科学探索|剑桥大学用蓝藻发电还供计算机运行了一年( 二 ) 剑桥大学用蓝藻发电|还供计算

神奇的“炼金术士”

理论上有两种可能的来源：要么是蓝藻自身产生电子，从而产生电流；要么是它们创造了条件，使容器中的铝阳极在化学反应中被腐蚀，从而产生电子和电流。而在这项实验中，并没有对阳极进行任何明显的降解，所以研究人员认为，蓝藻产生了大部分电流。
近年来，海藻已经成为生物燃料的新宠儿，藻类可以生成氢、净化废水、去除大气中的二氧化碳等等，俨然成为了不起的“炼金术士”，有着发展清洁技术的强大潜力。
而该实验所用的PCC 6803是一种单细胞淡水蓝细菌的菌株，属于集胞藻（Synechocystis sp），它像其他植物一样可以通过光合作用从太阳光中获得能量，产生微弱的电流。
所以只要在水槽中放入电极，就可以将产生的电流作为电池来使用。而物联网设备的处理器只需要非常微弱的功率就可以驱动，所以使用藻类来为物联网设备供电是很合适的。
在实验期间，这台由藻类驱动的微型计算机执行了一些基本运算，以45分钟为周期，计算连续整数的总和来模拟计算工作量，仅耗费0.3微瓦的电力，待机15分钟则需要0.24微瓦的电力。计算机自己测量设备输出的电流，这些数据存储在云端，供研究人员分析。

文章图片

图注：研究团队成员 Christopher Howe（左）和 Paolo Bombelli（右），图片来自剑桥大学
虽然这个装置产生的电流比较微弱，但已经足够为一些小型电子设备充电了。不过要想为一台普通的台式计算机供电还是远远不够的，一台计算机的实际耗能情况会因工作量和使用年限等因素而不同，如果一台计算机每小时消耗 100 瓦的功率，那么运行这台电脑大约需要333,000,000 块藻类“电池” 。所以，将来还需要进一步扩大规模，来为需要耗费更多电力的设备供电。
目前藻类“电池”规模是小了点，但Christopher Howe对这个装置的续航能力尤为自豪，“这个光合作用装置不会像电池那样很快耗尽。”与传统的电池或太阳能相比，水藻对环境依赖性小，不断地使用光作为能量来源提供持续电力。
这种藻类并不需要喂养，它们可以在光合作用时“生产”自己的食物，从自然阳光中收集能量。而且，在夜间没有光的情况下，这个设备可以通过“吃”白天储存的电继续供能。藻类分为自养型和异养型，最为常见易得的就是光能自养型。也就是说有“光”啥都好说。

藻类，远远不止是池塘里的浮渣

该装置目前只在概念验证阶段，下一步，研究者很有可能将藻类供电芯片应用于的物联网设备。物联网有很大的电能缺口，它需要像藻类生物发电这样的持续供能系统，而不是一块只会简单储存能量的电池。
近年来，碳达峰、碳中和风很大，固碳减排是实现全球碳中和的关键一环。像用藻类植物光合作用赋能某台机器设备，就属于“绿色计算”范畴。
“绿色计算”拆开理解，绿色简单来说就是低碳和无害，即环境友好、资源节约，可高效循环利用。计算可理解为包含软硬件结合的终端设备、服务器和相关系统等。
海藻是一种常见的海洋生物，在三十五亿年前就已经出现了，四舍五入也算是世界上释放氧气最多的生物TopX 。藻类能源的利用方式属于“生物光伏”（biophotovoltaics, BPV），是一条生物学路径利用太阳能的方式，听起来好像产业大地即将有一股清新风吹过似的。人类通过光合作用利用微生物产生的能量为设备为产业续航，想来，岂不是白白浪费了数十亿年微生物光合作用产生的能量？开垦的锄头要挥的更勤些才是。

科学探索|剑桥大学用蓝藻发电 还供计算机运行了一年( 二 )

科学探索|剑桥大学用蓝藻发电还供计算机运行了一年( 二 )