未来新能源能不能取代传统能源

洁净新能源有绿色能源之称，它的最大特点是燃烧或使用后不造成环境污染，有利于维持生态平衡。发展洁净新能源是未来能源业建设的发展方向。这里着重介绍生物技术特别是微生物技术在开发洁净新能源方面的应用研究所取得的成果。

一、发展新型燃料电池

燃料电池使用气体燃料（如氢、甲烷等）与氧气直接反应产生电能，其效率高、污染低，是一种很有前途的能源利用方式。传统燃料电池使用氢为燃料，而氢气不易制取又难以储存，致使燃料电池成本居高不下，美国宾夕法尼亚大学研究人员设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。研究人员曾尝试用便宜的有关碳氢化合物为燃料，但化学反应的“残渣”很容易积聚在镍制的电池正极上导致断路，而使用铜和陶瓷的混合物制造电池正极，解决了“残渣”积聚问题。新研制的燃料电池可用甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等5种碳氢化合物做燃料源，可以通过微生物发酵途径生产甲烷等碳氢化合物，成为研制新型燃料电池较为丰富而广泛的原料来源。目前这种新型燃料电池的能量转换效率还较低，有待进一步研究改进提高。

二、开发军民两用的生物能源

不论军用的兵器如机动装备大部分，或是民用的汽车等交通工具均以汽油、柴油为燃料、若用氢气作燃料更为理想，其特点：（1）洁净，不污染环境；（2）热效率高，约是汽油的3倍；（3）生物制取氢气有潜力。正因为如此，充分利用生物技术生产氢气将大有可为。如用一种红假单胞菌（Rhodopseudomonassp）为生产菌，以淀粉为原料生产氢气取得良好效果，每消耗1克淀粉可产氢气1毫升。用氢和其他少量燃料混合可替代汽油、柴油。乙醇也是一种洁净生物燃料，用途广泛，可用来替代汽油和柴油。日本、加拿大等国家用基因技术建构的“工程酵母”以其高产酶的活力，酶解纤维素制取乙醇；也有建构的“工程大肠杆菌”能将葡萄糖有效地转化成乙醇；这类乙醇均可替代汽油或柴油使用，随时为机动装备提供大量生物燃料。其实，产氢、产乙醇的生物不仅有细菌或“工程菌”，而且某些藻类或其他微生物均有生产氢或乙醇的能力。美国加州大学等研究人员发现一种叫莱因哈德衣藻（Chlamydomonasreinhadtii）的绿藻（真核生物）具有持续大量产氢能力。关键在于控制其生长环境，从生长营养液中去除硫素，在此情况下藻体停止了光合作用、不产氧；在无氧条件下藻体必须以其它途径产生腺茸三磷酸酯维所需要的能量，利用所贮存的能源以实现其最终产氢的目的。一般说，这种天然藻产氢量很低，为此，一方面控制其生长所必需的或障碍生长的关键因素；另一方面，采用分子遗传技术改造藻的特性，以提高其产氢能力。由此可见，充分利用各种生物开发军民两用的洁净生物能源是有潜力的。

三、微型绿藻是索取氢能的最廉价途径

上面已提到绿藻和微生物产氢途径，这里强调微型绿藻制取氢气的前景，科学家预测，当石油和天然气耗尽时，氢气也许是一种较为理想的能源。关键在于找到一种廉价产氢的方法。有专家认为，利用普通池塘绿藻的产氢能力或许是个最实际的选择---经济实用，分布广。绿藻这种微型低等植物繁殖快，全世界到处都有它的分布，它在有水、阳光的条件下具有制造氢气的能力。在人工控制下可迫使绿藻按要求生产氢气，有实验研究报告指出，一升绿藻培养液每小时可产氢3毫升，还需进一步提高产氢效率。注意两点：（1）运用基因工程技术改进这种产氢系统，有可能使氢气产量增加10倍或更高些；（2）细胞固定化技术的应用，有可能提高微型绿藻持续产氢能力。在德国、加拿大、日本等国家为实现“洁净氢能源”的开发计划，积极建立“产氢藻类农场”，为实现氢能源规模生产做出巨大努力。加拿大已建成每天生产液态氢10吨的工厂；日本把产氢藻和光合细菌的高效产氢列为研究重点，将研制用于火箭发动机使用的冰糕状“脂膏氢”，以提高火箭发射推力。美国期望到2030年把氢能源作为美国一种主要能源。看来，微型绿藻和光合微生物生产氢能源将大有开发之势。

四、充分利用有机垃圾或有机废水为原料生产氢能源

日本北里大学研究人员用生活垃圾制取氢气取得良好效果，产率颇高，可将氢气不仅直接作洁净能源使用，而且为燃料电池的开发提供优质原料，更为经济实用，具有潜在的开发优势。研究人员选用一种厌氧性细菌即一种“梭菌”AM21B菌株，与加水研碎的剩菜、鱼骨等生活垃圾混合在一起，于37℃下发酵生产氢气，所得实验结果表明，每1公斤生活垃圾可获49升氢气；制氢后所余下的生活垃圾呈糊状，无臭味，可进一步实现资源化，使之成为农田有机肥料如堆肥。据称，日本研究人员为制取氢气的生活垃圾可循环利用，还研制新型“发酵设备”更有利于提高生活垃圾制氢效力。我国哈尔滨建筑大学研究人员已建立以厌气活性污泥为原料的有机废水经微生物发酵法生产氢的技术。有几个特点：（1）发酵法未采用纯菌种；（2）未用细胞固定化技术可持续产氢；（3）制氢系统工艺运行稳定；（4）所获氢的纯度高；（5）制取氢的产率比国外同类小试验高几十倍。目前已进入中试规模的连续产氢，其量可达每立方米产氢5.7立方米，纯度达到99％。有望进入工业化生产，为氢能源的开发提供一条可行的生物途径。

五、以CO2废气为原料开发新能源

来源广泛的CO2既是重要温室气体之一，也是化工原料，当CO2的释放与吸收未达到动态平衡时必然给生态环境产生不良后果。为此，CO2作为一类废气如何进一步转化，实现资源化的研究有着重要意义。其中将其实现能源化是值得注意的研究课题。至少可采用化学方法和生物方法使CO2转化能源。

（一）、化学方法利用催化剂：用高效催化剂沸石，约99%的活性铝颗粒表面吸附铑、锰，按CO2与氧的比例为1∶4,300℃、1个大气压条件下，至少90%的CO2可转化为甲烷，若10个大气压时，其转化率可达100%。当然也有一个降低氢、铑的成本问题。所获得的甲烷不仅提供能源和化工原料，同时包括CO2在内减轻温室效应发生带来好处。

（二）、生物方法利用藻类：前面已提到藻类特别是那些微型单胞藻不论是原核的或是真核的，它们是吸收CO2进行光合作用生产绿色新能源最有效途径。大量微型藻增殖过程中充分利用CO2，在光照条件下合成有机物将太阳能储存起来，其藻体生物量称得上是个巨大的“储能库”，因此，将其制作固体燃料或者说干燥燃料是可行的，英国将它用于发电；也可用各类藻体包括海藻在内的生物量为原料，通过发酵途径制取甲烷及其它能源；微型藻细胞固定化连续产氢能也是可取的。正因为各种藻类所表现特定功能，既是“储能库”，又是“供能库”，从中可获取所需要的洁净能源。因此有专家预计，利用CO2制造生物能源特别是氢能将是本世纪大有希望而较为理想的能源供应。

六、微生物发酵生产乙醇大有可为

乙醇俗称酒精，既用于医药、化工，又是未来要发展的一类无污染的洁净能源，也是重要再生能源之一，具有燃料完全、效率高、无污染等特点。用它稀释汽油所配制成“乙醇汽油”，替代含铅汽油，功效可提高15％左右。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，大大减少大气污染。既然乙醇用于汽车燃料显示其优越性，那么如何采用最佳途径来生产乙醇呢？其中采用最经济而实用的办法制取乙醇有两方面值得认真考虑：一是利用废弃的农业秸秆为原料生产燃料乙醇；二是培植绿藻生产乙醇。就前者而言，秸秆在全球是一类量大面广的作物废弃物，我国每年有6.5亿吨秸秆的产出，直接燃烧污染环境，如果利用这些秸秆哪怕是一部分生产燃料乙醇的话，那是一件利国利民的事，有利于保护生态环境。如果利用乙醇作为汽油添加剂来代替现用的含铅汽油添加剂---甲基叔丁基醚（MTBE）的话，那么不论是改造汽油提高效率或是保护生态环境是非常有益的，很有商业潜力。2年前在美国燃料用乙醇达413万--586万吨，约占美国乙醇消费量的83％-87％；目前我国燃料乙醇生产及市场都是空白。然而，乙醇作为一种有效的汽油含氧添加成分是有其优越性的，在美国，有8％的含氧物汽油中所添加的含氧物是乙醇，而现在MTBE的替代物只有乙醇。有报道指出，美国加州至少有1万处地下水受到渗漏的MTBE污染，全美国则有14％的饮水井被污染，而MTBE是动物的致癌物，对人体健康也有潜在的危害。政府一方面禁止汽油中使用MTBE添加剂；另一方面积极发展乙醇作为其替代物的生产。美国加州一个州今后2年每天需要乙醇达3.5万桶（注：美制1桶＝31．5加仑），5年后需求量将为9.5万桶。为此，美国的乙醇生产商已在扩大乙醇的生产能力；无疑，MTBE的禁用给乙醇工业带来无限商机。从此也可以看出，把握开发燃料乙醇的商机正是发展绿色新能源的必需。在我国，有条件，有能力，也有技术充分利用废弃的各类秸秆实现资源化或能源化是完全可能的。每年只要从6.5亿吨秸秆中利用1亿吨来生产燃料乙醇的话，那么乙醇产量可达2000万吨。据有关专家对其经济评估，认为以秸秆为原料生产乙醇的成本低于用粮食发酵生产乙醇的成本；而高于炼油厂生产汽油的成本，但与汽油添加剂MTBE相比更显示其竞争力。尽管秸秆生产燃料乙醇有它一定特色和优越性，但对其生产工艺和效力尚需作进一步探究。至于绿藻制取乙醇与传统微生物发醇途径生产乙醇是大不相同的。绿藻是一类自养型真核生物，其中如单细胞小球藻用来开发新能源很有潜力。日本一家公司的研究小组从表层海水中获得一种叫Tit－1的海藻新品种，类似小球藻（直径约10μm），白天它与普通植物一样在光照条件下将CO2转化为淀粉贮藏起来，还能在弱光或厌氧条件下将淀粉转化为乙醇，有其特点：不会造成环境污染，能吸收大气中CO2，大大减轻温室效应，并获得乙醇产品。这种自养型与异养型的有机结合生产乙醇是个典型实例，具有独特的优越性。

总之，上面提到的六个方面不论以何种形式获得各种不同的燃料或能源，作为一类不污染环境的一代洁净生物燃料或生物能源均有“绿色能源”之称，是未来能源建设的发展方向。现代文明进步，人类的生存与发展，迫切需要洁净新能源和无污染的生态环境，它们彼此之间是紧紧联系在一起的。可以预料，21世纪随着各项建设的需要和科技进步，绿色能源必将得到进一步发展。

生物燃料(biofuel)泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。所谓的生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质。它包括植物、动物和微生物，不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，这些新兴的燃料是可再生燃料。

生物燃料泛指由生物体组成或转化的固体、液体或气体燃料。它是可再生能源开发利用的重要方向，具有良好的可贮藏性和可运输性，可提供可替代石油的液体燃料。狭义的生物燃料仅指液体生物燃料，主要包括燃料乙醇、生物柴油和航空生物燃料等。

20世纪70年代以来，受传统能源价格、环保和全球气候变化的影响，世界各国日益重视生物燃料的发展。尤其是巴西、美国、欧盟等积极发展生物燃料技术，目前，美国和巴西分别是世界第一、第二生物燃料生产国。我国20世纪末为消化陈化粮和为丰产的玉米寻找新出路开始推广燃料乙醇。目前为促进生物燃料行业的健康发展，中国研发的重点主要集中在以木薯、甜高粱等淀粉质或糖质非粮作物以及木质纤维素为原料的生物液体燃料技术。

数百年来在燃料王国里唱“主角”的煤和石油都是远古时代的动植物生成的，那么能否种植能源作物，直接从能源作物生产燃料？这是21世纪普遍关注的一个新问题。理想的生物燃料作物应具有高效光合能力，到目前为止，科学家们已发现了40多种能够生产“石油”的植物。正在进行品种的选择和质量的优化，并准备尽快实行商业化生产。下面介绍几种理想的生物燃料作物。

芒——原产于中国华北和日本。其优点：1．生长迅速：一季可长3米高，人称“象草”。 2．生长泼辣：可在从亚热带到温带的广阔地区生长，在强日照和高温条件下生长茂盛，肥水利用率高。生长期间不施化肥和农药，凭它根状茎上的强大根系能有效地吸取养料。 3．燃烧完全：“芒”在收割时植株只含20％－30％水分，它在生长过程中从大气吸收多少二氧化碳，燃烧时就释放多少二氧化碳，不增加大气中的二氧化碳含量。4．成本低：其投入小于种植油菜的1/3。5．产量高：每公顷产量高达44吨。公顷平均年收获12吨石油，比其他现有任何能源植物都高，而且可连续收获多年。

海带和巨藻——原产美国加利福尼亚。从这种巨型海带中，可提取大量合成天然气，还可提取氯化钾和化妆品中的乳化剂。其特点：生长迅速，每天可长2英尺（l英尺= 0. 3048米），在不到 5个月的时间内，它可以长到200英尺（即60.96米）。美国政府在加州外海开辟了一片面积400平方公里的海底农场，专门种植巨型海带，以特殊的采收船采收，经自然发酵或人工加速发酵，一年可产生合成天然气达220多亿立方英尺，可供5万人口的城市一年之用。我国台湾科学家的试验结果，投资和操作成本都较低：每立方米的“海带天然气”价格为台币1．5元，而工业天然气是每立方米台币9元。仅此就可说：巨型海带够资格成为能源救星。巨型海带生长温度在15一20℃之间，且需要海流不大。我国澎湖及马祖附近的海湾适合巨型海带的生长。但因为巨型海带需要在海水深度为150－300米处才能得到足够的养分，矛盾是采收不易，阳光无法穿透而使光合作用难以进行。只有突破这个难题巨型海带的前途才能胜过其他各种生物能源。

巨型海带还可用来年产氯化钾、肥料，提炼出化妆品用乳化剂，并使鱼类和蚝类养殖增产。

美国西海岸附近海域盛产的一种巨型海藻，可提炼汽油和柴油作为石油的代用品。美国能源科学家正在试验，如试验成功，这海生植物的汽油的售价将低于一般汽油。巨藻一般有70－80米长，最长的可达到500米。巨藻还可提炼藻胶，制造塑料、纤维板，也是制药工业的原料。它含有丰富的甲烷成分，可以用来制造煤气。这一新的绿色能源具有诱人的前景。巨藻可以在大陆架海域大规模养殖。叶片较集中于海水表面，便于机械化收割。其生长速度惊人，每昼夜可长30厘米，一年可收割3次。

日本出光兴产中央研究所的生物化学研究所等成功地从一种淡水藻类中提取出了石油。这种藻类在吸收二氧化碳进行光合作用的过程中体内蓄集了石油。在研究过程中发现，这种藻类不仅二氧化碳的吸收率高，而且其石油生成能力远远超过预想的程度。这种淡水藻类广泛分布在世界各地的湖泊沼泽中。2克重的藻块在10天内就可增生到10克，其中约含5克的石油。与特殊的溶剂搅拌混合然后除去溶剂剩下石油。其发热量可与重油相当，其氮的含量只是重油的1/2，硫的含量仅为重油的1/190。燃烧后的灰中含有丰富的钾，可用来作肥料。但其对杂菌敏感，提取较为困难。科研负责人打算用湖泊进行大量培养等方法进一步探索实用化的途径。

生物燃料作物作为未来的一种新能源，与其他能源比有许多优点：l）它是一种绿色洁净能源，在当今全世界环境污染严重的情况下，应用它对保护环境十分有利。2）分布面积广，能因地制宜地进行种植，不需勘探、钻井、采矿，也减少了长途运输，成本低廉，易于普及推广。3）可以迅速生长，能通过规模化种植，保证产量，而且是一种可再生的种植能源，而非一次能源。4）使用起来要比核电等能源安全得多，不会发生爆炸，泄漏等安全事故。5）开发生物燃料作物，将逐步加强世界各国在能源方面的独立性，减少对石油市场的依赖，可以在保障能源供应、稳定经济发展方面发挥积极作用。

欧洲一些国家已在大规模种植芒属植物，英国拟种植150万英亩的芒属植物；德国已兴建了一座发电能力为12万千瓦的发电厂，其燃料就是芒属植物、白杨、柳的混合物和秸秆。

发达国家推广种植能源作物，不仅是国际环保的大势所趋，使能源可再生和综合利用，而且也为农业经济的复苏和改善土壤的要求所致。现代农业的高度生产、单一作物的种植以及过度机械化的结果，导致严重的土壤流失，在某些发展中国家，不当的耕种方式、种植对土壤有害的作物，造成对环境的不良影响。种植能源作物，不仅可阻止土壤的流失，还可帮助土壤建立新土壤层。科学家们认为：普通植物对于阳光的利用效率不到4％，如果通过研究使新型能源作物的阳光利用率提高到5％，那么只要世界农田面积的1／10，就可提供相当于目前人类使用的全部化石燃料的能源。到10－20年后，农民很有可能转而生产能源作物并在农场里建立发电站，广泛利用“生物燃料”。生物燃料作物的开发，是解决未来能源的有效新途径之一。

1.人体能量

如果你生活在大城市，那么在不久的将来，你的身体也会成为一种城市能源。人类活动如跑步、散步等都可以用来产生能量。美国麻省理工学院建筑和规划系的学生詹姆斯·格拉汉姆和撒德尤思·朱思雅克设计出一个可将人行走时产生的能量转化为电能的“概念性城市设计”。在城市里铺设采用压电材料制作的地板，内装动作感应系统，可将行人的每一个行走动作瞬间产生的能量都转换成电能。他们的这种设计可以实现未来城市的基础设施照明，是未来城市基础能源的一种很有借鉴意义的新能源替代方法。人体能量也是第一次成为最有可能实现的新能源产品之一。

2.粮食能源

迅速增长的生物燃料让我们得到启示：粮食永远伴随人类的一生，那么粮食产生的能量也会永远伴随人类一生。澳大利亚的一家公司就已经从椰子上开始生产能够替代柴油的新能源“椰子油”了。椰子作为替代柴油的燃料由来已久。在第二次世界大战期间，由于柴油供应短缺，在当时的菲律宾，椰子油就成为一种受当地人喜欢的替代燃料。大约半打椰子就可以生产出一升汽油产生的能量。

目前，世界各国都在开始研究粮食能源，希望从伴随人类一生的粮食上找到未来可替代石油的能源。欧洲的国家在研究如何从葡萄中提炼乙醇。

3.藻类能源

在科学家的眼中，藻类是地球上石油和天然气的来源，并且藻类被环保者和能源生产者视为最环保的物质。有数据表明，每亩大小的藻类可以产生比传统的乙醇来源（如玉米）高15倍的能源。这些绿色植物甚至可以像海绵一样如饥似渴地吸取二氧化碳。

在过去，用藻类提取能源的费用非常昂贵。加上藻类的生长受诸多条件限制，阻碍了其作为大规模生物燃料的生产应用。特别是藻类需要在大量的阳光下才能生长，这制约了藻类能源的发展。但美国旧金山的Solazyme公司却设计出了一个新的办法，他们在黑暗的环境中用糖喂养海藻，然后再提取加工成各种燃料。目前该公司还在尝试转基因藻类植物的提取和加工，一旦未来得到许可，转基因藻类将成为重要的新能源来源。

4.细菌能源

大肠杆菌一向不受欢迎，但是在未来也许就很受欢迎了，因为能从大肠杆菌中提取能源。

美国硅谷的LS9公司的研究员去年初已经发明了一种细菌遗传改造转基因技术：细菌中也可以提取“石油”。他们利用生物工程技术，对包括大肠杆菌在内的不同菌株进行遗传改造和微生物转基因培养，促使这些微生物在细菌的作用下，把能量转换成乙醇或石油替代品。

在未来，一切都成为可能，细菌也会成为最受欢迎的能源产品。

5.垃圾能源

在上世纪80年代好莱坞的典型影片《回到未来》中，疯狂的科学家用香蕉皮、蛋壳和其他形式的垃圾转变成气体，来作为时间旅行机的燃料。现在，好莱坞科幻电影中的情节变为了现实。加拿大拟建造北美地区规模最大的汽化垃圾发电厂。科学家相信在经过初期焚烧发电的简单工艺之后，新技术的出现在未来有望引领垃圾发电进入新阶段。

该新型垃圾发电厂号称北美第一的汽化垃圾发电厂。整个项目将耗资1.25亿美元，建成之后每天能吸收城市生活垃圾400吨，每天发电量可达到21兆瓦。

废物转化为能源一直很有争议，批评人士认为在产生能源的同时会伴随出现温室气体。但是科学家发明的一种名为等离子电弧汽化发电的技术。这种技术在经济成本上和环保指标上具备很大优势。加拿大帕拉斯科能源集团已经和政府签订合同，采用这种新技术在未来生产更多的能源。

6.天气能源

这听起来有点不可思议，不过加拿大工程师路易斯·米彻尔德正在实验一种新的清洁能源产生方式：人造龙卷风。他提出的大气能源转换理论非常吸引人。这个理论并不复杂，当气流上升温度升高时就会引起温度的差异，于是空气随之开始形成漩涡，漩涡带动发电机产生电能。

此时的漩涡已经是可以抵达对流层的真正龙卷风了，其风速高达每小时200英里。用这种发电系统能够产生200兆瓦特的电能，这足以供给20万户家庭的用电需求。

在日本，寒冷的天气也不会被白白浪费掉。日本北海道新千岁机场使用冬季的积雪为夏天机场的候机大楼降温，机场跑道使用顶级的隔热设备，能够最大限度地减少积雪融化。据测算，这一计划如能实现预期目标，每年可节约制冷费用约6000万日元，此外还能通过减少用电而起到削减二氧化碳排放的效果。

7.温室气体能源

发展清洁能源是为了遏制温室气体对环境造成影响的一大原因。但是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家认为，其实温室气体一样也可以产生清洁能源，这是因为现有的技术可以将有害的温室气体变成燃料。例如温室气体中的碳酸钾在一些化学手段下可以高效吸收空气中的二氧化碳。另一个值得我们注意的是，科学家正在测试一种热电发电机，看看是否从汽车排气系统中的废气中重新捕捉能源并产生电力。

8.有机废物能源

清洁能源其实来源并不清洁，简单地说，就是将有机垃圾变成燃料。美国正大规模兴起使用清洁能源的热潮，旧金山的人们在城市街道上收集宠物粪便，宠物粪便通过一定的设备可转化为生物燃料。在加利福尼亚州，老式的沼气设备非常受欢迎。

未来也许这些有机废物通过技术革新也会成为新能源产品。现在在美国，已经出现了专门收集有机废物的能源转换工厂，专门收集各种有机废物，来提取生物燃料。

9.IT能源

开发替代能源可以缓解能源困境，但它们并非惟一的解决办法。

家庭和企业的大部分能源成本很高，是因为利用能源的效率不高，浪费太严重。美国一家新成立的Sentilla公司，重点研究能源管理技术。

通过智能芯片和软件来提高能源利用效率。他们研制的芯片能够测量计算机和服务器的耗电量，然后通过分析数据，得出最有效的使用IT设备的计划，充分提高IT产品的能源使用效率。

谈到利用效率，人们经常会说可以升级电网。但是由于技术问题，传统电网产生的电能至少有7%都被浪费掉了，无形中给消费者增加了成本。美国银泉绿色科技公司认为，未来智能电网技术可能会解决这些浪费问题。该公司把网卡集成到电力设备、燃气表、及水表上，使每个家庭的电器终端拥有独立的IP地址，这样就可以跟踪监测公用事业企业和消费者的实际能源消耗情况，达到节能的目的。

10.空气能源

当不刮风时，风力发电场就必须依靠其他的能源来维持发电机的运行。空气如何持续不断地提供能源呢？随着汽车制造商在这方面投入越来越大的兴趣，空气能源的利用技术将不是问题。

压缩空气能源储存系统的原理是将空气压缩进地下存储罐，作为风力涡轮机电机的备用能源。汽车制造企业还期望利用类似压缩空气的原理制造出零排放的汽车。一家瑞典汽车制造公司MDI，开发出了这种储存压缩空气燃料罐的空气动力原型车，能将压缩的空气高压储存在燃料罐中，当空气被释放，它的膨胀力会推动引擎的活塞运动。

在城市里铺设采用压电材料制作的地板，内装动作感应系统，可将行人的每一个行走动作瞬间产生的能量都转换成电能.

如果你生活在大城市，那么在不久的将来，你的身体也会成为一种城市能源。美国的研究者认为，人类活动——如跑步、散步等都可以利用来产生能量。美国麻省理工学院建筑和规划系的学生詹姆斯-格拉汉姆(James Graham)和撒德尤思-朱思雅克（Thaddeus Jusczyk ）设计出一个可将人行走时产生的能量转化为电能的“概念性城市设计”。在城市里铺设采用压电材料制作的地板，内装动作感应系统，可将行人的每一个行走动作瞬间产生的能量都转换成电能。他们的这种设计可以实现未来城市的基础设施照明，是未来城市基础能源的一种很有借鉴的新能源替代方法。人体能量也是第一次成为最有可能实现的新能源产品之一。

2、粮食能源

澳大利亚的一家公司就已经从椰子上开始生产能够替代柴油的新能源“椰子油”了.

迅速增长的生物燃料让我们得到启示。粮食永远伴随人类的一生，那么粮食产生的能量也会永远伴随人类一生。澳大利亚的一家公司就已经从椰子上开始生产能够替代柴油的新能源“椰子油”了。椰子作为替代柴油的燃料由来已久。在第二次世界大战期间，由于柴油供应短缺，在当时的菲律宾，椰子油就成为一种受当地人喜欢的替代燃料。大约半打椰子就可以生产出一公升汽油产生的能量。

目前，世界各国都在开始研究粮食能源，希望从伴随人类一生的粮食上找到未来可替代石油的能源。欧洲的国家在研究如何从葡萄上提炼乙醇。

3、藻类能源

有数据表明，每亩面积的藻类可以产生比传统的乙醇来源（如玉米）高产15倍的能源.

在科学家的眼中，藻类是地球上石油和天然气的来源。并且藻类被环保者和能源生产者视为最环保的物质。有数据表明，每亩面积的藻类可以产生比传统的乙醇来源（如玉米）高产15倍的能源。这些绿色植物甚至可以像海绵一样如饥似渴地吸取二氧化碳。

在过去，用藻类制造提取能源的费用非常昂贵。加上藻类的生长受众多条件限制，阻碍了其作为大规模生物燃料的生产应用。特别是藻类需要在大量的阳光下才能生长，这制约了藻类能源在现在的发展。但美国旧金山的Solazyme公司却设计出了一个新的办法，他们在黑暗的环境中用糖喂养海藻，然后再提取加工成各种燃料。目前该公司还在尝试实验转基因藻类植物的提取和加工，一旦未来得到许可，转基因藻类将成为重要的新能源来源。

4、细菌能源

细菌中也可以提取“石油”.

大肠杆菌一向不受欢迎，但是在未来也许就很受欢迎了，因为能从大肠杆菌中提取能源。

美国硅谷的LS9公司的研究员去年初已经发明了一种细菌遗传改造转基因技术：细菌中也可以提取“石油”。他们发明利用生物工程技术，对包括大肠杆菌在内的不同菌株进行遗传改造和微生物转基因培养，促使这些微生物在细菌的作用下，把能量转换成乙醇或石油替代品。

这种技术可以节约65%的制造成本，但是产生的能源确实标准乙醇提取工艺的数倍。在未来，一切都成为可能，细菌也会成为最受欢迎的能源产品。

5、垃圾能源

科学家相信在经过初期焚烧发电的简单工艺之后，新技术的出现在未来有望引领垃圾发电进入新阶段.

在上世纪80年代好莱坞的典型影片《回到未来》中，疯狂的科学家用香蕉皮、蛋壳和其他形式的垃圾转变成气体，来作为时间旅行机的燃料。现在，好莱坞科幻电影中的情节变为了现实。加拿大拟建造北美地区规模最大的汽化垃圾发电厂。科学家相信在经过初期焚烧发电的简单工艺之后，新技术的出现在未来有望引领垃圾发电进入新阶段。

该新型垃圾发电厂号称北美第一的汽化垃圾发电厂。整个项目将耗资1.25亿美元，建成之后每天能吸收城市生活垃圾400吨，每天发电量可达到21兆瓦。

废物转化为能源一直很有争议，批评人士认为在产生能源的同时会伴随出现温室气体。但是科学家发明的一种名为等离子电弧汽化发电的技术。这种技术在经济成本上和环保指标上具备很大优势。加拿大帕拉斯科能源集团已经和政府签订合同，采用这种新技术在未来生产更多的能源。

6、天气能源

刮风下雨，也许也会成为未来人类使用的能源.

这听起来有点不可思议，不过加拿大工程师路易斯-米彻尔德（Louis Michaud）正在实验一种新的清洁能源产生方式：人造龙卷风。他提出的大气能源转换理论非常吸引人。这个理论并不复杂，当气流上升温度升高时就会引起温度的差异，于是空气随之开始形成漩涡，漩涡带动发电机的涡轮机产生电能。

此时的漩涡已经是可以抵达对流层的真正龙卷风了，其风速高达每小时200英里。用这种发电系统能够产生200兆瓦特的电能，这足以供给20万户家庭的用电需求。

在日本，寒冷的天气也不会被白白浪费掉。日本北海道新千岁机场使用冬季的积雪为夏天机场的候机大楼降温，机场跑道使用顶级的隔热设备，能够最大限度地减少积雪融化。据测算，这一计划如能实现预期目标，每年可节约制冷费用约6000万日元，此外还能通过减少用电而起到削减二氧化碳排放的效果。

7、温室气体能源

温室气体一样也可以产生清洁能源.

发展清洁能源是为了遏制温室气体对环境造成影响的一大原因。但是洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家认为，其实温室气体一样也可以产生清洁能源，这是因为现有的技术可以将有害的温室气体变成燃料。例如温室气体中的碳酸钾在一些化学手段下可以高效吸收空气中的二氧化碳。另一个值得我们注意的是，科学家正在测试一种热电发电机，看看是否从汽车排气系统中的废气中重新捕捉能源并产生电力。

8、有机废物能源

宠物粪便通过一定的设备可转化为生物燃料.

清洁能源其实来源并不清洁，简单的说，就是将有机垃圾变成燃料。美国全国正大规模兴起使用清洁能源的热潮。旧金山的人们在城市街道上收集宠物粪便，宠物粪便通过一定的设备可转化为生物燃料；在加利福尼亚州，老式的沼气设备非常受欢迎。

未来也许这些有机废物通过技术革新也会成为新能源产品。现在在美国，已经出现了专门搜集有机废物的能源转换工厂，专门搜集各种有机废物，来提取生物燃料。

9、IT能源

通过智能芯片和软件来提高能源利用效率.

开发替代能源可以缓解能源困境，但它们并非唯一的解决办法。

家庭和企业的大部分的能源成本很高，是因为利用能源的效率不高，浪费太严重。美国的一家新成立的Sentilla公司，侧重于能源管理技术。

通过智能芯片和软件来提高能源利用效率。他们研制的芯片能够测量计算机和服务器的耗电量，然后通过分析数据，得出最有效的使用IT设备的计划，充分提高IT产品的能源使用效率。

谈到利用效率，人们经常会说可以升级电网。 但是由于技术问题，传统电网产生的电能至少有7%都被浪费掉了，无形中给消费者增加了成本。美国银泉绿色科技公司认为，未来智能电网技术可能会解决这些浪费问题。该公司把网卡集成到电力设备、燃气表、及水表上，使每个家庭的电器终端拥有独立的IP地址，这样就可以跟踪监测公用事业企业和消费者的实际能源消耗情况，达到节能的目的。

10、空气能源

压缩空气能源储存系统（ CAES ）的原理是将空气压缩进地下存储罐.

当不刮风时，风力发电场就必须依靠其它的能源来维持发电机的运行。空气如何持续不断的提供能源呢？随着汽车制造商在这方面投入越来越大的兴趣，空气能源的利用技术将不是问题。

压缩空气能源储存系统（ CAES ）的原理是将空气压缩进地下存储罐，作为风力涡轮机电机的备用能源。汽车制造企业还期望利用类似压缩空气的原理制造出零排放的汽车。一家瑞典汽车制造公司MDI，开发出了这种储存压缩空气燃料罐的空气动力原型车，能将压缩的空气高压储存在燃料罐中，当空气被释放，它的膨胀力会推动引擎的活塞运动。

人们常常在潮湿的地表上看到泛起的蓝绿色、滑腻腻的“地皮”，这些东西的学名就叫“蓝藻”，有人也叫它“蓝细菌”、“蓝绿藻”、“粘藻”。这种藻类是地球最古老的生物，远在30亿年前的远古时代，地球刚刚诞生17亿年左右时，它就诞生了，据说生物界那时只有这类蓝藻。它在极为险恶的环境下，潜伏在水层里，依靠它所含有的叶绿素和藻蓝素成功地利用透射和散射的太阳光进行光合作用，成功地把二氧化碳（CO2）和水（H2O）合成碳水化物〔（CH2O）n〕。光合作用是太阳能的生物转换过程。这一过程合成的碳水化合物便是太阳能的化身。蓝藻可以说是世界上最早的太阳能收集器、贮存器。它的出现意味着地球上以太阳能为动力的生命形式由低级走向高级，从简单走向复杂的开始。蓝藻是一个庞大的生物家庭。目前，已发现的蓝藻有2000多种，分隶于140属20科。

蓝藻与其他光合细菌最大的区别是，其他光合细菌在光合过程中不会放出氧气，而蓝藻却能源源不断地往空中输送氧气。经过长期不断地施放氧气，终于改变了大气的组成，进而在高空形成臭氧层，挡住了紫外线，为以后的需氧生物提供了有利的生存环境，并为海洋生物登陆提供了条件。因此，人们把蓝藻看成是植物界的先驱，进化长河的源流，地球上最早的拓荒者。

蓝藻还能把大气中的游离氮（N2）同氢（H）合成氨（NH3），这就是蓝藻所进行的固氮作用。能进行固氮的蓝藻大多分化为两种细胞：营养细胞和异形胞。在光合过程中，营养细胞能制糖和发电，而异形胞在特定条件下，能催化放出理想的燃料——氢来。

这样说来，蓝藻是一种既能光合（发电、放氧、制糖），又能固氮（合成氨），还能放氢的“综合工厂”，这不仅是植物界绝无仅有的，就是人类社会上也无法与之比拟。可见，蓝藻是一种贡献独特的微生物了。

人类认识和利用蓝藻的历史并不长。1889年首先由弗兰克发现蓝藻能固氮，但当时未能确证，直到1928年才为德雷韦斯所证实。20世纪40年代蓝藻开始在稻田里使用，它生长过程中分泌出的氮化合物和激素物质能大大帮助水稻生长，稻田养藻，水稻一般能增产10%。

更令人感到惊异的是蓝藻竟能发电！揭开蓝藻光合、固氮、放氢的秘密，将使人们可以用太阳能为动力，以水、二氧化碳和氮气为原料，定向地进行发电，合成食物，生产氮肥，制造氢气。近年来，国外已经开始用蓝藻进行发电试验取得成功。科学家们对利用蓝藻制氢也极感兴趣。

作为生物质能源，水生植物的使用，除蓝藻外，其他许多藻类也具有很大潜力。专家们在进行海藻种植研究中发现，藻类生物质可厌氧发酵成甲醇，其转化率可达50%～70%，因此证明，通过藻类可将太阳能转化成化学能（甲醇）。还有人在将海藻研碎后进行发酵过程中发现，这些藻类能释放出大量近似甲烷的可燃性气体。据估算，一公顷海藻，一年内可排出4万立方米的可燃性气体。还有一种海藻，它能在高盐碱的水中产生大量有价值的烃类（其中也含有甘油）。小球藻也能提供大量热能，每克可提供22千焦耳的能量。水风信子是沼气发酵的极好原料，它繁殖速度极快，一株水风信子经过3个月后可产生248181个后代。

令人更为惊异的是藻类还能回收石油。“红巨藻”（紫球藻属）能以相当其生物量生产速度的50%的速率合成分泌出一种磺化多糖。这种多糖的粘度和催化作用与角叉藻聚糖类似，可用于从地下的沙质形成物中回收石油。用其回收石油的数量等于或高于用商品聚合物得到的数量。

无独有偶。同属微生物的一种细菌也能分解原油。据报道，1991年由日本大阪大学的今中忠行教授首次发现了在无氧环境中可以分解原油的细菌。据说，在日本静冈县中部山区，有一股自战前就一直向外涌流的原油，使周围环境受到严重污染。经对油流周围的土质勘察分析后找到一种以原油为食的新菌种。它与目前所掌握的分解原油的细菌同属假单胞菌，其棒状体形直径0.5微米，长1.2～1.5微米。科学家认为，迄今一直难以处理的沉积海底的原油，因这一新菌种的发现将可得到解决。更重要的是，如果用二氧化碳和氢就可以培养这一新的细菌，那么合成接近原油成分的碳氢化合物就将成为可能。

日本的一个科研小组宣布，他们成功地从一种淡水藻类中提出取出了石油。这种藻类石油生成能力远远超过预想的程度。