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一周科技盘点:乐高研发环保植物塑料积木、肠道细菌可产生电力 精选

已有 4168 次阅读 2018-10-29 14:15 |系统分类:论文交流

 

2018“能源界诺贝尔奖”埃尼奖颁奖


埃尼奖(Eni Award)由意大利国有跨国石油天然气巨头埃尼公司于2007年设立,是世界能源与环境研究领域最权威的奖项。埃尼奖共设五个奖项,分别是“前沿能源奖”、“能源转化奖”、“环境先进技术奖”、“非洲青年人才奖”和“年度优秀青年学者”。


2018年埃尼奖“前沿能源奖”(Energy Frontiers Prize)授予王中林院士,奖金为20万欧元(折合人民币153万元),以表彰他首次发明纳米发电机、开创自驱动系统与蓝色能源两大原创领域,并把纳米发电机应用于物联网、传感网络、环境保护、人工智能等新时代能源领域所做出的先驱性的重大贡献。王中林院士是迄今为止获得埃尼奖的第一位华人科学家,也是在中国境内现职工作期间获此重大国际性奖项的第一位科学家。



用植物塑料制作积木

 

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乐高集团公布了最新的一套玩具:风力涡轮机,以此来“为玩耍、创造力和想象力喝彩,同时更加重视与维斯塔斯合作中对可持续性和可再生能源的意识”。其特点是:积木使用的塑料是以全新的可持续来源——植物为基础的。这是市面上第一套以植物做原材料的积木,与维斯塔斯合作设计。维斯塔斯在大约80个国家安装了65,000个风力涡轮机。

 

玩具中的826块积木是由甘蔗的植物塑料制成的。乐高集团计划在2030年前在产品中使用可持续材料并在2025年前在包装材料中使用可持续材料,而纳入这些植物的元素是实现该计划的第一步。通过对风力发电的投资,乐高集团可以将用于制造积木的能源与可再生能源持平。


新的风力涡轮机组高100厘米、宽72厘米、深31厘米,具有可调节风力叶片、风力发电组塔、飞机警示灯和自动发电功能的活动机舱。


乐高集团环境责任部门副总裁蒂姆·布鲁克斯说道:“我们努力对环境保护产生积极影响,致力于气候行动,并在产品和包装中使用可持续材料。这款风力涡轮机就是在庆祝我们实现这些雄心壮志的第一步,我们希望它能激励建筑商们了解可再生能源。"


图源 | 乐高



关注全球微塑料污染


最近,有关微塑料的话题正不断引起人们的注意。

 

塑料用途广泛,可用于许多用途——包括日常塑料袋,以及飞机上的高应力安全部件等。由于塑料的种类和功能异常多样,今天几乎在我们生活的每一个行业和领域都有应用。尽管塑料确实比其他材料具有某些明显的优势,并对技术进步做出了重大贡献,但有关的负面新闻也不罕见。其中被称为“微塑料”的小颗粒是一种严重的环境污染物。


微塑料主要是由于塑料处理不当而形成的,因此不会像天然产品一样被分解。相反,它们分解成小颗粒,其中一些直径小于5 mm。微塑料粒子遍布世界各地,包括北极、海底和废弃的岛屿。甚至在生物体内也发现了越来越多的微塑料。然而,考虑到全球微塑料污染的程度,从科学角度来看,我们却对此知之甚少。海洋或土壤中有多少塑料?它是怎么到达那里的?它在这种环境中是怎样存在的?人类或动物对此有何反应?这些只是成为这一领域研究重点发关注的几个问题而已。


在德国,联邦教育和研究部(BMBF)正以“环境中的塑料——来源——吸收——解决方案”为题目的研究为重点,来倡议解决这个问题。100多个学术和私营机构参与了该倡议的18个联合项目。他们正合作研究塑料进入环境以及减少塑料对环境影响的解决方案。开姆尼茨工业大学的输送和塑料工程教授团队是一个联合项目的成员,项目名为“关于塑料投入环境的综合体系的代表性研究战略”(RUSEKU)。

 

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运输和塑料工程教授迈克尔·盖德教授(左)和米尔科·阿尔布雷希特在观察漂浮在水中的微塑料颗粒。

摄影:卡罗林·霍夫曼


开姆尼茨工业大学输送和塑料工程教授团队的负责人迈克尔·盖德教授说:“除了对微塑料进入来源、进入原因和进入途径的学术理解之外,我们还将与公司合作,以便开发有效的可以面向市场的微塑料取样工艺。”因为它们将应用于水循环系统的各个领域,因此正在开发的取样方法需要具备精确、可重复和可转移性。“我们还需要注意这样一个事实,即不仅仅有一种微塑料。教授团队成员Mirko Albrecht继续说道,“相反,它是由许多不同大小、形状和特性的塑料颗粒组成的。”为此,订制的微塑料颗粒被可以现实地生产出来,并在实验室和半技术模拟设施中进行代表性回收测试,用于取样程序。据Gehde称,开发的采样系统将为立法评估和标准化奠定基础。


扫码或复制网址了解该项目https://bmbf-plastik.de/en/joint-project/ruseku



细菌可通过糖产生电流

 

根据瑞典隆德大学的一项新研究,肠道细菌可以产生电流。


细菌可以在自己的细胞外产生电流,称为细胞外电子传输。在一些专门研究金属盐代谢物的细菌中专门对这一现象进行了详细的研究证明和分析。一组研究人员现在已经研究了一种完全不同类型的细菌——乳酸细菌粪肠球菌的细胞外电子转运,可以在人体和动物的胃肠道中发现这种细菌。


在这项研究中,研究人员调查了将细菌中的电子传输到电极需要什么。他们的实验结果表明,放置在电极上的肠球菌通过细胞代谢产生电流。当细菌分解其细胞内的糖时,电子得到了释放。此外,电子到电极传输是在细胞膜内部被称为“醌”的分子帮助下进行的。

 

隆德大学微生物学教授Lars Hederstedt说:“乳酸菌和许多其他细菌可能可以表现出电化学性质。”这项研究的结果还表明,一种细菌在其自然环境中,即与其他细菌和真菌一起,可能产生其自身所缺乏的特性。也就是说,这两种或多种微生物将它们的代谢能力交织在一起,以利于其中一种或多种生物的生长。这项研究将这种微生物之间的合作形式称为“同步”,这种现象可能与各种相关联的细菌之间发生的电子传输有关。


Lars Hederstedt还表示“同步”提供了细胞自身不具备的代谢能力。例如,只有当两种不同类型的细菌同时存在,而不是单独存在时,某种化合物才能在自然界中被有效分解。”这种现象具有医学意义,因为肠球菌通常在人体和动物的肠道中都有发现。

 

这项研究在其他领域也很有意义。为了设计和改进微生物电化学系统,详细了解细菌和电极之间的电子传输也非常重要。除了药物开发,这些系统还有许多应用领域,如生物能源生产中的燃料电池、废水处理厂和生物传感器等。Lars Hederstedt总结道“我们相信,我们的研究结果也会推动人们对具有复杂成分的生物环境进行更多研究”。


点击阅读文章:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.biochem.8b00600



绿色钢产:将钢铁生产与甲醇生产结合以减少碳排放


在传统的钢厂中,可能会将钢铁生产中的副产品用于下游产品甲醇的制备。但副产品气体中可能混有的有机和无机杂质对甲醇生产的催化过程可能产生危害。经过大量的工作,如钢厂气体的创造性废热管理和化学处理等,已经证明尽管成本巨大,但合成气有可能改善到甲醇生产所需的理想化学计量比和质量。


相比之下,如果将基于天然气的直接还原铁工艺作为单独的体系操作,其碳足迹已经大大低于高炉基铁生产。作者发现,直接还原铁工艺可以用来生产非常接近甲醇生产所需的合成气成分。将直接还原铁工艺和甲醇工艺相结合可能会将二氧化碳排放总量降低,达到低于运行两个独立装置所产生排放水平以下。与此同时,在那些允许深度钢铁制造方案、量化“脱碳”的方案中,具体的CO2成本节约是最低的。

 

通过常规点火催化重整装置,可以以环保方式提供为该反应提供燃料所需的能量。在未来,如果使用可再生能源燃烧,组合工艺将变得几乎不含二氧化碳。

 

将两个先前独立的价值链结合起来可能有助于实现能量协同增效,这个令人兴奋的技术经济分析将钢铁和化学品生产结合起来,为钢铁工业的脱碳和未来碳中性钢铁生产的实现提供了可行的途径。

 

除了钢铁以外,其他工业部门也提出了类似的想法,比如将二氧化碳排放转化为化石碳级联使用的宝贵资源等等。在这方面,最近成立的欧洲工业协会二氧化碳价值协会旨在促进CCU技术在欧洲的工业应用,以帮助其实现二氧化碳减排目标,并将二氧化碳开发成为未来碳经济的宝贵原料。这必须尽可能地“循环”,不同于今天的“线性”方法,即获取化石资源、制造含碳产品,然后将二氧化碳作为废物释放到大气中这个过程。



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2 沈律 黄永义

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