氢的生物选择

的最新的的问题E&T展望氢的未来以及它的经济前景。经济学中的一个主要假设是，绿色氢的生产将依赖于从环境中产生的电力，它不会产生二氧化碳作为副产品。这背后的原因很简单:这项技术已经证明了它是可扩展的，即使现在还不便宜。这并不一定是产生清洁氢气的唯一答案。

生物学花费了数亿年的时间来寻找将太阳能转化为可用材料的方法。通过转向生物光合作用，你可以省去电的中间人。原则上，你可以用大量的藻类和细菌来代替太阳能电池板，直接向化学储罐提供能量。这就是我的梦想。实现这一点有点棘手。

第一个坏消息是，生物学还没有做好大规模生产氢的准备。尽管有相当多的微生物可以选择，它们可以被诱导将水分解成氢和氧，但很少有生物依赖于制造氢气的能力。他们主要想要碳水化合物和其他有机分子形式的元素。

绿色微藻可以很好地进行氢的光合作用，但光合作用产生的氧气最终会抑制负责该反应的酶。蓝绿色微藻可能更可靠，但这个过程只有在你让它们整天亮着的情况下才能真正起作用，这意味着把它们放进由led照明的反应室里。这是可能的，但这与简单地在大型人工床上散布藻类不同，你可以在海上漂浮。其他一些生物生产氢作为其他过程的副产品，但这指出了氢业务中生物合成的另一个关键问题:扩大规模。

如果你回到2008年金融危机之前，人们对类似汽油的生物燃料的热情，这让该领域的许多初创企业的棺材盖上了棺材盖，许多项目的最大问题是它们的规模很小。但当你试图提高生产水平，使这一过程具有商业可行性时，会出现许多问题。它们既是技术上的，也是财务上的。

一个问题是，在小型反应室中工作的过程不一定在工业尺寸的容器中工作得很好。在一半的情况下，如果不迅速清除产品，或者只是停止生产，因为环境中有太多的化学物质导致它们停止生产，就像绿色微藻和氢一样，微生物最终会中毒自己。这意味着要找到设计系统的方法，既能快速、廉价地提取产品，又不会对生物体造成太多干扰。

食物也是一个问题。其中一些生物只有在以纯糖为食时才能产生高产量，这增加了你的成本，尽管基因工程可以让它们不那么挑剔。但是，你也必须处理不受欢迎的藻类或细菌的问题，它们会吃掉食物，到处都是黏液。

正如Bioeconomy Capital董事总经理罗布•卡尔森(Rob Carlson)去年年底在SynbeCite会议上概述的那样，在财务方面，还有一个更大的问题。燃料必须便宜。这与研发密集型领域并不匹配，因为目前还不存在大量提高产量和大规模开发新型反应室所需的技术。他指出，试图为一个可能比石油成本高出20%的项目筹集资金，对金融家来说并不那么有吸引力。“他们会说，他们可以投资房地产并获得回报。”

出于这个原因，21世纪初至今仍存在的生物燃料初创企业转向了材料合成。而且不仅仅是任何旧材料:他们使用合成生物学来制造相对复杂的化合物。卡尔森说:“我能得到投资的是那些无法通过其他方式轻易制造出来的材料。”

有一种生产氢的生物途径可能更有前途，因为它可以解决饲养成本的问题:从废物中产生氢。让微生物咀嚼生物废物。或者简单地找到可以利用现成氢资源的化学和工业过程。这是考文垂大学研究人员与塞文·特伦特大学和有机组织合作开展的一个项目的目标。水务公司正在寻找方法来利用其污水处理厂每天产生的数吨氨，这些氨目前必须被销毁。

一种可能是将氨分解成氮和氢，这是一个相对简单的过程。原则上，Severn Trent的污水处理厂每年可以从处理床排放的1万吨氨中产生多达450吨的氢。这种过程的关键问题是，哪种方法在商业上最可行。氨本身作为燃料有潜在的价值，因为尽管有毒，而且毒性很大，它很可能成为氢在世界各地运输的主要方式之一。潜在地，船舶可以直接使用氨。

氨也是肥料的来源，这可能会为塞文特伦特河流域提供一种更容易出售的副产品，尤其是因为它的来源比目前生产的大多数工业氨更环保。该团队在短期内的主要项目是开发一种有效的机制，从废气中回收合理纯净的氨。

氨在短期内也可能是更容易的选择。考文垂大学未来交通与城市研究所的副教授约翰·格雷夫斯说，如果该项目进展顺利，氨回收方面将比氢转化阶段处于更先进的阶段。

Severn Trent公司创新技术主管Peter Vale说:“我的观点是，绿色氨和绿色氢都有相当大的潜力。”问题是“对于Severn Trent和其他水务公司来说，最优的方法是将绿色氨用作肥料、储能或绿色氢。”(这)可能取决于两者的市场如何发展。目前，我们热衷于探索各种途径。”

生物氢的另一种选择是简单地利用生物部分作为灵感，并试图找到进行光合作用的酶的分子类似物，以承担将水分解成其组成部分的能源密集型挑战。这种“人造叶子”是哈佛大学教授丹尼尔·诺切拉等人关注的焦点。然而，正如以前的生物燃料公司所做的那样，主要目标是将氢气生产与生物合成结合起来，以生产食品和材料。

效率上的突破可能会让生物技术成为氢气生产的更好选择。但在这种情况下，电解很可能在一段时间内仍将是大众市场的选择。