科學(xué)家在尋找便宜、清潔的能源方面取得了很多重大突破：幾分鐘之內(nèi)就用海藻制出原油；用塑料購物袋制造柴油；發(fā)現(xiàn)了食油微生物等。發(fā)電不再是將日光轉(zhuǎn)化為可使用的能源的唯一途徑。太陽還可以推動化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)出氫等化學(xué)燃料。

生產(chǎn)太陽能燃料的困難之處在于，用于獲取太陽能的半導(dǎo)體和生產(chǎn)燃料的催化劑的成本都很高。最有效的材料太貴，導(dǎo)致生產(chǎn)出的燃料在價格上無法與汽油競爭。

但是，現(xiàn)在有一些研究者找到了一種方法，可以用太陽能將水分解為氫和氧，轉(zhuǎn)化率高達(dá)1.7%，是目前以氧為基礎(chǔ)的光電極系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化率最高的。

威斯康星麥迪遜大學(xué)的化學(xué)教授Kyoung-ShinChoi用釩酸鉍制造出了一種利用電沉積原理的太陽能電池，每克釩酸鉍的表面積可以達(dá)到32平方米。

要加快釩酸鉍產(chǎn)生能源的速度，就需要用到催化劑。雖然有很多研究團(tuán)隊致力于開發(fā)電沉積半導(dǎo)體，也有很多團(tuán)隊在開發(fā)水分解催化劑，但是據(jù)Choi說，并沒有多少人關(guān)注半導(dǎo)體與催化劑的結(jié)合。

而且，還有研究者說，可以將塑料購物袋轉(zhuǎn)化為柴油、天然氣和其他有用的石油產(chǎn)品。

這種轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過轉(zhuǎn)化過程所需的能源，從而可以產(chǎn)生柴油等交通燃料，可以與現(xiàn)存的超低硫柴油和生物柴油等混合使用。其他產(chǎn)品，例如天然氣、石油精、汽油、石蠟和潤滑油等，也可以用購物袋生產(chǎn)。這種生產(chǎn)過程叫做高溫分解，是將塑料袋放在無氧室中加熱。領(lǐng)導(dǎo)這次研究的伊利諾伊可持續(xù)技術(shù)中心的高級研究員BrajendraKumarSharma說，這種生產(chǎn)方式還有其他用途。

同時，美國能源部的西北太平洋國家實驗室（PNNL）的工程師開發(fā)了一種持續(xù)的化學(xué)過程，將海藻傾倒進(jìn)去，幾分鐘后就可以生產(chǎn)出原油。

位于美國猶他州的生物燃料公司Genifuel擁有這項技術(shù)的專利，現(xiàn)在正與一個行業(yè)合作伙伴建設(shè)實驗室來利用這項技術(shù)。

在PNNL開發(fā)的這個流程中，海藻粘液中化學(xué)反應(yīng)器的前端傾倒進(jìn)去。系統(tǒng)啟動后，不到一小時就能生產(chǎn)出原油，同時還會產(chǎn)生水和一種含磷的副產(chǎn)品，可以循環(huán)利用來種植海藻。

在經(jīng)過額外的常規(guī)精煉后，用海藻生產(chǎn)的原油可以轉(zhuǎn)化為航空燃料、汽油或柴油。這個過程產(chǎn)生的廢水也可以進(jìn)一步處理，產(chǎn)生可燃?xì)怏w和鉀、氮等物質(zhì)，這些物質(zhì)與凈化過的水混合后，也可以用來種植海藻。

杜克大學(xué)的研究團(tuán)隊找到了一種更好的方式來制造關(guān)節(jié)中的人造軟骨。整形外科教授FarshidGuilak和醫(yī)學(xué)工程與材料科學(xué)助理教授XuanheZhao將兩種創(chuàng)新技術(shù)結(jié)合在一起，找到了一種制造人造組織的方法，兼具天然軟骨的強(qiáng)度和柔軟度。軟骨位于人體的關(guān)節(jié)處，隨著時間的推移，會由于受傷或過度使用而受損，引發(fā)疼痛，不再靈活。天然的軟骨既強(qiáng)韌又能負(fù)重，既光滑又柔軟，要用人造材料替代是有很大難度的。

鹽單包菌是一種適應(yīng)力很強(qiáng)的細(xì)菌。它們可以忍受會另大多數(shù)生物喪命的高熱、高鹽、低氧、黑暗和高壓的環(huán)境。這使它們可以在砂巖深處生存，有利于烴類抽取和碳封存。

同時，雖然海藻一直被認(rèn)為是生物燃料的潛在來源，也有幾家公司在研究用海藻制造燃料，但是成本相當(dāng)高昂。PNNL的技術(shù)有效地利用了海藻的潛力，采用幾種方法降低了用海藻生產(chǎn)燃料的成本。

PNNL的科學(xué)家和工程師們將幾個化學(xué)步驟整合成了一個連續(xù)的流程，從而簡化了利用海藻生產(chǎn)燃料的過程。最重要的降低成本的措施是，這個生產(chǎn)流程采用的是濕的海藻。大多數(shù)現(xiàn)有的流程都需要把海藻干燥，這既耗費能源，也增加成本。而這個新的流程使用海藻混合液，其中80%到90%都是水。

雖然還有一些團(tuán)隊在嘗試用類似的方法制造生物燃料，但大多數(shù)都是每次完成一批。而PNNL的系統(tǒng)是連續(xù)運轉(zhuǎn)的，在實驗室里所用的設(shè)備里，每小時可以處理1.5升海藻混合液。雖然這似乎并不多，但是已經(jīng)非常接近大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)的要求了。

PNNL系統(tǒng)還取消了現(xiàn)在常見的海藻處理流程中用到的步驟，即用乙烷等溶劑從海藻剩余物中提取出富含能源的油。相反，PNNL的團(tuán)隊使用的是全部的海藻，將它們置于高溫高壓之下，將大部分生物量轉(zhuǎn)化為液體和氣體燃料。

這個系統(tǒng)的產(chǎn)物包括：

·原油，可以被轉(zhuǎn)化為航空燃料、汽油或柴油。根據(jù)這個研究團(tuán)隊的經(jīng)驗，海藻中大約50%的碳可以轉(zhuǎn)化為原油中的能源——有時高達(dá)70%。

·凈化水，可以被循環(huán)利用來種植更多的海藻。

·燃料氣體，可以燃燒發(fā)電，或者經(jīng)過凈化后制造汽車用的天然氣。

·氮、磷、鉀等營養(yǎng)物——也是種植海藻所需的關(guān)鍵營養(yǎng)物。

一項關(guān)于微生物新陳代謝的分析發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)菌可以利用周圍環(huán)境中的鐵和氮，并循環(huán)利用稀有的營養(yǎng)素來滿足新陳代謝的需要。

也許最重要的是，這個團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，這些生活在巖石深處的微生物可以使石油中常見的芳香族化合物發(fā)生新陳代謝。

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