科學(xué)家實(shí)驗(yàn)室中的神奇藍(lán)藻,以及一堆瘋狂又詩意的腦洞產(chǎn)品

藍(lán)藻薄膜袋培養(yǎng)

來自 2016-07-02 堯先森 DECODE解碼

2007年5月29日晚7點(diǎn),無錫家樂福超市,純凈水柜臺(tái)前擠滿了市民。不少市民一口氣買了四五箱純凈水搬回家,而貨架已經(jīng)空空入也。工作人員老王表示,上午起開始有市民大批量買純凈水,臨近中午時(shí)5升裝水已經(jīng)斷貨,而現(xiàn)在,什么都不剩了。

無錫藍(lán)藻污染買水
無錫藍(lán)藻污染買水

那是每個(gè)無錫人民都記得2007年的初夏。那一年的5月底,無錫市區(qū)大批市民家中的自來水突然伴有難聞的氣味,無法飲用。桶裝水和礦泉水頓時(shí)成為稀缺品,街頭小店賣18L桶裝水的零售價(jià)從平時(shí)的每桶8元上漲到50元。伴隨著搶購過程的,是踩踏擁擠和肢體沖突。

當(dāng)年臨測(cè)數(shù)據(jù)顯示,入夏后持續(xù)的高溫少雨導(dǎo)致無錫臨考的太湖50年來最低水位,加之近年來由于太湖水質(zhì)污染嚴(yán)重,水體富營養(yǎng)化程度加劇,導(dǎo)致了藍(lán)藻的提前大規(guī)模爆發(fā)。藍(lán)藻死亡后腐敗所導(dǎo)致的惡臭污染了水源,并將臨濱的整座無錫市籠罩在腐臭的味道下長達(dá)一個(gè)月。據(jù)測(cè)算,此次藍(lán)藻爆發(fā)所導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到28.77億元(生活用水損失和旅游經(jīng)濟(jì)損失),間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到520億元(救災(zāi)所出動(dòng)人力和物力耗費(fèi))。

讓我們來看看當(dāng)年無錫水污染事件的元兇,銅綠微囊藻 (Microcystis aeruginosa):

銅綠微囊藻銅綠微囊藻

Wikipedia百科對(duì)銅綠微囊藻的描述是:一種出現(xiàn)在淡水中的藍(lán)藻,會(huì)產(chǎn)生有害藻華。在理想環(huán)境下可以持續(xù)產(chǎn)生對(duì)肝有害的微囊藻素,是飲用水污染的來源之一,且這種毒素對(duì)熱的抗性高,甚至以活性炭吸附、加入氯或臭氧消毒液無法完全消除。實(shí)驗(yàn)室顯示,該藻種的最高生長率發(fā)生在32攝氏度,而毒性最強(qiáng)的溫度是20攝氏度。出了毒素外,其形成藻華時(shí)淡水溶氧量的顯著降低也會(huì)導(dǎo)致水中動(dòng)物的死亡。

對(duì)這些水體里的藍(lán)藻,最直接的方案就是打撈。從2007年起,無錫市政府每年花費(fèi)7千萬人民幣進(jìn)行藍(lán)藻的打撈及后期處理。那么,這些藍(lán)藻被打撈起來以后,歸宿是什么呢?目前,國內(nèi)采用的比較普遍的方法是將打撈起來的藻類制成有機(jī)肥原料,變廢為寶。聽著像是一個(gè)圓滿的結(jié)局,但是,故事永遠(yuǎn)有一個(gè)但是。

但是老美對(duì)于海藻有更腦洞大開的玩法。

ALGIX?| 用藍(lán)藻來環(huán)保地造汽車,蓋房子!

這家公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的簡單而粗暴。公司的CEO是地道的白皮老美,但名片卻是中英雙語的,原來,這家公司居然將分公司開在了無錫,而其產(chǎn)品所使用的原料,自然就來自太湖。這家公司與當(dāng)?shù)卣M(jìn)行合作,在藍(lán)藻被打撈和脫水之后,大量買進(jìn)運(yùn)干藻運(yùn)到美國的倉庫,進(jìn)行以下諸多神奇產(chǎn)品的生產(chǎn):

Solaplast 藍(lán)藻脂粒

Solaplast 藍(lán)藻脂粒
Solaplast 藍(lán)藻脂粒

藍(lán)藻質(zhì)含量45-55%。這些脂粒在經(jīng)過物理處理后,可用于產(chǎn)品包裝、農(nóng)業(yè)、食品、建筑、地板、鞋底材料、車輛制造等行業(yè)。

3D打印線

聚乳酸PLA,3D打印線
聚乳酸PLA,3D打印線

由ALGIX與3DFuel合作開發(fā),將藍(lán)藻干與聚乳酸混合制成,使得該3D打印出的產(chǎn)品具有很好的可降解性,因此相較于傳統(tǒng)的3D打印需要使用大量塑料而造成的環(huán)境問題更為環(huán)保。

公司的所有產(chǎn)品沒有任何高科技,純粹的混合,將干藻粉按照一定比例與聚合物材料混合,制造出高降解性的材料,打著環(huán)保之名,橫掃一切材料行業(yè)(所有產(chǎn)品都標(biāo)注原材料來自于藍(lán)藻泛濫的地方,所以公司屬于在做公益。。。),用低廉的價(jià)格買進(jìn)材料,添加創(chuàng)意之后再用高價(jià)賣出加工后的產(chǎn)品和材料,真是資本主義的典型啊。。。

作者君當(dāng)年與這家公司CEO交談的時(shí)候,插進(jìn)來了一個(gè)德國的科學(xué)家,他的實(shí)驗(yàn)室也在試圖使用藻類生產(chǎn)一些建筑材料,于是,資本家狡黠一笑,說“你要買我的原料么,我還賣干藻粉哦”。

藻青素(phycocyanine)
藻青素(phycocyanine)

AlphaBiotech?| 讓藍(lán)藻帶我們浪起來

這家法國公司的產(chǎn)品與其國家特色一樣,給海藻賦予了極具“浪”的色彩:

藻青素(phycocyanine)
藻青素(phycocyanine)

這是一種名為螺旋藻的藍(lán)藻提取物,主要成分叫做藻青素(phycocyanine),是一種很好的抗氧化劑。這個(gè)產(chǎn)品的顏色在黑色的背景下顯示出血紅色,而在白色的背景下顯示出的確是寶石藍(lán)色,是一種帶有夢(mèng)幻色彩飲料的健康色素添加劑。

藍(lán)藻光合作用
藍(lán)藻光合作用

在榨取藻青素的過程中,一部分藻內(nèi)所含的蛋白質(zhì)、維他命B12、鐵、鎂、鈣等對(duì)人體有益處的營養(yǎng)物質(zhì)也會(huì)被附帶提取出來,為該產(chǎn)品提供額外的營養(yǎng)補(bǔ)充特質(zhì)。在帥帥的法國CEO的唆使下,作者君有喝下過一瓶樣品,只有健康的味道(無味)。

不僅如此老美還嘗試將藍(lán)藻打造成乙醇生產(chǎn)。

Algenol?| 藍(lán)藻是產(chǎn)酒精的綠色“奶牛”

在科學(xué)家的打造下,藍(lán)藻還成為了一部生產(chǎn)燃料的機(jī)器。藍(lán)藻可用于生產(chǎn)多種可燃燒物質(zhì),包括醇類,氫氣和生物柴油。不過,迄今為止,只有一家公司可以將藍(lán)藻的乙醇生產(chǎn)進(jìn)行商業(yè)化,這家公司叫做Algenol。乙醇一般是通過無氧發(fā)酵細(xì)胞內(nèi)或外的糖分得來的,但是糖分的生產(chǎn)是有成本的。

藍(lán)藻可以通過光合作用吸收外界的二氧化碳生成糖分儲(chǔ)存于體內(nèi),然后在無光無氧的情況下進(jìn)行發(fā)酵。一些藍(lán)藻可以在發(fā)酵過程中生成少量的乙醇,釋放出來。然而,發(fā)酵產(chǎn)生乙醇的方法產(chǎn)量低,速率慢,并不經(jīng)濟(jì)。

Algenol通過改造基因使得其特有的藍(lán)藻藻種(保密)可以直接在陽光下通過光合作用,將二氧化碳直接吸收并且轉(zhuǎn)化成乙醇,從而大大降低了生產(chǎn)成本,并且提高了生產(chǎn)效率。

 

乙醇被藍(lán)藻生產(chǎn)出來后便被排入營養(yǎng)液中,達(dá)到一定濃度后營養(yǎng)液中的乙醇會(huì)被進(jìn)一步提純。2013年,Algenol聲明其乙醇年產(chǎn)量可以達(dá)到9000加侖/英畝/年。這個(gè)產(chǎn)量比美國前兩年搞得紅紅火火的玉米造乙醇的產(chǎn)量高了22倍。不過,生物燃料現(xiàn)在還在很初級(jí)的發(fā)展科研階段,離工業(yè)化,商業(yè)化還有很遠(yuǎn)的距離

去年習(xí)大大訪美的時(shí)候,這家公司當(dāng)時(shí)的CEO Paul Woods還受邀與習(xí)大大熱烈親切交談,并表示愿(jí bù)意(qíng yuàn)將在中國建廠,將其技術(shù)引入中國,為我國的清潔能源發(fā)展計(jì)劃助一臂之力,并公開稱呼中國人民為老(piáo)朋(qiè)友(zh?),因此有幸成為作者君最崇(yàn)拜(wù)的天(sh?)才(bī),沒有之一。

藍(lán)藻薄膜袋培養(yǎng)
藍(lán)藻薄膜袋培養(yǎng)

偏了偏了,我們回到污染水源的問題上來,水土營養(yǎng)富集會(huì)導(dǎo)致藍(lán)藻的爆發(fā)。這些營養(yǎng)物質(zhì)自然與沿湖的企業(yè)污水和生活污水無序排放有直接聯(lián)系,夏季充足的陽光更是讓這些靠光能長身子的的藻類橫行瘋長。藻類在生長的過程中,將會(huì)從水體中抽取營養(yǎng)物質(zhì),生成自己的生物質(zhì)。

這個(gè)過程中,藍(lán)藻同時(shí)也在起到凈化水體的作用,只要不出現(xiàn)大面積死亡腐爛現(xiàn)象。既然我們已經(jīng)知道藍(lán)藻的生物質(zhì)有那么多用處,那么是否可以用藍(lán)藻來處理工業(yè)/生活污水,進(jìn)而將藻類分離出來進(jìn)行高價(jià)值的處理呢?

答案是,有可能。

Flinders?| 用藍(lán)藻幫助亞洲農(nóng)民兄弟用上干凈的水

2014年,一位富有國際精神的澳大利亞科學(xué)家,來自Flinders大學(xué)的Howard Fallowfield教授發(fā)明了一套試用藍(lán)藻高效處理生活污水的小型系統(tǒng),適用于中國以及東南亞的農(nóng)業(yè)區(qū)域,處理過的生活污水可以使用澆灌農(nóng)田。

藍(lán)藻幫助亞洲農(nóng)民兄弟用上干凈的水藍(lán)藻幫助亞洲農(nóng)民兄弟用上干凈的水

藍(lán)藻幫助亞洲農(nóng)民兄弟用上干凈的水

傳統(tǒng)的生活污水處理系統(tǒng)需要用氧氣泵打入大量的氧氣來促進(jìn)喜氧菌對(duì)污水中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收降解,但是這樣的系統(tǒng)需要65天的周期來完成處理。Flinders大學(xué)的這個(gè)藍(lán)藻污水處理系統(tǒng)只需要傳統(tǒng)系統(tǒng)的40%的空間,處理周期時(shí)間也只需要55天左右。在使用藍(lán)藻處理污水的過程中,水體會(huì)堿化,進(jìn)而提高水體氧化處理的效率。

這個(gè)系統(tǒng)每天可以處理12,000-14,000升的污水,造價(jià)介乎于10-20萬美金。圍繞著太湖的區(qū)域分布著大大小小不少的村莊,這套系統(tǒng)如果得到引入將會(huì)使得前景很美好。

NASA?| 海洋上的污水處理生態(tài)航母

在海洋上,也曾經(jīng)有個(gè)叫做Jonathan Trent的來自NASA的科學(xué)家構(gòu)想過一個(gè)美好的藻類污水處理系統(tǒng)建設(shè)。將污水和藻株裝入一個(gè)特殊透明材質(zhì)的袋子內(nèi),讓其漂浮在海面上,利用海綿的波濤來促進(jìn)袋子內(nèi)的藻類的攪拌,讓其更加有效地利用陽光,更好地生長。

OMEGA,即Offshore Membrane Enclosures forGrowing Algae

OMEGA,即Offshore Membrane Enclosures forGrowing Algae

污水處理完畢后,污水可以排入外部水體,而藻類可以用于多種用處,包括生物柴油、肥料、飼料等。這個(gè)系統(tǒng)被命名為OMEGA,即Offshore Membrane Enclosures forGrowing Algae 。

OMEGA系統(tǒng)
OMEGA系統(tǒng)

按照Trent教授當(dāng)時(shí)的設(shè)想,降低成本的一個(gè)有效方法是將這套OMEGA系統(tǒng)打造成立體的近海系統(tǒng),海平面以上建立風(fēng)能收集系統(tǒng),海表面處理污水生產(chǎn)高附加值海藻,海平面以下養(yǎng)殖鮑魚等高附加值水產(chǎn)品,以期待這種三位一體的混合系統(tǒng)可以用高產(chǎn)出來抵消高投入,使得項(xiàng)目可盈利化。

OMEGA系統(tǒng)
OMEGA系統(tǒng)

Trent教授甚至當(dāng)時(shí)已經(jīng)選定了舊金山的海灣作為OMEGA的試驗(yàn)田。不過,這個(gè)系統(tǒng)由于成本問題,目前已經(jīng)被NASA放棄,并且由于無法有效獲得后續(xù)研發(fā)的資金,已經(jīng)被科學(xué)家Trent教授本人停止。

吃貨秘籍?| 來自水面的營養(yǎng)大餐

老美們同時(shí)在不斷開發(fā)藍(lán)藻的營養(yǎng)價(jià)值。很多的藍(lán)藻體內(nèi)含有豐富的OMEGA-3,也是魚油的主要有價(jià)值成分,有降血脂,防血栓,抗心律失常,降低血壓。然而,實(shí)際上魚本身是不會(huì)生產(chǎn)OMEGA-3的,但是魚會(huì)吃富含OMEGA-3的藻類,從而獲得OMEGA-3儲(chǔ)存在其脂肪內(nèi),也就是提取后的魚油。所以,可以考慮直接食用藍(lán)藻藻干(反正跟魚油一樣不好吃(魚油:“怪我咯?!保?。

目前有多家老美公司出售以螺旋藻為主要成分的藻粉,其主要功效包括:

1.????富含蛋白質(zhì),維他命B1、B2、B3和多種微量元素等元素

2.????富含抗氧化劑,減輕發(fā)炎癥狀,還可以增加肌肉強(qiáng)度和耐久度

3.????降血脂,預(yù)防心臟病

4.????一些研究表明其有防癌抗癌的特性,特別是口腔癌

5.????降血壓,每日4.5克的攝入量被顯示可以有效降低高血壓病人的血壓

6.????減輕過敏性鼻炎的癥狀

7.????減輕貧血癥狀

8.????降血糖

螺旋藻為主要成分的藻粉螺旋藻為主要成分的藻粉

(鏈接: https://authoritynutrition.com/10-proven-benefits-of-spirulina/

不僅如此,鐘愛黑暗料理的老美還將螺旋藻 (Spirulina)打造成了一盤盤菜,要知道其在顯微鏡下的真容是這樣的:

螺旋藻
螺旋藻

作為一個(gè)資深吃貨,我毅然決然把文末寶貴的空間貢獻(xiàn)給螺旋藻能做出來的健康美食。以下內(nèi)容都來自該網(wǎng)站:www.spirulinaacademy.com

前菜,我們來一道 Spirulina Tapenade,螺旋藻與橄欖醬混合在一起的美味,蘸上酥香烤面包,瞬間開胃:

螺旋藻食物
螺旋藻食物

主菜一定要點(diǎn)上這道螺旋藻意面

螺旋藻食物
螺旋藻食物

再配上這道螺旋藻森林蛋糕卷

螺旋藻食物
螺旋藻食物

用餐時(shí)需要喝這杯奇異螺旋藻冰沙

螺旋藻飲料
螺旋藻飲料

餐后有這道 螺旋藻椰絲餅 作為甜點(diǎn):

螺旋藻食物
螺旋藻食物

一頓健康的螺旋藻大餐就完整了。

DECODE解碼作者
DECODE解碼作者

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