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趨勢快訊
十大創新的藻類供電設計
2016/03/25
藻類不只是一堆海草:它還是能提供能源的一種自然資源。藻類提供能源的方式很廣泛,從一個燈泡到整個城市。新技術正在探索藻類對所有燃料的各種用途,科學家們都很懷疑藻類是否可以在整個城市內運作,以及藻類是否能對飛機提供夜間照明燈的能源裝置。結論是藻類可以減少我們對化石燃料的依賴。藻類有很多不同的物質是我們可以攝取的,從餐盤內的食物,到能讓生物在黑暗中發光的技術。藻類再生速度很快,是地球上豐富資源的植物之一,也是地球氧氣主要來源之一。1.用藻類來供電的恐龍小夜燈加州這家Yonder Biology公司,可控制自然生物的發光來創造Dino Pet;以藻類作為吸取太陽能填滿夜燈的燃料。這是個介紹大自然奇觀給孩子的好方法,教導孩子們-在塑膠殼內的甲藻是如何在白天吸收陽光,夜晚發光。為了維持藻類蓬勃生長,每隔幾個月會將特殊食物加入水中,經由勤奮的照顧,讓Dino小夜燈能無止盡的發光。2.用藻類來供電的LED燈泡海藻的發光被利用在產品開發上,這可能對許多人更有用。設計師Gyula Bodonyi創造了Algaebulb海藻燈泡;以海藻作為LED燈泡的燃料,並透過散發氧氣而成長。藻類在二氧化碳下生長旺盛,因此該燈泡有助於降低溫室氣體,聚碳酸酯的外殼在風口吸收空氣,進而清潔附近的空氣。雖然水滴狀的燈泡相當小,但其潛在影響極大:如果每個人在北美自家都安裝幾盞LED燈泡,這樣有很多的能量可以被儲存。3.用藻類來提供音樂的果凍如果你的甜點突然開始播放音樂,你感覺如何?由法國學生Marianne Cauvard和Raphaël Pluvinage所提出的「吵鬧的果凍」計畫,這可能改變了我們對果凍的觀點:果凍讓紅藻變成各種幾何形狀,然後將其放置在感應板上。每當碰到果凍時,它就會震動並發出不同的聲音,這取決於每次觸碰的力道及不定的運動。4.藻類窗簾一個在法國的工作室Loop.pH,創造一個活的紡織裝置,稱為藻類窗簾The Algae Curtain-a,做為未來能源計畫的一部分,由大型的透明管編織而成的窗簾吊掛在窗戶旁。簾內的藻類藉由幫浦的幫助,在白天吸收陽光,作為光合作用的生物燃料。因為微小藻類成長的速度很快,它可用來創造一個令人驚訝產量的製油方式,如水果般的膠囊,內有藻類,吊掛在窗簾旁。這可以帶給我們未來電池雛型的一個暗示。5. 「Algaerium」生活和紡織用品是建築師也是紡織設計師的Marin Sawa,創造了以藻類來生產綠色能源的一系列生活及紡織用品。利用藻類的光合作用,Sawa設計的The Algaerium 會對周圍環境作出反應,看到這麼驚人的光與色的展示,大多數人不會聯想到這個不起眼的植物。Sawa希望探討藻類的潛力,作為對城市環境有益的設計,尤其是當我們必須邁向新的未來。環保意識的抬頭,也為我們生活的城市帶來光和電的創新。6.以藻類供電的有機太陽能光電板藻類及苔蘚有沒有可能作為可再生能源?來自劍橋大學的研究員和設計師團隊,正在研究生物光電(BPV)的發展,以苔蘚和藻類作為燃料的設備。當這些微小的苔蘚和藻類,快速成長行光合作用時,他們創造的能量是相當驚人的;能量可以被提取作為光電電池板的能源,這也可以為許多東西提供電力。因為藻類再生的速度很快,對這種以矽為主的太陽能電板技術可能是個好的替代方案,這是能源方面很重要的發展,也是很值錢的發明。想像一下,你床頭櫃上的燈內是用藻類來供電,及供給手機的電源,或在廚房牆上的青苔板,用藻類就可以提供火爐的熱源。大規模以藻類供電的太陽能板,可以驅動整座城市,或為偏遠村莊提供電源。7.活藻類作為可移動展區城市的空氣污染一天比一天更嚴重,全世界的人都遭受空污之苦。設計師Ádám Miklósi創造一個有清新空氣的亭子,並將他命名為Chlorella。Chlorella亭子有操控小球藻的能力,可以將二氧化碳轉換成新鮮的氧氣被釋出。走過Chlorella亭子可以讓人們產生“氧療”的片刻,在那裡他們可以脫離繁忙的世界,有休息的時間。在聚四氟乙烯的膜內部,被營造出一個安靜的環境,可以蓋過噪音和其他干擾的聲音,讓遊客可以在很短的時間好好放鬆身心。在亭子的中央有一個噴水池,可以為藻類產生氧氣。噴水池周圍有幾張椅子圍成的一個半圓,在出去面對外面的世界以前,遊客在這裡可以坐下來好好放鬆。8.以藻類作為飛機燃料的動力藻類被提到時,大家不會立刻想到是飛機的燃料,但歐洲航空EADS,和空中巴士,發明了以藻類作為飛機燃料的動力。雙引擎Diamond DA 42所使用的燃料,有一部分100%是由藻類所提供的生物燃料,因而具有較高能量,而且飛機只用1.5公升的燃料比傳統飛機所使用的燃料還少。這架空中巴士還沒有在市面上銷售,但EADS希望這個綠色計畫可以在未來的航空業上扮演重要的角色。9.以藻類為整座大廈供電這個由Splitterwerk建築師所設計出的困難建物,比在德國漢堡以藻類供電的建築更環保。它整個外牆覆蓋著百葉窗,百葉窗內充滿了微藻。微藻可以創造熱能,也可以供給建物能量,是乾淨的能量來源,為可再生的能源,藉由藻類百葉窗提供能量給房子,這不僅鼓勵植物在室內的發展,也為建築內部降低了空調及吊扇的使用率。10.以藻類供電的生態城市在瑞典的生態城,正在進行一項計畫,這項計畫多虧了Claudia Pasquero和Marco Poletto 兩位在倫敦EcoLogicStudio的合夥創始人。他們研究是否可將藻類運用在大都市,不論是從旅遊到研究或生產等方面,讓周圍的一切都和藻類有關。1.在瑞典,海岸閒置的港口將被改造成溫室,用來培養藻類作為燃料;2.在湖泊和河流附近建造一個塔叫作“migro towers”,這種塔a.能促進藻類的成長,而這些藻類被專門應用在食品和燃料等方面,b.能提供水鳥安全的築巢區,c.也能在自行車道或跨國滑雪道的附近作為遊客的休息站;3.將某些廢棄的穀倉改建成藻類的養殖場,如此一來,可同時兼作健康水療中心和過濾水的花園。
史丹佛的科學家利用藻類行光合作用來收集電力
2016/03/21
內容史丹佛的科學家,剛剛發現能源最大的來源是-直接從植物中收集電力!他們已經成功利用藻類行光合作用時收集能量,藉由截取細胞層中的電子流。我們知道可以運用藻類產生生物燃料讓汽車在路上跑,但想像一下,我們的電網是否能在自然的狀態下放在池塘中運行。不需要太好的設備,你只需要一池的水,一些綠色植物和高科技的金電極。最重要的是,過程中所產生的副產物是質子和氧氣!當植物行光合作用時,植物細胞中的葉綠素會將水分子分解產生氧氣、質子和電子。分解後,太陽的光能激發出高能態的質子和電子來傳遞,在進入細胞快速傳遞時,釋放出能量,提供給蛋白質進行糖類的合成。而在史丹佛的實驗中,研究員們能夠在電子進入其快速傳遞前截取下來。他們利用將微小的黃金電極植入藻類細胞的細胞膜內側,去蒐集這些具有高能量的電子。目前研究人員僅成功應用在細胞階層,而每個細胞皆能提供微量的能量。為了充一個AA電池的電,你需要一兆個細胞進行一小時的光合作用。研究此論文主要作者WonHyoung Ryu提到,這只是從植物提取能量的長期實驗中的第一步而已。這些科學家是最先從植物細胞中獲取這些電子,並期許透過更多的實驗來讓結果更好。
智慧型循環-利用藻類提供能量
2016/03/16
內容德國建造出全世界第一座藻類供能公寓(BIQ , DAS ALGENHAUS)。BIQ已為未來整體能源的概念做好準備,該建築利用將藻類轉換為生質能、太陽能、地熱、收集廢熱等方式,使建築物能自我供應所需能源。如在發電過程中產生的熱,會被回收再利用,作為暖氣或熱水加熱的用途。這座公寓外牆(1)是培養藻類的透明水槽,底部有不同的管線可運輸藻類生長所需的養分及二氧化碳CO2,幫助藻類在陽光下進行光合作用。這些藻類會產生高達80%的甲烷(沼氣),作為燃料電池(2)所需的燃料。燃料電池在發電過程所產生的CO2可循環作為藻類成長的元素。同時,產生的熱量也可經由電站(3)存儲,讓未來能量可在需要時被提取出供建築本身使用。BIQ除了展示了建築外牆的功能性,也提供了一項新概念。讓建築外牆除了遮蔽和堅固的本身條件外,更能產生多種用途。圖:位於德國漢堡,全球第一座由藻類供電的建築公寓,由奧雅納國際設計公司與德國SSC戰略科學顧問和奧地利Splitterwerk建築師共同合作建造。
Stanford的科學家利用藻類行光合作用來收集電力
2016/03/15
史丹佛的科學家,剛剛發現能源最大的來源是-直接從植物中收集電力!他們已經成功利用藻類行光合作用時收集能量,藉由截取細胞層中的電子流。我們知道可以運用藻類產生生物燃料讓汽車在路上跑,但想像一下,我們的電網是否能在自然的狀態下放在池塘中運行。不需要太好的設備,你只需要一池的水,一些綠色植物和高科技的金電極。最重要的是,過程中所產生的副產物是質子和氧氣!   當植物行光合作用時,植物細胞中的葉綠素會將水分子分解產生氧氣、質子和電子。分解後,太陽的光能激發出高能態的質子和電子來傳遞,在進入細胞快速傳遞時,釋放出能量,提供給蛋白質進行糖類的合成。 而在史丹佛的實驗中,研究員們能夠在電子進入其快速傳遞前截取下來。他們利用將微小的黃金電極植入藻類細胞的細胞膜內側,去蒐集這些具有高能量的電子。 目前研究人員僅成功應用在細胞階層,而每個細胞皆能提供微量的能量。為了充一個AA電池的電,你需要一兆個細胞進行一小時的光合作用。研究此論文主要作者WonHyoung Ryu提到,這只是從植物提取能量的長期實驗中的第一步而已。這些科學家是最先從植物細胞中獲取這些電子,並期許透過更多的實驗來讓結果更好。
蜜蜂攝取到少量的農藥
2016/03/15
摘要新的研究表示,蜜蜂在攝取少量的農藥後,會遭受到嚴重的學習和記憶障礙,這可能威脅到他們的生存。
研究發現蘆竹是一種光合作用異常化的作物
2016/03/15
摘要研究人員報告中表示,巨大的蘆葦生長在地中海氣候的地區,不像其他在溫暖氣候生長的草。這些草每年高度可以增長6米(約20英尺),運用光合作用最常見的作物植物,如大豆,水稻,花生。圖:蘆竹,又名蘆,在地中海氣候區大量生長。研究人員發現,蘆具有優化C3光合作用的功能。
我們可能低估了氣候變化對農業的影響
2016/03/15
摘要研究氣候變化如何影響農業,通常只看作物的產量-從單位面積土地來看產物收穫的量。氣候變化可能會影響人們選擇要在農場內使用多少土地種植以及各個生長季節所要種植的作物種類。一項新的研究必須將這些變化都考量進去,並提出研究人員可能低估了氣候變化對世界糧食供應全面性影響的建議。圖:衛星圖幫助研究人員監測種植面積和一年兩作的變化。分析顯示氣候衝擊對耕作的擴張和收縮而言是重要驅動力,表示氣候變化對糧食生產有很大的負面影響。
了解唾液的義涵
2016/03/15
摘要這是一個關於唾液故事。這不是一般的唾液,而是胞囊線蟲的唾液,是逐年從大豆等作物賺取數十億美元利潤的一種寄生蟲。科學家發現,線蟲如何利用關鍵賀爾蒙來控制根細胞。圖:在擬南芥的根內顯示了感染合胞體病毒10天後,甜菜胞囊線蟲如何使細胞分裂素被激活。當與細胞分裂素活化相關的TCS基因被啟動,根會發出螢光,因為TCS基因以水母螢光蛋白作為報導基因。(N =線蟲; S=合胞體)
未來的主要議題-氣候智能型農業
2016/03/15
內容召開聯合國氣候峰會的日子即將到來,9月23日在紐約聯合國的總部,將舉行最高層級有關氣候變化的討論,以及必須對行動和抱負等行為做出回應。在討論氣候時,食品安全的重視也越來越明顯。這個趨勢還會持續在這次峰會上嗎?農業及確保全球糧食的供應,仍然還是議程上高度重視的議題嗎?LEI的資深研究員Floor Brouwer說「將食品作為全球嚴肅的主題確實是重要的」。「舉例來說,分配糧食安全的核心角色,是政府因氣候變化而最新成立的專門小組」。Brouwer認為這種方式,對現在和未來數年內都是非常重要的。他補充到「在過幾年後政治家將變更重要的議題。但會因為聯合國,糧農組織和民族國家的高度重視,讓我們的研究人員有更多的時間做更穩健的基礎。」在近幾年我們已了解了許多關於氣候智能型農業的議題,但究竟氣候智能型農業是什麼意思?氣候智能型農業(CSA)基本上分三個綜合主題。將它總結為可持續農業的發展,在氣候變化的情況下,能提供安全的糧食,CSA對未來發展的方向而言,是為農業生產帶來道德層面的重視。換句話說,糧食生產還要考慮到全球供應的安全。原則上參與CSA的所有人,需共同負責保障糧食的安全,即使只憑藉著對農業優秀生物的物理條件和我們卓越的知識及基礎設施,在西方我們會分擔這些責任。所以,農業是可以保障未來?從某種程度上說,是的。在CSA背後利益的原因之一是農業,廣義來說,農業不僅是造成氣候問題的原因之ㄧ,也是解決方案中的一部分。農民未來會將目光放在,除了受到氣候影響的產量帶來的好處之外。我的印象中,農民被認為是生產更多糧食生產者而不是環境或能源消費的污染者。LEI和CSA有什麼關係?除了技術之外,氣候智能型農業還包含許多部分。CSA被稱為一個綜合辦法。CSA也包含了嚴肅的經濟和社會問題。這正是為何需要LEI。我們可以運用我們的專業知識,例如找到最佳的製造方法、地點等條件。我們發現農業鏈對CSA未來的概念發展,可能是有益的。畢竟,CSA不只包含因降低溫室氣體排放所影響的氣候變化;也和適應有關,這將使我們更能適應乾旱,降雨量過多,及其他氣候帶來的衝擊。我們要適應這些衝擊又期待這些衝擊的發生,這是未來要面臨的關鍵。LEI在未來有專業的知識來分析做出應變的能力。為了維護健康的農場,有人建議假如農場遭受到乾旱時可直接補償,有效的做法是應該如何避免那種偶然性?你希望聯合國在氣候峰會後給出什麼信息?「我希望政治家在這個峰會上,明確向外界表示他們很認真關注現在及未來的氣候問題。在現今的條件下,我也希望他們不單單只為明天的問題找解決方案,對未來而言,經過研究所假設出的方案是關鍵因素,我相信LEI在此作出了寶貴的貢獻。」
農藥改變了蜜蜂覓食的行為
2016/03/03
摘要少量的農藥,會影響熊蜂在野花中覓食的行為,改變其原本喜好的模式,也阻礙了其學習採集花蜜和花粉的能力。圖:少量的農藥,會影響熊蜂在野花中覓食的行為,以上是根據圭爾夫大學的研究。
應用農業新技術達成歐盟制訂相關氣候目標
2016/03/03
摘要根據最新研究指出,若想達到歐盟所制訂氣候相關目標,需降低食物所造成的溫室氣體排放量。目前,因糧食和農業所產生的溫室氣體排放量大約占整體25%,預計到2050年其溫室氣體排放量,必須再減少四分之三以達成目標。
藻類生質燃料:此技術還尚未成熟
2016/03/03
摘要過去十年來,人們對藻類技術具有高度期待、並持續進行研究與投資,但其仍處於研發階段,且根據文獻指出重要關鍵在於,藻類要演變成具有經濟效益生質燃料的生產方式,過於繁瑣。因此到2015年底為止,要使藻類轉化成生質燃料設施,並規模化及商業化仍有進步的空間。
提升農作方式是否有益於改善氣候變遷?
2016/03/03
摘要 您知道嗎?全球溫室氣體排放量中有一半以上為非二氧化碳,其排放量深受農作方式影響。根據最新研究顯示,未來二十年內排放量恐將大幅上升,尤其是在發展中國家。因此農業單位預計到2030年能改善溫室氣體的排放,將運用低成本技術達其目標。
植物要如何製造抗癌物質
2016/03/03
摘要玫瑰色的日日春是有機化合物的植物,用於治療癌症、心律不整及其他疾病等。經由日本研究小組日前指出,在細胞層上的化合物其代謝過程中顯示,有個未知的機制在調節植物內化合物運作。
倘若禁止種植轉基因作物,會如何影響到作物產量的損失,以及氣體排放等問題?
2016/03/03
摘要根據研究顯示,由於土地使用模式的改變,以及造成森林與牧場的傷害,造成糧食價格上升,溫室氣體排放量增加,促使美國禁止種植轉基因作物。
植物基因可以抑制光合作用下所產生的有毒物質
2016/03/03
摘要新的研究顯示,植物內的某種基因會抑制光合作用下所產生的有毒物質。透過這項研究,闡明植物能克服不同環境的限制,發揮其生存潛力。圖:阿拉伯芥的野生品種(WT)和AOR突變品種(AOR-1,AOR-4),在24小時下成長的情形。AOR的突變品種是,植物有個基因可以當作酵素來中和光合作用下所產生的有毒物質。
利用植物渺小的影響力,創造電流的產生
2016/03/03
內容由劍橋大學的研究員與生態建設公司共同研發可自行供電的“綠能候車亭”。本次實驗由劍橋大學主導,可開放民眾參觀。由建築師MCMM運用木質輪轂組裝成類似公車候車亭的模樣。由綠能牆的專家Scotscape所建立八面直立的綠能牆,能容納4片半透明的太陽能板,以及2片適應力高的太陽能板(由Polysolar所提供)。這個輪轂被專門改裝成垂直綠能牆,為了收集光合作用下電的副產品,並將其轉換成自行供電。這是Christopher Howe教授和生物化學系Paolo Bombelli博士共同合作的研究成果。過去的實驗是運用苔蘚產生電流,供電給收音機。薄型太陽能板主要是利用太陽中的藍色和綠色輻射光譜將光線轉化成電能。植物在玻璃的太陽能板下方生長,利用光合作用的紅色輻射光譜“共享太陽光”,同時能避免UV光的灼熱感。Bombelli說「理想的情況下,可以在白天用太陽能板發電,晚上用生物系統發電。為了解決能源的需求,我們需要運用許多不同技術的組合,如果這些技術能一起運作會更好」。輪轂的結構,可以測試太陽能光伏和生物系統這2種不同的組合是否行得通。在輪轂的東北方,植物可以照到光,又不會直接的照射到太陽。在輪轂的西南方,綠能牆放在半透明太陽能板下方,這樣可以監視植物及其產生電流能力的效果。太陽能設備供應商的Joanna Slota-Newson表示:「在人口逐漸增加情況下,針對糧食和資源的短缺,再生能源生產與園藝的結合運用,是最好的解決方案」「我們將半透明的太陽能板放在溫室內,利用太陽產生電能,電能用來發動灌溉抽水機或人工照明,提供一個可控制的環境來提高農產量。在與劍橋大學的合作下,市民能親自體驗植物在太陽能板下方的生長。」綠能牆的輪轂是用一些土壤和一些植物的材料組合而成。在牆後面的輪轂內層有碳纖維,把它當作正極,利用植物和細菌的代謝來接收電子;在牆前面有碳/催化劑板,把它當作負極。當植物行光合作用時,太陽將二氧化碳轉化成植物所需的有機化合物,某些化合物(如碳水化合物、蛋白質、脂類) 他們由細菌分解後滲到土壤,進而產生副產物(電)。當電產生時,會產生電子(負電荷)和質子(正電荷)。當電池的正負極用導線連起來作為外部電路時,負電荷會在這兩個電極之間移動。同時,在土壤透過一個濕式廢氣處理系統,讓正電荷的移動是從正極移向負極。負極含有一定的催化劑,能夠使電子,質子和大氣中的氧氣重組形成水,而完成電路。圖:無論白天或夜晚,利用綠能牆的技術和半透明太陽能板的技術相結合,使再生能源產生電流。
可減緩氣候變遷及糧食短缺的植物新技術
2016/03/03
摘要透過阿拉伯芥植物的實驗結果,成功開發了可促進植物的生長以及提高種子的產量,其產量從38%提高到57%,因此增加大氣層對C02的吸收。圖:不論短時間或長時間的日照下,有阿拉伯芥過度表現的AtPAP2實驗組(experimental),生長速度比對照組(control)來的快。

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