小小的水藻拯救地球 

 “这种小气泡正是我们想要看到的结果，”Rebecca White指着新墨西哥州人工池塘里几个勉强可见的小气泡说。这种小气泡意味着她和同事注进水里的二氧化碳基本上全都溶解在水中了。

我们离美国-墨西哥的边界相距不到一千米，被沙漠的绿地包围着。我很难想到这里还能找到大量水生藻类。然而，在这里大量的池塘漩涡中，有上百万升喜盐的微拟球藻，在从下面泵上来的咸水中，蓬勃生长。

在藻类进入人们视野之前，农民们在这片土地上种植棉花，直到1973年。他们用来灌溉的井水变得过咸，于是就只能任由它荒废掉，再也没有在上面种植过任何东西了。藻类可以在使得其他植物死亡的地方茁壮生长，另外，藻类还有惊人的营养价值，这一切都让担心全球未来食物供给的专家印象深刻。

除了这97英亩外，White也监督着德克萨斯Imperial的一个姐妹项目，因此，她也十分清楚大量种植水藻的回报和陷阱。她已经经历过了水藻的生物燃料狂潮。早在2012年另一家公司在这里投资一亿零四百万美元在“绿色原油”上的时候，她就在这里工作了。三年后，原油价格下跌，生物燃料的市场变小了，工厂也就自然倒闭了。

所以，把水藻做成燃料投入市场是行不通了，但水藻还能被做成食物来维持全球的碳平衡。虽然水藻长得不怎么好看，但蛋白质的营养价值却很高。如果食肉者少吃肉，多吃藻，那么从理论上来说，随着牛肉和猪肉的消耗减少，碳排放量也会有所下降。

水藻还可以代替像玉米，大豆这样需要大量施肥的作物，可以作为加工食物中的饱腹成分，也可以作为鱼食，猪食和牛食。如果藻类能代替一部分人和动物的饮食的话，那就算人口增长，我们也不需要开垦大量的田地，说不定还能退耕还林，促进温室气体含量下降。

让水藻作为食物还有一个更大的原因：虽然水藻并不是严格意义上的植物，但它们仍靠吸收二氧化碳生长。为了满足水藻的繁殖速度，农民们需要把二氧化碳直接注入水中。这样一来，每一块水藻田作为二氧化碳吸收棉的作用就加倍了。

这项新技术主要是为了把发电厂排放的二氧化碳通入水藻池中吸收，转而封存二氧化碳。另一个设想是在每一个发电厂旁边设一块水藻田，当场就把产生的二氧化碳注进去。

然而，今天水藻养殖还属于精品行业，主要用于保健品和食用色素。Qualitas的新墨西哥农场大量生产微拟球燥，或像White称的那样，“纳米”，用来生产欧米茄-3添加品。这48块池塘大约只有50英亩，却是世界上最大的微藻田。

水藻产业必须具有一定规模，才能减少二氧化碳的含量，提供足够的蛋白质。最后，生产者还必须说服食物加工者，让他们认为水藻值得应用在他们的产品中——并说服消费者水藻可以作为食物。

但是如果一切都按计划的那么顺利，这些微型有机生物将会改变整个食物产业结构，这将不输玉米和大豆在过去五十年所带来的影响。并且，整个星球都会从中收益。

水藻是地球最古老的生命之一。同时，它也是世界上最简单的有机生物之一。很多水藻都是单细胞生物，缺少像茎，叶和花瓣这样复杂的结构。

像水藻这么微小的生物，却对整个星球造成了如此巨大的影响。拿原绿球藻来说，这是海洋中最小且最丰富的浮游植物，同时也构成了海洋食物链的基础。“令人赞叹的是这么小的生物居然有这么大的作用”，北卡罗来纳州，杜克大学海洋生物学家，Zackary Johnson说。

现在，科学家希望利用水藻的特性为陆地生物提供一个更充足的食物来源。农业，林业和其他土地用途（一个被美国食物与农业组织（the Food and Agriculture Organization of the United Nations）定义的分类）大约造成了全球21%的温室气体排放。我们需要用更多的土地为更多的人种植食物，但同时又不想增加温室气体的排放。

理论上来说，水藻可以缓解这种压力，又能提供充足的食物来源。像螺旋藻这样的藻类百分之七十的干重都是蛋白质。（就像原绿球藻一样，螺旋藻并不是严格意义上的藻类，而是蓝藻属的一种生物，但“我们暂时把它算作藻类，”加利福尼亚大学圣地亚哥分校藻类生物科技中心的主任Stephen Mayfield说。）

由于水藻的蛋白质含量很高，同样是一公顷的水藻和大豆，水藻的蛋白质产量是大豆的27倍。并且，水藻的蛋白质比大豆的更有营养，因为它除了基本的氨基酸外，还富含维生素和矿物质。

同时，到了2050年，全球对蛋白质的需求量会翻不止一倍。先不说人们愿不愿意舍弃牛排，改食藻类，至少生产水藻不需要开垦大片的土地种植牧草或谷物。

不过养水藻也不是件简单的事。尽管水藻增殖的速度很快，但要使它稳定增殖，还需要大量的电力和精巧的装置。农场的电主要还是从化石燃料中来的，从而泵水，搅拌不断冒泡的混合物。水藻还需要氮肥和磷肥，而生产肥料的过程就有碳排放。

所以，考虑到所有这些因素，用水藻制作的蛋白粉也不会比动物蛋白有更好的可持续性，还比其他一些富含蛋白质的植物，比如说大豆，要差一些。另一项分析显示虽然以水藻为食能减小森林砍伐带来的碳排放，但想要长期减少碳排放，只能用水藻代替现在的食物和燃料，还得忽略设备更换所带来的影响。

所以如果要用水藻来产生明显的碳排放减少的话，生产者必须用更少的资源生产出更多的水藻。同时，为了把水藻的价格控制在消费者和食品公司能接受的水平上，他们必须降低自己的生产成本，也就是找到便宜的二氧化碳来源。这种气体是令大多数工厂头疼不已的副产品，现在却成为了Qualitas最贵的肥料。

Dave Hazlebeck相信这项技术能让羽翼未丰的水藻工业在拯救地球环境时发挥出最大的作用。他的环球水藻创新公司（Global Algae Innovations），在夏威夷的考艾岛运作着33英亩的水藻田，用数项科技证明了能用更少的成本，更低的排放，更快地种植水藻。

这家公司迄今为止做的最大胆的一个实验就是把附近煤发电厂的烟气通入水藻池中，作为水藻所需二氧化碳的主要来源。这个过程分为三步：首先，二氧化碳被吸收器收集（就像一个洗涤器）并溶于水中，再储存在盖住的池塘里。当公司种植水藻的时候，这些二氧化碳溶液被泵入一个敞开的池塘与水藻接触。

Hazlebeck说从理论上来说，这种方法可以吸收发电厂排出的百分之九十的二氧化碳，以此支持的水藻田可以达到1000英亩。他估计如果美国在每一个气候合适的发电厂旁安置一块水藻田的话，这些田可以吸收八亿吨二氧化碳，抵消198座发电厂的排放量。这么多的二氧化碳可以生产四亿吨水藻，粗略相当于全球一年的蛋白质食物产量。

这些数字证明了种植水藻的可行性，但Qualitas的White并不确信。当我问她关于Hazlebeck的提议时，她拿了一张纸巾开始计算。根据新发布的规定，为了满足二氧化碳税收抵免的标准，一个美国企业必须每年固定十万吨二氧化碳（考虑到煤发电厂数百万吨的碳排放量，这个量并不是很大）。

为了算出吸收这么多二氧化碳所需的水藻量，White估计每英亩水藻田一年大概可以生产14.5吨水藻——根据工业标准来看。每生产一千克水藻，White的团队需要用2.7千克二氧化碳。这意味着建在发电厂旁的水藻田至少要2300英亩那么大。作为比较，美国今天农田的平均面积是440英亩。

White对农民们是否有足够的田地和水来实施这个计划深表怀疑——甚至水藻优于其他作物水陆两生的特性都无法弥补这点。“这个想法的理想性大于可行性，”她说。

她认为，从大气中直接获取二氧化碳反而更好，虽然相关的廉价商业技术还不存在，但已经有许多家公司在研究了。发电厂可以花钱用空气直取系统，给水藻供二氧化碳。这种不需要购买二氧化碳的方法可以“大大降低水藻的生产成本”White说，并且这种技术能在两种产业间建立一种合作关系。

水藻工业有过很多不良的开端。二战时期，德国科学家和大英帝国化学产业（Britain’s Imperial Chemical Industries）的员工各自开始研究水藻作为食物来源的潜能。大概在同一时期，斯坦福大学的研究员在为水藻生产机构开发水藻用途时，生产了45千克的可食用水藻Chlorella。

不用说也知道，现实并没有跟上理想。可能是味道的关系吧——有一篇报告把Chlorella的味道描述为“有点像蔬菜的味道，就像生利马豆和生南瓜的结合体。”试吃组的成员就没有仁慈了——他们把它描述为“非常难吃，”“恶心的余味挥之不去，”和“催吐物。”

另一个致使水藻产业萧条的原因是微藻养殖技术毕竟还是新事物。也就是说农民们赖以种植藻类的工具还在开发中。Qualotas用来搅拌水池的桨轮是几个镇之外的金属工人定制的。

在全球水藻创新企业中，Hazlebeck正努力改变这一点。公司正在研发一种能耗相当于原来十分之一的干燥器，并且他们的循环水藻池只需要其他水藻池三分之一的能耗就能生产他们两到三倍的水藻

这些进步可以减少这项产业的能耗，大大增加产量，使水藻产业变得既赚钱又有可持续性。公司现在正在向其他水藻田销售他们的第一项发明——一种只用原来三十分之一的能量就能分离水和水藻的收割机。

说回新墨西哥州的Qualitas农场，当我们过去的时候，Aaron Smith，一个收割机的操作员，正在擦窗户。他昨天才用高压水流清理过整个系统，但今天机器上又糊满了这些绿色的东西。

收割机的核心是由细长带孔的管子构成的，孔径只有0.04微米。管子里先装满湿水藻，机器再用高压把大部分水压出去，留下水藻在管子里。这种设计借鉴了General Electric开发的污水处理系统——唯一一个水藻参与工作的产业。

White称这项技术为“巨大的工业突破”。水藻种植者们会需要更多像这样的技术突破来扩大生产——她是去年水藻产业大会上，为数不多水藻产量超过一英亩的三个人之一。

所以还要多久，水藻才会改变我们的食物结构呢？Stephen Mayfield，UC圣地亚哥水藻专家是在新墨西哥州造了农场的那家生物燃料公司的创始人之一。他估计这个产业还有十年就能解决现有的问题，达到转换现在大量蛋白质的临界点。

在从小在棉花田中长大的White眼中，水藻产业正往对的方向发展。她恐怕这个行业中是种植微藻最多的人，她认为水藻产业的未来一片光明：“我们希望每天，每一顿饭，每一份零食中都会有水藻的影子。”

这篇文章出现在2018年六月打印版“水藻2.0.”

本文作者：

Amy Nordrum

(翻译：费哲妮；审校：刘博尧)