光能量。它将会作为一个自力更生的运作,能源生产和消费系统,有各种各样的自力更生,零排放的浮式生产类型是复杂的,也可以用于探索、收集、利用有用的工业原料中包含海洋和海底(图2)。
一般海藻栽培,如海带、Undaria Porphyra,一直表现非常平静的区域内湾。然而,有必要安装一个大型文化建设在公海生物燃料的生产资源。因此,新的可能性如大型文化建设和安装技术、适航性的生产设施,和收获技术对大数量的产品将会出现。然后,藻类生物燃料的生产和收获资源,不使用文化设施,可能被考虑。即,它包括“人工藻类流动”的发展海藻spp,收获点流和藻类生长的,及其在生物燃料生产使用(图3)。
例如,在西海岸的情况下在日本海,如果海藻种虫害的分支是大量储存在九州岛的北部,它可以“人工藻类流动。”These algae are flow along with the Tsushima warm current, and they go north, accumulating and growing. It takes at least around 2 weeks to go from the northernmost end of Kyushu to the entrance of Tsugaru Strait according to the reported movement of Nomura's jellyfish (Stomolophus nomurai). The northing route and attainment time of these algae change with the stock point and time. Although some algae drift along the shore in the direction of the flow, each flock of algae concentrates and reaches Tsugaru Strait or Soya Strait, and the "artificial flowing alga" does not disperse in the Japan Sea.
图2。synthesic形象建设一个巨大的木筏,自力更生能源生产和消费,在海洋和零排放系统。每个设施的建设的生产、加工、研究、以及管理、流通,和一段经济已经安排在浮动的上、下部分,分别。
图2。synthesic形象建设一个巨大的木筏,自力更生能源生产和消费,在海洋和零排放系统。每个设施的建设的生产、加工、研究、以及管理、流通,和一段经济已经安排在浮动的上、下部分,分别。
事实上,正如路线或成就而言,如果高度精确的仿真程序开发的集团为首的山形东京大学的教授,也可能是说可以预测正确的位置,从而改变每一刻,实现时间,课程和时间也可以任意指定。
因为所有的文化设施和能源“人工藻流动”的栽培管理取决于自然洋流和太阳能灯,可以为生物燃料大量生产低成本的资源。
近年来,全球海水的富营养化和污染的问题。我们也担心同样的事情在日本海。此外,装载有富营养化问题的营养来自鱼类和贝类文化和人类活动对土地和盛开的道路,如赤潮和绿色潮流(图4)每个国家的沿海地区。
拿起营养从大型沿海和海洋领域,重要的是要培养或传播有用macroalgae大量在那些领域,和
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- 图3。“人工藻流动的图像”和“Moba“藻生产生物燃料的发展与保护全球环境和海洋资源。
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- 图4。绿色浪潮盛开的石莼种虫害在横滨的海洋公园,日本神奈川县。
获取和利用它们为我们的生活。这些macroalgae也被用作食品自古以来在一些国家。雷竞技手机版app此外,物质也被运用于各种健康食品和补品、化妆品、和化肥还被用于,的藻胶产业,这个被用作食品添加剂,最近。此外,它也用于集成multitrophic水产养殖鱼类和贝类。作者提到,不适当的进行掩埋或焚烧处置传播植物。海岸上的广泛种植藻类应该有效利用“天然再生资源。”Therefore, these "artificial flowing alga" designs are multipurpose systems, such as a technology for sea water purification with the preservation of useful marine resources and the production of bioenergy resources.
7所示。藻类生物燃料的生产和使用的专属经济区
作者已经花了6年时间从macroalgae检查生物燃料生产,哪几个科学报告被发布和各种科学会议(XIXth国际海藻研讨会,2007年3月28日,神户,日本和“海藻生物——的挑战燃料生产和保护环境和渔业资源。”)举行。
生物燃料生产技术的发展是根本,应考虑未来的全球环境的保护。因此,正如前面提到的,生物燃料的资源和生产区域不应与食物和人类的生活区域。破坏环境和生态系统与生物燃料生产的过程中不应发生。自然能源应该尽可能多的使用,应该使用和资源没有徒劳,同时避免浪费输出。上述的生物燃料生产所需的积分。发展的旧资本主义逐利的类型系统不符合原来的生物燃料生产的意义。
为此,可能需要建立一个新的领域,例如,“生物能源”,将蒸汽气化和综合了一个无机催化剂的帮助下气体直接从发酵系统产生有用的和高质量的硬质合金。至于藻类有机物的生物燃料生产的资源而言,除了前甲烷发酵技术,酒精,氢,等等,各种合成生产系统应该开发,如合成部分燃烧的气体。有效的技术也可能使用纸浆的类比,开发石油精炼,或石油化工产品的生产过程。约40%残留物质浪费是通过几种类型的发酵。这些物质也应该用于生产工业商品高,附加值的乙醇,各种纤维素的物质系统。
在这个设计中,大量稳定供应生物质材料实现第一个前提。独特的思维方式和条件的位置巨大的日本专属经济区适合藻类文化和随后的生物燃料生产。视图的新环保合成技术的发展在全球和海洋资源保护将帮助日本的全球的贡献。
8。引用
部环境,日本政府(1994)国家关于自然环境的调查。1 - 400(在日本)。日本村田公司,y(1980)光合作用和生产,在:Miyachi和y村田(eds)。光合作用和干物质生产。Rikougakusha,东京,第510 - 475页。(在日本)。冈,d .(2003)海藻yezoensis: m . Notoya (ed)海藻森林海洋技术及其发展。Seizando-Shoten,东京,第81 - 75页。(在日本)。谷口,k和山田,y(1978)生态研究海藻金属盘c . Agardh和美国ser-ratifolium c Agardh在亚沿岸带Iida湾能登半岛的日本海。公牛。日本。 Sea Reg. Fish. Res. Lab. 29: 239-253. Taniguchi, K. and Yamada, H. (1988) Annual variation and productivity of Sargassum horneri population in Matsushima Bay on the Pacific Coast of Japan Sea. Bull. Tohoku Reg. Fish. Res. Lab. 50: 59-65 (in Japanese).
虫,B。巴比尔,E.B.博蒙特,N。达菲,J.E.Folke C。Halpern,狗屁杰克逊,J.B.C.Lotze,香港Micheli F。帕卢比,狭义相对论。萨拉,E。,阿兹·Stachowicz J.J.和华生,r(2006)生物多样性损失的影响海洋生态系统服务。科学314:787 - 790。横滨Y。田中,j .和Chihara m (1987) Ecklonia静脉社会的生产力在伊豆半岛的一个海湾上日本的太平洋海岸。 Bot. Mag. Tokyo 100: 129-141.
》的作者个人经历的克里斯托弗·j·罗兹Biofuelfrom藻类:石油峰值的救恩?”
教授克里斯·j·罗兹目前大学客座教授阅读和Fresh-Lands主任咨询。他被授予一个D。菲尔·苏塞克斯大学的1985年,一个D。2003年Sc。他有宽的科学兴趣(www.fresh-lands.com),包括辐射化学、催化、沸石、放射性同位素,自由基电子自旋共振光谱,最近已经发展成方面的环境净化和人造燃料的生产。他发表了超过200篇同行评议论文和三本书。
电子邮件:(电子邮件保护)
答:以色列et al。(eds),海藻和他们的角色在全球变化的环境中,
细胞起源,生活在极端的栖息地和天体生物学15,229 - 248
DOI 10.1007 / 978 - 90 - 481 - 8569 - 6 _14©Springer科学+商业媒体帐面价值2010
从石油峰值从藻类生物燃料:救赎?
克里斯托弗·j·罗兹
Fresh-Lands Box2074卖方,阅读,伯克希尔,RG4 5 zq、英国
1。介绍
几乎是没有在现代世界,不依赖于充足的资源,廉价的石油。大部分的原油提炼成燃料运输,但它也提供了大量的原料行业,从塑料到药品生产产品。总的来说,它是认为全球每天消耗8600万桶石油,相当于每年超过310亿桶。大约四分之一的石油在美国使用,原世界主要产油国的国家。现在荣誉与沙特阿拉伯,它提供了一个近一千万桶每日整除世界石油市场,而俄罗斯发现几乎相等的数量。1999年,每桶石油的价格是12美元,但几乎达到150美元在2008年夏天前一个世界股市崩盘和回退至每桶25美元(罗德,2008)。在第二年价格上涨,在2009年8月,现在每桶70美元左右。有许多因素归咎于这种狂热的市场活动,包括一个看似无情的对石油的需求(实际上各种能源资源)来自中国和印度等新兴经济体,美元贬值,石油是越来越难产生,作为一般原则。在所有这些迫在眉睫的幽灵石油峰值,这一点上,生产满足地质最大,和超越它必须无情地下降。这些因素的结合必须在一个不断增长的需求之间的差距,最终达到高潮供应下降。在十年或更短的时间内,世界经济将不再能够依赖于某些无限的石油产量的增长。由于这些原因,注意力正转向“替代品”,理想也“可再生能源”,但问题ios版雷竞技官网入口 是更复杂的比通常是意识到,它充其量只是一个部分解决方案轴承自身的服务员环境成本(罗德,2005)。
除了简单的事实,种植燃料作物必须不可避免地最终争夺有限的耕地,粮食作物种植,在生物燃料的性质有重要的差异,例如,ios版雷竞技官网入口 和ios版雷竞技官网入口 从传统碳氢燃料,如汽油和柴油,这将迫使发动机设计使用它们的适应;例如,在低温粘度方面,例如,在对流层的冷淡的飞机。原料乙醇需要恢复一个特别适应引擎中燃烧更多的能量槽轮英里,否则只能提供大约70%的汽油的能量,同理,依照其较低的燃烧焓(29 MJ /公斤)比典型的石油燃料如汽油柴油(汽油)或(42 MJ /公斤)(罗德,2005)。
的各种意味着正在考虑,至少在增长方面的石油危机,使从藻类生物燃料。有很多优势声称,正如我们将要看到的,但在特定的,石油的引用收益率可能来源于海藻每公顷很高,甚至相比与high-oil-yielding植物麻疯树和棕榈树、等,转化为每公顷大约6 t柴油(见第6节)。大部分在欧洲是生物柴油和生物燃料,例如,菜籽油,收益率可能每公顷1 t柴油。相反,它认为某些种类的high-oil-yielding藻类可能提供超过100 t柴油每公顷-一个有吸引力的预后确实,从一个区域,说英国南部的大小,可能引发整个世界(罗德,2005)。藻类提供进一步的优势,他们可以用来吸收二氧化碳从烟囱fossil-fuel-fired电站,它们可以生长在盐水水域或废水(在此过程中清洗后),而且没有必要使用耕地藻类生产因为他们生长的坦克可以被放置在任何地方,包括棕色地带土地或公海上。因此,燃料和粮食产量之间的竞争是避免。
作者尝试概述一些具体方面的话题,然而,并不是那么简单,因为它首次出现。
2。石油峰值问题
石油峰值的预测是1956年由马里恩哈伯特(哈伯特,1956),地球物理学家为壳牌发展公司工作。哈伯特预言美国48个州将峰值(1965 - 1970年期间达到最大生产),根据他的估计总量的储备。当时,美国是充斥着石油和他的预测并不认真对待。哈伯特的分析是基于逻辑函数,使峰值的一阶导数。在数学上,这种曲线可以用逻辑微分方程(1)。
Eq。(1), P是生产速度,如图所示的平等的变化率累计生产Q(即。和数量的石油从一个给定源日期),Qt是石油的总量,将永远不会恢复,和k是物流增长率(一种复利%)。哈伯特的原始论文(哈伯特,1956),他认为两个场景在美国48个州:(1)价值有1500亿桶的石油和(2)有200
十亿桶总可采储量,Qt。在那些日子里在电脑之前,他只是认为石油的数量由每平方一张坐标纸,手工画一条曲线,封闭面积等于储备的估计量。例(1),他预测,产量将在1965年到达顶峰,(2)1970年左右。因此,该方法不是预测的石油总恢复;这个已经不容小觑。事实上,我们生产在1971年达到顶峰,所以建立他的名声和信誉的基本方法。在后面的论文(哈伯特,1982),哈伯特调查数学这一切的背后,另一个和预测方法创造了哈伯特线性化(Deffeyes, 2005)。这是情商的基础。(1),这是一个二次,可以改写形式的Eq。(2),这是一个线性方程y = mx + c熟悉的形式。
通过绘制年产量除以(即累计生产。独自,P / Q)与累积产量(Q),获得直线情节,y轴截距等于k和斜率为- k / Qt。物流高峰,因此,两个基本参数k和Qt,估计可能是事先假设,改进原有方法(哈伯特,1956)。仍在广泛使用的方法石油行业,虽然现在有了现代个人电脑,很容易直接物流和所有其他类型的功能适合石油生产数据使用起源等项目。建立了k值和Qt,他们可以用来构造的对数曲线相当的精度。因为曲线的对称性,当达到峰值时,一半的储备已经提取,除了生产无情地下降。对于整个世界,Qt的价值估计约二万亿桶,我们使用了近一半。预计达到峰值后,会有一个每年世界石油产量下降了3%。然而,这种方法不是没有批评者。一些认为这是一个过分简单化,不允许为未来的发现石油或非常规石油和它的生产是postpeak结果更有可能是一个更稳定的高原,后跟一个供应逐渐损耗而不是mirror-fall增长阶段。石油工业实际使用的地球物理方法,例如,地震测量,估计的体积,和最后的预测通常是基于物理数据和各种数学和数值模拟程序,包括“哈伯特。”
各种估计得到石油峰值的到达时间。如果所有的生产,忽视油砂和ios版雷竞技官网入口 液体(天然气凝析液),被认为是著名的峰值被认为肯尼斯·Deffeyes(2005) 11月24日到达2005(感恩节),预计。如果包括所有生产包括天然气凝析液,2006年中期的峰值前移。所有研究那个地方石油峰值在2010年及以后使用其他方法,但一般考虑损耗的利率对发展领域现有的油田和预测。这种研究称为“自底向上的分析。”Chris Skrebowski, a researcher for the Energy
学院在英国,告诉代表们在最近的一次石油会议,世界石油供应将在2011年或2012年在9300万年达到顶峰桶(目前是8400万桶),符合业内专家普遍认为,高峰将在2012年到达(低,2007)。主要的证据来证明这包括新油田的发现率下降;年龄最大的领域;地缘政治威胁未来的石油供应;持续高企的原油价格。巧合的是,今年早些时候壳牌公司的首席执行官说,他预计,将出现一个对石油的供给和需求之间的差距在2010 - 2015年的某个时候。然而,事实是,我们只知道回顾什么时候石油峰值发生:其作用是下拉供给,需求继续上升,从而扩大双方的差距。有很多猜测高油价将会如何。高盛(Goldman Sachs)预计在5月份,我们可能会看到新的心理指标200美元桶6日到24日个月内(罗德,2008)。在创纪录的139美元一桶后,摩根士丹利(Morgan Stanley)预计7月初的150美元。 This did not happen, in fact, and the price has fallen below $120 a barrel. More alarmingly, the CEO of the Russian Gazprom, Alexey Miller, is talking about a barrel of oil costing $250, which would mean an increase in fuel prices at the pump of 60 p/l and that is before fuel taxes are applied on top of this. Fuel would then cost in excess of £2.00/l (Rhodes, 2008).
3所示。传统的生物燃料
大多数生物燃料生产在欧洲是由植物油(生物柴油)和一个小的生物乙醇生产从甜菜(达菲尔德et al ., 2006)。在美国,情况逆转,大量的玉米都转交给生产”ios版雷竞技官网入口 ”。巴西的乙醇行业已经成熟,因为它是由甘蔗,也生长得很好,以美国为主要出口客户。不认为巴西乙醇产业妥协土地粮食作物可能另有发展,有一个强烈反对用增加体积的玉米种植在美国从世界粮食市场来生产乙醇。的确,大幅增加的一部分基本主食的价格一直归咎于耕地生产生物燃料的使用而不是种植粮食(艾尔古德Eastham, 2008)。因此大米和小麦短缺,显著减少的市场储备玉米,所有这些导致一个潜在的粮食危机特别是在发展中国家,包括中国和印度。可以生产生物柴油的产量每公顷的土地适合不同燃料作物如表2所示。
4所示。从藻类生物燃料
有一些真正令人震惊的数据量可能来自养殖藻类的生物柴油,而不是从种植作物。例如,而从大豆生物柴油的产量是357公斤/公顷/年和1000公斤/公顷/年从油菜籽,79832公斤/公顷/年从藻类,即。,大约80吨/公顷。有些藻类产量大约相当于自身体重的50%的石油,和从一个研究可能推断产量约为125吨/公顷,200000公顷的土地可以生产75亿加仑生物柴油(四)(吴Maio), 2006)。
(因为有美国加仑3.875 l,它等于7.5 x 109 x 3.875 = 2.91 x 1010 l。因为有159升的桶和桶7.3吨(接受平均),它相当于2.91 x 1010 / (159 x 7.3) = 2.51 x 107吨生物柴油生产从200000公顷,即。,2.51 x 107/200,000 = 125.5吨/公顷)。
提出了一些粗略的计算规模表明一些估计。在英国,大约有5700万吨石油用于运行交通,汽车,飞机,以及很多。另外1600万吨被用作化工原料行业等等。然而,只有这里描述的燃料预算。柴油发动机更有效的tank-to-wheel使用比火花点燃式发动机的燃料,燃烧汽油(汽油),这意味着我们可以总额减少30%,即。4000万吨,通过切换所有形式的交通运行在柴油引擎“压缩”。如果我们采取乐观的125吨/公顷图从藻类生物柴油的产量,这意味着农作物面积40 x 106/125 = 320000公顷,或3200平方公里。
现在只有1.3%的英国大陆的面积,这看起来可行,尤其是在与价值观的五次整个地区的耕地被推断,这将需要提供足够的生物燃料来自陆地的庄稼。
没有必要使用耕地在任何情况下,由于藻类生长在池塘,这些基本上可以安装在任何地方,甚至在近海地区,即。海水种植材料,因为盐浓度似乎协助藻类的生长。
我们可以做一些猜测藻类的厚度。1公顷= 100 x 100 = 10000平方米。因此,320000公顷= 3.2 x 109平方米。4000万吨的生物柴油的体积的比重0.84(基于79832公斤= 95000升;所以,80 t = 95立方米)= 4.76 x 107立方米。因此,分布在3.2 x 109平方米给厚度为4.76×107 m3/3.2 x 109平方米= 0.015 m = 1.5厘米。所以,假设50%的“油”,它给大约3厘米的厚度,这似乎是合理的。
需要多少水来填补坦克?让我们假设他们是1公尺深(藻类浮动除此之外),即,3.2 x 109平方米1 m = 3.2 x 109立方米。因为这相当于3.2立方千米,是大量的水,如果淡水约占英国总排放量的2%。然而,它已经表明,相反,可以使用海水或“池塘”可以由海上漂浮的“恩惠”结构。关闭池塘可能会更好,因为这将允许一个更近的控制养分供应,如果他们都淹没了,它将限制潜在的入侵藻类油产量较低。
这可能是唯一的方法来提供大量的“油”后峰值(除了煤液化),大规模生产之前应该尽快尝试——世界的天然石油供应开始显著下降,这给了我们仅仅几年。“作物”会吸收大气中的二氧化碳,从而减少温室气体的负担,许多人担心,一旦,碳会重新发出的燃料燃烧,但持续的作物生产与大气的二氧化碳含量共生,通过光合作用。不会有额外的二氧化碳排放,除了生产酒精,甲醇或者乙醇,,这是需要transesterify初始油到最终的生物燃料。这将是在一个比例约10%的石油产量,并可以提供农业废弃物,例如,小麦草,一些小粮食作物的妥协,说种植甜菜发酵成乙醇,并最终通过水解和发酵的纤维素材料一旦技术正在进行中,被认为是在2015年。
成本如何?如果我们假设成本每公顷80000美元,这相当于80000 x 320000 = 256亿美元,或约£130亿。年度维护/运营成本估计为12000美元每公顷,约£20亿。假设每桶60美元的价格,这可能与每年4000万吨石油成本60美元x 4000万x 7.3(桶/ t) = 175亿美元约£90亿。这意味着钱不会从世界不稳定地区的国家,而且它将打破完全英国对进口石油的依赖。也可能这个国家的二氧化碳排放量减少30%。生物柴油甚至可以被用来代替煤发电站和削减英国的煤炭进口的依赖,同时进一步减少二氧化碳排放量。
5。化学成分的藻类
藻类是由真核细胞构成的。这些细胞的细胞核和细胞器。所有的藻类都有叶绿体,chlorophyll-containing物种能够进行光合作用。然而,不同的藻叶绿素分子的类型有不同的组合。一些只有叶绿素A, A和B,而其他线和C。
所有的藻类主要都含有蛋白质,碳水化合物,脂肪,和核酸,但在不同比例。的百分比与藻类的类型不同,有些藻类含有高达40%的总重的脂肪酸。正是这种脂肪酸组件(石油),可以提取和转化成生物柴油(表1)。
藻油不是最近的兴趣,尽管广泛的兴趣从藻油生产生物柴油。海藻油生产的化妆品行业,主要是来自macroalgae oarleaf海带等藻类(索取)。最新研究从藻类中提取油,然而,专注于微藻。
应变 |
蛋白质 |
碳水化合物 |
脂质 |
核酸 |
栅藻obliquus |
50-56 |
- 17 |
12 - 14 |
3 - 6 |
栅藻quadricauda |
47 |
- - - - - - |
1.9 |
- - - - - - |
栅藻dimorphus |
仅 |
21-52 |
16-40 |
- - - - - - |
衣藻rheinhardii |
48 |
17 |
21 |
- - - - - - |
小球藻寻常的 |
51-58 |
12 - 17 |
14-22 |
4 - 5 |
小球藻pyrenoidosa |
57 |
26 |
2 |
- - - - - - |
绵sp。 |
6 20 |
33 - 64 |
乳 |
- - - - - - |
杜氏盐藻bioculata |
49 |
4 |
8 |
- - - - - - |
杜氏 |
57 |
32 |
6 |
- - - - - - |
眼虫属股薄肌 |
39 - 61 |
在14到18岁 |
14到20 |
- - - - - - |
Prymnesium以及 |
28-45 |
的男性 |
22-38 |
1 - 2 |
Tetraselmis maculata |
52 |
15 |
3 |
- - - - - - |
紫球藻属cruentum |
28-39 |
40-57 |
9-14 |
- - - - - - |
螺旋藻platensis |
46 - 63 |
8 - 14 |
4 - 9日 |
2 - 5 |
螺旋藻最大值 |
60 - 71 |
13 - 16 |
6 - 7 |
3 - 4.5 |
Synechoccus sp。 |
63年 |
15 |
11 |
5 |
项圈藻cylindrica |
43-56 |
25 - 30 |
4 - 7 |
- - - - - - |
藻油是非常高的不饱和脂肪酸。一些乌法中发现不同的藻类物种包括花生四烯酸、eicospentaenoic酸、二十二酸,gamma-linolenic酸和亚油酸。
藻油是非常高的不饱和脂肪酸。一些乌法中发现不同的藻类物种包括花生四烯酸、eicospentaenoic酸、二十二酸,gamma-linolenic酸和亚油酸。
表2。各种植物油产量(http://oilgae.com)。
作物油(l /公顷)
Castor 1413
向日葵952
红花779
棕榈5950
大豆446
椰子2689
藻类100000
6。比较平均的石油产量与其他油籽的藻类
表2给出了象征石油从各种油籽产量和藻类。请注意,在收益率有显著的变化甚至在个别油籽取决于种植,植物的特定品种/等级,等等。同样,对藻类之间存在着重大差异石油产量不同的藻类品种。这里给出的数据表明在自然界中,主要突出数量级差异存在于石油产量从藻类相比与其他油籽(贝克尔,1994)。
7所示。含油量的固定油
谷物只包含重量约2%的石油,而油籽含有更高水平。油菜籽含油量的变化很大从一个到另一个类型。大约20%在大豆和高达50%的一些新的澳大利亚的油菜品种(油菜种子含油量的变化从35%提高到50%,和通常被认为是平均40%)。向日葵的油籽中石油含量最高,约为55%。蓖麻种子大约45 - 50%由石油。红花有大约40%的内容随着石油,和棉籽重量约20%的石油。麻含油量有30 - 35%。干椰子肉、干椰子肉,约有60%(有时接近65%)石油的内容。花生含有大约50%的石油在干重的基础上。棕榈仁大约有50%的石油。 Corn has only 5-10% of its dry weight as oil. The average oil content of mustard is about 40% - yellow mustard have only about 27% whereas brown mustard have about 36% oil; some oriental mustard have up to 50% oil. Flaxseed has about 45% oil content. For jatropha, the oil content is 35-40% in the seeds and 50-60% in the kernel (Becker 1994) (Table 3).
8。从藻类提取石油(http://oilgae.com)
从藻类中提取石油正在激烈争论的话题,因为这个过程是一个更昂贵的特性,从而确定基于藻类生物柴油的可持续性。的概念,想法很简单:从其生长介质中提取海藻(使用一个合适的分离过程),并使用湿藻类中提取油(注意:没有必要干海藻中提取石油从他们之前)。有三个著名的从油菜籽中提取石油的方法,这些方法也应该同样申请藻类:
继续阅读:Kappaphycus三种类型
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大豆 |
20. |
菜籽油/油菜籽 |
40 |
向日葵 |
55 |
Castor |
45 |