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能源-《富足:解決人類生存難題的重大科技創新》

商周出版_96
・2013/08/09 ・4832字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

用合成生命來救援

但是,如果變化是來自這些勢力強大的石油巨頭本身呢?二○一○年,艾克森美孚石油公司(ExxonMobil)研發部副總裁埃米爾.雅各布斯(Emil Jacobs)宣布一項前所未有的計畫:撥款六億美元,以六年時間致力開發新一代的生物燃料。當然,上一代的生物燃料(主要為玉米乙醇)

美國能源部說,藻類每畝可生產的能源為傳統生物燃料的三十倍;同時,藻類幾乎在任何死水中都能生長,因此幾個大型發電廠正在測試以此作為二氧化碳吸收器,把煙囪接駁至池塘,讓藻類消耗二氧化碳。這是個相當誘人的可能性;然而,為了讓這個可能性簡直是一場災難。這些燃料對環境造成相當嚴重的危害,並且移除了數以百萬英畝的農作物,造成食品價格飆升。但艾克森美孚的生物燃料並非以糧食作物為基礎,也不如第一代生物燃料技術需要大量土地支援。相反地,艾克森美孚計畫以藻類開發生物燃料。

成真,艾克森美孚已與生物學壞小子克萊格.凡特及其最近成立的合成基因組學公司(Synthetic Genomics Inc.)共同投入研究。

為了研究藻類養殖方法和採油技術,艾克森美孚與合成基因組學公司在聖地牙哥建立了一個新的測試基地,凡特把它稱為「水藻中途之家」。二○一一年二月,一個陽光明媚的下午,我到了該處參觀。從外面看來,這個基地看來就像個高科技溫室:透明塑料窗格、白色支柱,和一道道氣閘門。我們經過這些閘門時,負責主管這計畫的保羅.路斯勒(Paul Roessler)向我解釋基本運作原理:「我們的生物燃料必須擁有三個要素:陽光、二氧化碳和海水。使用海水是因為我們不想占用農地或瓜分農業用水。二氧化碳則是更重大的議題。這正是何以隔離與封存二氧化碳會如此重要:這麼做既能減緩全球暖化,也提供了集中的能源來源。」

富足-封面+書腰

我們走過另一道門來到主房間,這個足球場大小的區域沒有太多裝飾,只放了六大桶水藻,以及一張掛在牆上的巨幅「細胞的生命」海報。路斯勒指著海報說:「我不知道你還記得學校課堂教的多少東西,但光合作用是植物將光能轉換成化學能的過程。白天,植物利用陽光將水分解成氫和氧,然後將之結合二氧化碳,結果就成為碳氫化合物燃料,稱為『生物石油』。到了晚上,植物通常會利用這些燃料做細胞修復。我們的目標是能確實地大量生產這些生物石油。」

一同參觀的凡特此時也加入對話:「路斯勒說得太謙虛了。事實上,他已找到方法,讓藻類細胞自願分泌收集到的脂質,使藻類變成微型工廠植物。」路斯勒進一步解釋:「從理論上來說,技術一旦完善,我們可以不斷重複運行此程序,不斷收取生物石油。這些細胞只會不斷生產出石油,而且你無需收割所有細胞,只需收集細胞排出的油。」

這效率是相當可觀的。「相比起傳統的生物燃料,」凡特說:「玉米每年每畝生產十八加侖;棕櫚油每年每畝大約六百二十五加侖。我們的目標是利用這些改良的藻類,達到每年每畝一萬加侖的生產量;同時,在二平方英里的設施中讓這些藻類勤奮地工作。」

要了解凡特的目標是如何雄心勃勃,讓我們來做一下計算:二平方英里相等於一千二百八十畝,而在每畝生產一萬加侖燃料的情況下,就等於每年能生產出一千二百八十萬加侖的燃料。今天每加侖的石油平均能跑二十五英里,一輛車平均每年跑一萬二千英里,因此二平方英里的藻類農場所生產出的燃料足夠推動大約二萬六千輛汽車。因此,要多少畝的藻類農場才能推動美國所有車輛?今天美國大約有二億五千萬輛汽車,所占面積約一萬八千七百五十平方公里,相當於美國國土面積的百分之○.四九(或占內華達州約百分之十七的面積)。試想,當我們的汽車每加侖可跑一百英里,或我們當中開始有越來越多人轉用電動汽車時,會發生什麼事。

就算合成基因組學公司達不到這目標,艾克森美孚也並非這場競賽中的唯一球員。舊金山灣區的LS9能源公司(Life Sustain 9 Billion, Inc.)已經和雪佛龍能源公司(Chevron)以及寶僑公司(P&G)共同研發生物燃料。而在不遠處位於加州的愛莫利維爾市,阿米瑞斯生物技術公司(Amyris Biotechnologies)也與殼牌石油公司達成同樣的合作。波音公司(Boeing Company)和紐西蘭航空公司(Air New Zealand)亦已開始發展以藻類為基礎的飛機燃料,其他公司甚至走得更遠。維珍航空公司(Virgin Airlines)已開始部分使用生物燃料(椰子油和棕櫚樹油)讓七四七飛機航行於天際。二○一○年七月,總部位於舊金山市的太陽酵素公司(Solazyme)更已經供應美國海軍一千五百加侖以藻類為基礎的生物燃料,並且獲得一紙十五萬加侖供應合同。與此同時,美國能源部正資助三所不同的生物燃料研究機構,而追蹤可再生能源市場成長情況的清潔能源市場研究公司(Clean Edge)在其第十屆年度產業報告中,概述全球生物燃料的生產和批發價格,在二○一○年已達五百六十四億美元,預期到二○二○年將增至一千一百二十八億美元。

顯然,市場前所未有地對碳中和、低成本的燃料感興趣;不過,問題依然存在。上述提及的每一家公司(或未提及的競爭者)全都未能找到將這種技術大規模生產的竅門。朱棣文部長說,要真正滿足我們的需求,生產規模必須以百萬、甚至千萬的倍數增加。但是,他也同時指出,研究生物燃料的同一批科學家過去也曾成功提升如抗瘧疾藥物之類物品的產量。「所以,這目標是有可能達成的,」他說:「考慮到參與計畫的科學家的素質,我樂於相信這目標有可能達成。」 為了滿足能源需求,美國能源部並未把所有賭注押在生物燃料上。該部門對於「破解光合作用」也有興趣。朱棣文部長提倡的太陽計畫,正在資助由人工光合作用聯合研究院(Joint Center for Artificial Photosynthesis),一個由加州理工學院和勞倫斯.利福摩爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)共同領導,經費達一億二千二百萬美元的多機構合作研究計畫。該中心的目標在開發所有人造光合作用的必要組件:光吸收劑、催化劑、分子連接器,以及分離膜。

加州理工學院永續能源技術研究院(Caltech Center for Sustainable Energy Research)主任及該計畫主要科學家之一,哈利.阿沃特(Harry Atwater)博士說:「我們正在設計一種人工光合作用過程。我所謂的『人工』,是指整個系統中不涉及任何有生命或有機的成分。我們基本上是將陽光、水和二氧化碳,轉化為可儲存運輸的燃料─我們稱之為『太陽燃料』,以解決太陽光電未能照顧我們其他三分之二能源消費需求的問題。」 阿沃特認為,這些太陽能不單可以用來驅動我們的汽車、為我們的大廈提供暖氣,也能讓光合作用的效率增加十倍,或甚至一百倍─也就是說太陽能可以完全取代石化燃料。「我們正在接近一個關鍵的轉折點,」他說:「很有可能三十年後,每個人都會說:『天啊,我們過去為何會為了製造暖氣和能源而燃燒碳氫化合物?』」

儲存的聖杯

我們之所以如此依賴碳氫化合物,除了是因為它們具有能量密度高與易取得的特性,也是因為它們易於保存。煤礦安坐在管道內,石油存放在油鼓裡。然而,太陽能卻只在有陽光的時候才管用;而風力則只在風持續吹拂時才能產生。這樣的限制仍然是廣泛採用可再生能源的最大僵局。直到太陽能和風力可以提供全年全天候可靠的基本荷電力,否則兩者都無法提供顯著的能源供應量。發明家巴克敏斯特.富勒曾在數十年前提出建構全球能源電網的想法:在地球陽光普照的一面收集太陽能,供應這個星球黑暗的一面所需的電力。然而,大多數人把希望寄托在建立能夠儲存「牢靠」、「時間轉移型」的能源的大量本土電廠,也就是說,白天時收集能量,在夜間釋放之。從此,這就成為綠色能源運動的聖杯。 最終來說,除非我們能夠儲存太陽能,並且以從未達到的規模儲存,否則太陽能即使再廉價也沒有意義。要達到相當於現有輸電網絡規模的太陽能儲存量需要數量龐大的電池,但今天的鋰電池卻遠遠不夠用;它們的儲存容量需增加十到二十倍。而且,如果我們真希望可以增加電池數量,就必須以地球上存量豐富的元素來製造;否則,我們只是把對進口石油依賴的經濟,轉換為對進口鋰依賴的經濟。

值得慶幸的是,事情已有所進展。近來,儲存太陽能的技術已獲得足夠改善,並且引起風險資本家關注,其中的領軍公司為凱鵬華盈創投公司(Kleiner Perkins Caufield & Byers)。這公司的投資項目逾四百二十五宗,當中包括美國線上、亞馬遜、昇陽電腦,美商藝電(Electronic Arts)、基因泰克和谷歌等公司。從這些投資標的就能看出,凱鵬華盈有挑選業界佼佼者的習慣。而由於該公司要角約翰.多爾(John Doerr)向來就對環境以及對抗全球暖化議題非常熱中,因此他們選擇投資的許多公司皆已進軍能源領域。

二○一一年冬天,我向比爾.喬伊更新有關儲存太陽能的進展報告;喬伊是昇陽電腦創辦人,現任凱鵬華盈在綠色能源領域的重要合作夥伴。他告訴我,最近兩個投資項目旨在轉變市場:首先,普利茅斯能源公司(Primus Power)正在製造可充電的「液流」電池,其電解質流經整個電子化學電池,直接讓化學能轉換為電能。這設備已經使得位在加州莫德斯托的嶄新能源儲存系統(該系統價值四千七百萬美元,儲存了二千五百萬瓦、七千五百萬瓦小時的電力)得以穩固地儲存風力。凱鵬華盈公司的第二個賭注是阿奎諾能源公司(Aquion Energy)。這公司所製造的電池類似今天的鋰電池,但卻有個重要的變革─這種電池並不是依靠鋰這種有毒、數量稀少的元素,而是使用兩種價格便宜且無處不在的成分─鈉和水。這兩種成分的附加好處在於,它們既不會致命,也不易燃。這種電池能平穩地釋放能量,無腐蝕性,而且使用的是地球上豐富的元素,而且實際上甚至安全得可以吃進肚裡。

「使用這些技術」喬伊說:「我估計存取每千瓦小時電力所需的總成本只要一美分。所以,我可以把間歇性的風能連接到阿奎諾系統,將風能的製造成本穩固在約每千瓦小時一美分。而這金額包含了所有成本。幾年後,你會在市場上看到這些產品;在那之後,我們再沒有理由認為我們無法擁有可靠的、相當於現有輸電網絡規模的可再生能源。」

世上最權威的固態化學學者之一、麻省理工學院教授唐諾.薩多偉(Donald Sadoway)也看好未來的電網規模儲存技術。他在國防高等研究計畫署能源部和比爾.蓋茲的資助下,發展並展出了液態金屬電池(Liquid Metal Battery)。他最初的靈感來自煉鋁廠的高電流密度及龐大規模。液態金屬電池之內的溫度熱得足以令兩種不同的金屬處於液體狀態。其中一種是密度高的金屬,如銻,它會沉到底部;另一種是密度低的金屬,如鎂,會浮在上層。在它們之間是有助於電荷交換的熔融鹽電解質(molten salt electrolyte)。結果他做出了電流較現今最高端電池高出十倍的電池,而且它簡單、價廉的設計使得存入一千瓦小時的電力只需二百五十美元─只為現行鋰電池不到十分之一的價格。薩多偉的設計也顧及規模。

「今天液態金屬電池的原型是一顆曲棍球的大小,足以儲存二十瓦特小時的電力,」薩多偉說:「但我們正在研發較大單位的電池。想像一下,一顆冰箱大小的電池就足以儲存能夠供應你家一天需求的三十千瓦小時電力。我們的設計概念是『裝上後就忘了它』:能夠在不需要人力維護的情況下運作十五至二十年。它便宜、安靜、無需維修、不產生溫室氣體,並且由地球上豐富的元素製成。」以每千瓦小時二百五十美元計,一顆家庭用液態金屬電池要價七千五百美元。以十五年攤分,再計及成本和安裝費用,一顆家庭用液態金屬電池每個月花不到戶主七十五美元。

然而,這系統真正過人之處在於它擴充尺寸的能力。一顆貨櫃大小的液態金屬電池,足以供應一整個街坊的電力;一顆沃爾瑪大賣場大小的電池,足以支援一個小城市。「在未來十年,我們計畫推出貨櫃大小的液態金屬電池,緊接著會再推出家用電池。」薩多偉說:「我們可以清楚看到到達那裡的路,而且也不需要奇蹟般的突破。」 當然,解決儲存問題就會為太陽能和風力發展帶來重大突破。但接下來,該如何處理那些骯髒的燃煤發電廠就成了真正的問題。對此,比爾.喬伊也有想法:「很難相信電力公司會關閉一個已完全攤銷而且每天仍能賺錢的資產。我們應該做的是倒轉模型,把燃煤發電廠當成緊急備用發電裝置。我們可以百分百依賴可再生能源來應付基本能源需求,但當天氣預報說我們將面對真正的問題時,我們就能啟動燃煤發電廠。我們只向電力公司支付維修與偶爾運行這些發電廠的費用,就像你使用緊急發電機那般。」

 

摘自PanSci 2013年8月選書《富足:解決人類生存難題的重大科技創新,由商周出版。

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氣候變遷會讓世界變得又熱又病嗎?暖化之下的寄生關係可不簡單
阿咏_96
・2023/05/15 ・3081字 ・閱讀時間約 6 分鐘

近年來,氣候變遷已經變成一個眾所皆知的熱門話題,不僅影響著我們身處的自然環境,以及人類生活,也對生物的繁殖、生長、分布等造成衝擊。不過,今天我們沒有要討論海平面上升、極端天氣等這些巨觀環境的改變,而是要來談談或許你我體內都有的——寄生蟲。

提到寄生蟲,大家比較熟悉的或許是蟯蟲、蛔蟲等,有機會寄生於人類體內的寄生蟲,而自然中許多物種之間也有寄生關係,但這與氣候變遷有什麼關係呢?

有許多研究顯示,氣溫升高會導致寄生蟲爆發事件增加,也有些研究說寄生蟲在高溫下的表現比宿主好,因此暖化可能會造成相關疾病越來越嚴峻,後來也衍生出「地球越溫暖,流行病越多」的假說。

地球越溫暖,流行病越多」的假說近來相當盛行。圖/envatoelements

寄生不是哩想ㄟ那麼簡單

俗話說:魔鬼藏在細節裡。腹肌藏在脂肪裡。

如同在生物課本裡學過的,寄生關係是生物間的交互作用,一種生物寄居在另一種生物的體表或體內,獲取營養得以生存、繁殖,所以也並非只有寄生蟲的事,和宿主的生理也有很大關係。找到溫度升高會影響寄生過程的哪些步驟,以及背後的機制怎麼運作,是了解氣候變遷對寄生關係影響的關鍵。

近期發表在英國皇家學會《自然科學會報》(Philosophical Transactions of the Royal Society B)的一項新研究就發現,溫度能夠調節寄生真菌在宿主水蚤體內的感染機制。

這個研究由臺灣大學氣候變遷與永續發展學程助理教授孫烜駿與美國密西根大學研究團隊合作,利用暖化實驗觀察水蚤和真菌之間的寄生關係。

他們將一種水蚤 Daphnia dentifera 作為實驗物種,水蚤平常吃藻類等浮游植物,然後也會被更大的捕食者吃掉,因此水蚤在淡水食物網中扮演著重要角色。而今天的另一個主角 —— 寄生真菌 Metschnikowia bicuspidata ,則是一種會感染多種水蚤的酵母菌。

那水蚤是怎麼被感染的呢?

宿主與寄生真菌之間的攻防戰

水蚤在濾食水中浮游植物時,寄生真菌的孢子可能會一起被牠吃進去,這時感染過程就開始了(水蚤表示:窩⋯⋯窩不知道QQ)首先,寄生真菌的針狀孢子需要先刺穿水蚤的腸道上皮細胞,才能進到體腔內開始發育、繁殖,感染初期有些水蚤還可能痊癒,否則就會進到最終感染階段,一旦水蚤體腔內充滿寄生真菌的孢子或孢子囊,便不可能康復,最終走向死亡,之後下一代孢子釋放回環境中,再被新宿主吃掉,完成感染週期。

寄生真菌在水蚤中的感染過程。生真菌的針狀孢子會先刺穿水蚤的腸道上皮細胞。圖/英國皇家學會《自然科學會報》

也不是所有被吃進去的孢子都能夠成功感染宿主,必須要經過重重關卡,畢竟水蚤也不是吃素的(好啦水蚤真的吃素沒錯 XD)

而兩道最重要的關卡就是「物理屏障」與「細胞免疫」。

物理屏障是一種常見的防禦形式,例如我們的皮膚和植物的角質層,在水蚤與寄生真菌的感染過程裡,腸道上皮細胞就是抵抗孢子進入體腔的物理屏障,像是一道能夠抵抗外來敵人的城牆。

但如果孢子還是順利進到水蚤的體腔內,細胞免疫就像一支軍隊,免疫細胞士兵們會聚集到被感染的部位,開啟防禦模式,共同抵禦外敵,也就是前面提到的,有些剛被感染的水蚤有機會康復的原因。

健康的 Daphnia dentifera 水蚤(左圖)與被寄生真菌 Metschnikowia bicuspidata 感染的水蚤(右圖)。圖/國立台灣大學

暖化之下,寄生關係會怎麼樣

研究團隊想知道:溫度對物裡屏障和細胞免疫的影響,以及會不會影響最終感染的機率。

因此他們把水蚤放到 20°C 和 24°C 下的環境飼養,為甚麼是這兩個溫度呢?

根據先前研究,20°C 是適合水蚤生長繁殖的溫度,而 24°C 則是來自 2100 年氣候變遷預測下的平均溫度變化,自西元 1985 年起,夏季的湖面溫度以每十年 0.34°C 攀升,到本世紀末預計上升 4°C。

並將不同溫度下飼養的水蚤,分別放入有寄生真菌和沒有寄生真菌的環境,總共四種環境條件的組別。

  1. 實驗組:24°C,沒有寄生真菌
  2. 實驗組:24°C,有寄生真菌
  3. 控制組:20°C,沒有寄生真菌
  4. 控制組:20°C,有寄生真菌

接著,為了知道感染初期的情形,針對有寄生真菌的組別,研究團隊在放入真菌 24 小時後,用複式顯微鏡觀察,檢查水蚤腸道和體腔內是否有孢子,以及孢子的數量。

那要怎麼知道物理屏障和細胞免疫的防禦效果呢?

如同前段提過的,我們將作為物理屏障的腸道上皮細胞想像成城牆,免疫細胞想像成軍隊,而寄生真菌的孢子是試圖入侵的外敵

腸道的防禦力便是用「後來在體腔內的孢子數」與「所有試圖刺穿腸道上皮的孢子數」相除;也就是「進到城牆內的敵人數」除以「所有一開始來城牆外攻擊的敵人數量」。(編按:每一百個攻擊城牆的敵人,會有多少人突破城牆的防禦進到牆內)

除此之外,團隊也觀察在不同溫度下水蚤腸壁上皮的厚度,畢竟城牆的厚度可能是防禦的關鍵。

而細胞免疫則是以「前來支援的免疫細胞數」除以「體腔內的孢子數」計算,可以想像成一個敵人需要幾個士兵一起抵抗

除了兩道關卡的抵禦能力外,為了解水蚤的健康狀態,研究團隊紀錄牠們在感染後的死亡率和繁殖力。

溫度影響的不只是寄生關係

實驗結果發現,較溫暖環境下的水蚤腸壁上皮細胞比控制組厚,但腸壁是越厚越好嗎?

另一個結果顯示,其實較厚和較薄的腸壁上皮細胞,比較能抵抗寄生孢子的攻擊,反而是有中等腸道厚度的水蚤防禦孢子進入體腔的能力較弱。

而關於細胞免疫,則發現隨著成功進入體腔的孢子數量增加,附著在孢子上的免疫細胞總數也跟著增加,但在較溫暖環境下飼養的水蚤召集來的免疫細胞,比控制環境下來得少。也就是說,越多敵人入侵,軍隊會募集越多士兵來共同對抗,但在溫暖環境下召來的士兵較少

那物理屏障和細胞免疫之間有什麼關係呢?

在 20°C 下,腸道上皮細胞越厚,每個寄生孢子所需要的免疫細胞數就越少,這似乎蠻容易理解的,若城牆越厚,軍隊火力就不需要太強,反之亦然。

但在 24°C 卻看不到同樣的趨勢,我們知道的只有在溫暖環境下,同樣腸道厚度免疫細胞仍比控制組少。

最後,不論是繁殖力還是存活率,都是在溫暖環境下被感染的水蚤敬陪末座。

從這個研究,我們可以得知,溫度上升不僅會改變宿主的物理屏障,也會影響細胞免疫,進而改變寄生真菌對水蚤的感染結果。在更了解溫度影響寄生關係中的哪些關鍵特徵和結果後,便能預測在暖化環境中,宿主與寄生蟲之間的交互作用,以及所導致的後果。

參考文獻

  1. Sun, S. J., Dziuba, M. K., Jaye, R. N., & Duffy, M. A. (2023). Temperature modifies trait-mediated infection outcomes in a Daphnia–fungal parasite system. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 378(1873), 20220009.
  2. Rohr, J. R., & Cohen, J. M. (2020). Understanding how temperature shifts could impact infectious disease. PLoS biology, 18(11), e3000938.
  3. Harvell, C. D., Mitchell, C. E., Ward, J. R., Altizer, S., Dobson, A. P., Ostfeld, R. S., & Samuel, M. D. (2002). Climate warming and disease risks for terrestrial and marine biota. Science, 296(5576), 2158-2162.
  4. Miner, B. E., De Meester, L., Pfrender, M. E., Lampert, W., & Hairston Jr, N. G. (2012). Linking genes to communities and ecosystems: Daphnia as an ecogenomic model. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 279(1735), 1873-1882.
  5. Ozersky, T., Nakov, T., Hampton, S. E., Rodenhouse, N. L., Woo, K. H., Shchapov, K., … & Moore, M. V. (2020). Hot and sick? Impacts of warming and a parasite on the dominant zooplankter of Lake Baikal. Limnology and Oceanography, 65(11), 2772-2786.

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如果塑膠是石油做的,那塑膠恐龍的成分中,有多少真正的恐龍?——《如果這樣,會怎樣?2》
天下文化_96
・2023/04/25 ・1344字 ・閱讀時間約 2 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

塑膠是石油製成的,而石油是死掉的恐龍製成的,請問塑膠恐龍的成分中有多少真正的恐龍?
——史蒂夫.萊德福(Steve Lydford)

我不知道。

塑膠恐龍

煤和石油稱為化石燃料,因為它們是由千百萬年來埋在地底下的死亡生物殘骸所形成的。「地下的石油來自何種死掉的生物?」標準答案是「海洋浮游生物和藻類」。

換句話說,那些化石燃料中並沒有恐龍化石。

只不過,那個答案不太正確。

我們大部分的人看到的石油,只是它的精煉形式,例如煤油、塑膠,以及從加油槍流出來的東西,所以很容易把石油的來源想像成某種均勻的黑色冒泡物質,每個地方都一樣。

但化石燃料帶有自身原始來源的指紋。煤、石油和天然氣的不同特性,取決於進入其中的生物體,以及牠們的身體組織長久以來發生了什麼樣的變化;取決於牠們住在哪裡、牠們如何死亡、牠們的遺骸最終葬身何處,以及牠們經歷了什麼樣的溫度和壓力。

死亡的物質帶有自身生命歷史的化學印記,千百萬年來以各種不同的方式混雜在一起。我們將它挖出來之後,費了不少工夫剝掉這段故事的證據,將複雜的碳氫化合物精煉成均勻的燃料。當我們燃燒燃料時,它們的故事終於灰飛煙滅,釋放出束縛在它們身上的侏羅紀陽光,為我們的汽車提供動力。

無論是哪裡來的,塑膠恐龍成分中的石油,只有一小部分可能直接來自真正的恐龍屍體。如果是來自以陸地物質為主的中生代油田,含有的恐龍可能稍微多一點;如果是來自密封於冠岩底下的前中生代油田,可能完全不含恐龍。如果不花費心思追查特定玩具製造過程的每一道步驟,就沒辦法知道。

廣義來說,所有的海水在某段時間都曾經是恐龍的一部分。當這些水被用來行光合作用時,其中的分子成為食物鏈中脂肪和碳水化合物的一部分——但那些海水其中有更多,此刻正以水的形式存在於你的體內。

換句話說,你的塑膠玩具身上含有的恐龍,遠不如你身上含有的。

——本文摘自《如果這樣,會怎樣?2:千奇百怪的問題 嚴肅精確的回答》,2023 年 3 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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比爾蓋茲談零碳發電——《如何避免氣候災難》
天下雜誌出版_96
・2023/04/01 ・1227字 ・閱讀時間約 2 分鐘

有效運用當今的再生能源技術和改良輸電方式,無疑都是當務之急,也不要忘記,多數國家不像美國這麼幸運,有充足的太陽能和風力資源。美國可以寄望未來以再生能源獲取大部分電力,這不是一種普遍現象,而是例外。因此,在美國更有效運用太陽能和風力的同時,全球還是需要有清潔電力的新發明。

核能發電的優勢和疑慮

如果要簡短說明核能發電,那就是:這是唯一已證實可以不分晝夜、不分季節、不挑地點,穩定且大規模發電的零碳能源。

沒有任何其他清潔能源能做到目前核能發電給我們的這些好處,而且是還差得很遠。在利用水泥、鋼鐵和玻璃等材料的效益方面,核能發電廠也是第一名。下圖表呈現出不同發電方式下,每單位發電量需要消耗多少材料。

每單位發電量(每兆瓦小時)需要消耗多少材料。圖/《如何避免氣候災難

核電有很多問題已經不是什麼祕密,興建核電廠的成本目前已變得很高。人為疏失會導致意外事故,核電廠使用的燃料——鈾,有可能被用來製造核武,存放有危險性的核廢料也是棘手的問題。發生在美國三哩島、前蘇聯車諾比,以及日本福島的核電廠事故備受矚目,使這些風險成為焦點。造成這類核災的問題確實存在,但我們面對的方式應該是著手解決問題,而非直接停止發展這個領域。

核能發電造成的人命傷亡遠遠少於汽車,事實上,也遠遠少於任何一種化石燃料(見下圖表)。

不同發電方式在每單位發電量下(每兆瓦小時)所造成的死亡人數。圖/《如何避免氣候災難

新的技術 打造更安全的核能設施

儘管如此,核能發電技術還是應該要改良。把造成事故的問題逐一分析清楚,再設法以創新來解決。我對泰拉能源(TerraPower)設計的方案十分樂觀,泰拉能源的反應爐可以使用多種不同的燃料,包括其他核電廠的核廢料。這種反應爐產生的廢料也比現有核電廠少得多,同時採取全面自動化,排除人為疏失的可能性,又可以建造在地底,避免遭到攻擊。最後一點,反應爐運用巧妙的設計來控制核反應,本身就很安全。運用物理定律,事故基本上不會再發生。

泰拉能源要落實到興建新的核電廠,恐怕還要等很多年,到目前為止,我們設計的反應爐都只存在於超級電腦中。另一方面,我們正與美國政府積極合作,共同打造一座新一代核電廠的原型。

——本文摘自《如何避免氣候災難:結合科技與商業的奇蹟,全面啟動淨零轉型新經濟》,2023 年 3 月,天下雜誌出版,未經同意請勿轉載。

天下雜誌出版_96
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