本周，我们正在研究汽油的替代品。我们将登上一辆以生物燃料为动力的巴士，去见用藻类制造生物柴油的科学家。我们将了解如何将垃圾转化为氢，并认识布里斯托尔第一艘氢燃料电池船的幕后推手!
在这一集里
总是看到生活的光明面
这个周末可能给英格兰橄榄球迷带来了令人失望的消息——尽管威尔士人做得很好——但总会有下一次的。或者我们会赢得足球比赛。对于非体育爱好者来说，面对持续的失败，这种乐观似乎是疯狂的。但你有没有想过，为什么有些人在外人看来胜算不大的情况下，仍然看到生活光明的一面——无论是体育运动还是更严肃的生活事件?
为了看看他们是否能解释发生了什么，伦敦大学学院的Tali Sharot博士和她的团队做了一个有趣的大脑扫描实验，他们在本周的《科学》杂志上发表了这项实验自然神经科学．
科学家们说服19名志愿者躺在一台名为fMRI扫描仪(功能性磁共振成像的简称)的机器中，该机器可以测量大脑不同部位的活动水平。然后，他们要求每个参与者估计80种不同的不幸事件发生在他们身上的可能性，比如汽车被偷，或者患上像阿尔茨海默氏症这样的严重疾病。在每一次猜测之后，科学家告诉被测者该事件发生在他们身上的平均概率。
每位志愿者完成扫描后，研究人员要求他们填写一份调查问卷，以测试他们的乐观程度，并再次评估每件事发生在他们身上的可能性。就在这时，他们注意到了一些有趣的事情。
似乎志愿者确实改变了他们对坏事发生几率的估计，但前提是他们之前认为自己的几率更高。因此，如果他们认为自己有40%的几率发生不好的事情，而被告知风险只有20%，那么他们就会下调自己的估计。但如果他们认为某件事发生的几率很低，并被告知平均风险更高，他们往往会忽略数据，对自己的猜测进行较小的调整。
脑部扫描给我们提供了线索。科学家们发现，如果坏事发生的可能性比预期的要低，那么大脑额叶的活动就会增加，这表明这个人在某种程度上重新调整了他们的信念。但是，如果坏事发生的可能性实际上比人们想象的要高，科学家们注意到大脑活动要少得多。根据调查问卷，一个人越乐观，他们看到的大脑活动就越少，这表明这个人忽视了信息，没有处理它。
需要指出的是，这项研究只涉及19人，所以规模很小。众所周知，功能磁共振成像研究很难解释。但它确实有助于揭示一个人的性格——无论他们是乐观主义者还是悲观主义者——是如何影响他们做出决定的。
在一个简单的层面上，这项研究有助于解释为什么英格兰球迷坚持我们的信念，即我们真的可以赢得我们参加的每一项比赛，无论是橄榄球、足球、网球还是其他任何比赛。但从更严肃的角度来看，看到生活的光明面对于处理生活中具有挑战性的事件，如大病、离婚或成为犯罪受害者，是非常重要的。但在其他方面，它可能是相当有害的。错误地认为某件事发生在你身上的几率比实际要低得多，这会影响你的行为——比如戒烟、实行安全的性行为，甚至为退休存钱。
众所周知，金融专家低估了风险，对潜在利润过于乐观——因此，也许金融界潜意识里不愿接受某些投资的真实风险，可能无意中导致了当前的金融危机。
地球上的水是从哪里来的
一颗离地球不远的彗星揭示了我们的星球是如何形成的
一项新的研究表明，它的大部分水都来自地球。
德国马克斯·普朗克太阳系研究所的Paul Hartogh在《自然》杂志上写道，他利用欧洲航天局的赫歇尔轨道空间天文台研究了一颗直径1.5公里、名为103P/Hartley 2的小彗星，这颗彗星最初形成于冥王星轨道以外的柯伊伯带，现在在地球和木星之间的空间区域沿着6.5年的椭圆轨道运行。
Hartogh和他的同事们探测了彗星的“彗发”——被太阳加热后抛出的尘埃和碎片——寻找水的痕迹。具体来说，他们正在研究存在的“重”氢或氘的相对比例。
地球上的水每6500个“轻”氢原子中就有一个氘原子。这与在小行星和许多陨石中看到的水平非常接近，但大约是在遥远的深空奥尔特云区域测量到的其他彗星水平的一半。
因此，太空科学家得出的结论是，地球最初形成时是一块炎热、干燥、贫瘠的岩石，当它冷却到足以凝结液体的程度时，逐渐被满载水的小行星弄湿。他们认为，彗星一定是地球早期水供应的一个相对罕见的贡献者。
然而，103P/Hartley的观察结果颠覆了这一观点。这颗彗星显示出的氘氢指纹几乎与地球上的水完全相同。它还揭示了一些关于彗星本身诞生地的有趣细节，从而揭示了早期太阳系的结构。
像103P/Hartley这样的彗星被认为是在柯伊伯带形成的，那里离太阳的距离是地球的50倍，然后向内迁移。相反，更遥远的彗星，比如现在在奥尔特云中、距离地球太阳超过5000倍的彗星，被认为最初是在木星附近诞生的，后来被引力引导到太阳系的外围。
但由于这些奥尔特云彗星最初形成时离太阳更近，因此会暴露在更高的温度下，因此它们的氘氢比应该比在更冷的条件下形成的柯伊伯带彗星低。
相反，科学家们发现了相反的情况。这表明，我们对早期太阳系形成的理解有些地方出了问题，但要最终揭示答案，还需要进一步的彗星化学取证，就像哈托格宣布的那样……
2011年诺贝尔奖
BBC科学记者维多利亚·吉尔报道
本周，2011年的诺贝尔奖揭晓了，所以我们邀请了BBC科学记者维多利亚·吉尔为我们介绍谁获得了什么，何时何地，以及为什么……
维多利亚:让我们按照公布的顺序来做。当诺贝尔奖宣布的时候，科学台的这一周总是很有趣的，因为我们实际上是在报道一个突发事件，而不是细读所有的文献，然后试图向所有的编辑推销科学故事。他们想要我们的东西，所以这真的很令人兴奋!
第一次，诺贝尔生理学和医学奖由三位研究人员分享。布鲁斯·比尤特勒和朱尔斯·霍夫曼获得了将近一百万英镑奖金的一半，而整个奖金都是与免疫系统有关的。布鲁斯·比特勒和朱尔斯·霍夫曼所做的就是找出负责你先天免疫系统的基因，这就意味着这个基因被激活，这样你的免疫系统就会发现你体内有有害的微生物，外来的东西，并试图除掉它。但在你的免疫系统中还有另一部分非常重要，你的适应性免疫系统，你可能更熟悉接种疫苗后的免疫系统。孩子们通过注射来触发抗体，这就是你的身体如何适应，以便能够保留之前引起感染的令人讨厌的东西的记忆，这样它就可以摆脱它。拉尔夫·斯坦曼发现了适应性免疫系统的守门人，因为，很明显，你不想让你的身体启动一些已经存在于你体内的有机体或细胞，它们根本不会对你造成伤害。你希望它能识别出会引起问题的外来物质。这些被称为树突状细胞，它们可以启动你的t细胞，t细胞是你适应性免疫系统的一部分，并产生记忆。所以，真是了不起的东西!
克里斯-有一场关于拉尔夫·斯坦曼的争论，不是吗?
维多利亚:确实有。不幸的是，他在宣布获奖前三天去世，而诺贝尔委员会还没有意识到这一点。事实上，有一条严格的规定，已经去世的人将不会被考虑获得诺贝尔奖，但他们不知道，他被允许——这是一个具有历史意义的时刻——在死后保留该奖，所以我认为这是非常合适的。
克里斯-他不是也在自己身上做实验吗?
维多利亚:是的，他说了。他死于胰腺癌，BBC网站上有一个关于他如何将研究提升到一个全新的个人水平的惊人故事，因为他实际上是在测试自己的癌症片段，看看他是否能提高对它们的免疫反应，真的是非常了不起的事情。
克里斯:好吧，让我们从地球进入太空，因为物理奖颁给了一群研究宇宙膨胀的科学家，我们在《裸体科学家》节目中采访了他们中的一些人。金宝搏app最新下载
维多利亚:是的，确实如此。一群了不起的人在非常激烈的竞争中我认为这就是为什么他们成功地扭转了我们对宇宙变化的看法。索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特和亚当·里斯共同获得了诺贝尔物理学奖，因为他们发现宇宙的膨胀并没有放缓，实际上是在加速。有趣的附言是，一定有某种力抵消重力，使其发生。所以，我们宇宙的很大一部分似乎是由一种叫做暗能量的神秘力量组成的。诺贝尔委员会有一个惊人的评论说，“现在我们知道了，一切皆有可能”我认为这是一个很好的陈述，说明我们对宇宙知之甚少，还有很多东西需要去发现，他们已经打开了那扇门。
克里斯:我们去化学课吧，因为那是三等奖，不是吗?那么化学课上给了什么，给了谁，为什么?
维多利亚:确实是这样。以色列理工学院的Dan Shechtman因发现准晶体而获得诺贝尔化学奖，我对此的反应是，“准晶体到底是什么!?”作为一名前《化学世界》的记者，我很惭愧地说，但我读了一些关于它的文章，这是一个非常了不起的故事。他基本上是在观察一种快速冷却的金属合金以观察其结构时发现了这一点。这根本就不应该是晶体结构;非常非常快地冷却液体会使所有的原子无序。但它是一种晶体，这并不罕见——自然界中有很多晶体，但它非常非常奇怪。它有10倍的对称性。他看到的是10个点组成的同心圆，这意味着你无法用他看到的东西制造出水晶。他实际上说，“这样的生物不可能存在”，因为如果你想象一下，这就像试图用6个尖多边形做出一个球形足球。 It just doesn't work. It doesn't fit together and it's taken mathematicians and even artists to figure out what these quasicrystals are and that they can form. So he really turned everything around in terms of what we thought of how matter can be structured, and he was thrown out of his research institute for that. So a really brave guy, kind of standing up for his research.
克里斯-他回来工作了吗?
维多利亚:他现在有了一份新工作，还获得了诺贝尔奖，所以我想他现在会笑的!
克里斯-所以最后是好人赢了?
维多利亚:没错。
抗菌化学物质使受伤的动脉保持畅通
研究人员发现了一种由血细胞分泌的化学信号
防止动脉在受伤或血管成形术后再次肿胀。
这种被称为抗菌肽的物质也具有抗菌特性，它是由一种叫做中性粒细胞的白细胞分泌的，这种白细胞聚集在组织损伤和炎症的部位。
在对老鼠的实验中，慕尼黑大学的研究员Christian Weber和他的同事们发现，动脉损伤后血液循环中中性粒细胞的去除会导致血管被一种叫做新内膜物质的组织过度生长所阻塞，这种组织的生长是由损伤引起的。
但当中性粒细胞存在时，研究人员发现，这些细胞粘附在动脉的受伤部位，并在局部沉积抗菌肽。然后招募了一个独立的血管重建细胞群，称为早期生长细胞。这些增殖并分泌修复因子，重新组装了动脉内表面的内皮层。以这种方式重建内皮似乎可以防止潜在致命的新生内膜过度生长。
这意味着这一发现也可能
对血管成形术过程的启示，在血管成形术中，医生使用一个小气球打开堵塞的血管。通常在手术过程中，会插入一个被称为支架的小金属笼，以便在手术后保持动脉畅通。但这会引发炎症，导致新内膜过度生长和动脉再狭窄或阻塞。
为了解决这个问题，最新一代的支架被注入了抗增殖药物，旨在阻止新生内膜组织的生长。但是，尽管它们在这方面非常有效，具有讽刺意味的是，30%接受这种所谓的“药物洗脱支架”的患者会出现并发症，包括血管内血栓的形成。医生们认为，这是因为药物不仅阻止了新生内膜组织的生长，而且还阻止了光滑的内皮层的重建。因此，分泌抗菌肽的支架或许能够克服这些困难。
考虑到这一点，团队，谁已经提出了工作科学转化医学他设计了一种浸透了抗菌肽的支架，将其插入一组实验小鼠的颈动脉。第二组对照动物接受了不含抗菌肽的支架，但在其他方面是相同的。
4周后对两组动物的动脉进行比较，导管导管素支架小鼠的动脉狭窄程度明显减轻。
根据研究小组的说法，“尽管这种效果是否会在人类身上重现还有待观察，但cathelicidin可能会防止支架引起它们应该治疗的问题，从而改善对严重动脉粥样硬化的治疗。”
ALMA望远镜，太阳轨道器，自闭老鼠和骑士蟋蟀。
与ALMA的Antonio Hales合作;马特·安德森，哈佛医学院;欧洲空间局法比奥·法瓦塔;杜克大学的Migeul Nicolelis;Rolando Rodriguez-Munoz，埃克塞特大学
ALMA向宇宙敞开了大门
我们现在能够理解宇宙的起源多亏了
一个新的
射电望远镜在智利开启了这一切。
阿塔卡马大型毫米阵列(ALMA)，位于智利安第斯山脉的阿塔卡马沙漠高处，是迄今为止建造的最大、最昂贵的地面望远镜。由66个巨型天线组成的阵列，将使科学家能够使用以前从未观测到的光的波长探测深空，探索早期宇宙，ALMA的安东尼奥·黑尔斯解释道……
“在无线电和远红外频率之间，是毫米和亚毫米范围，这是ALMA将工作的地方。它携带着寒冷宇宙的信息——星系形成的寒冷的尘埃和气体云。ALMA将提供对最初星系的观测，它们是如何形成的?这些星系中的恒星是如何形成的?那些星系和恒星是如何进化形成我们今天看到的宇宙的?”
自闭症的老鼠
科学家们创造了
老鼠啮齿动物的自闭症相当于人类的自闭症。
哈佛医学院的科学家马特·安德森(Matt Anderson)和他的同事们在实验动物中添加了一种名为Ube3a的基因的额外副本，这种基因之前被认为与人类自闭症有关，他们已经能够制造出与自闭症患者相似的交流和行为问题的老鼠。
“这些老鼠没有表现出社会互动，言语和交流减少，重复行为增加。目前用于改善沟通和社会互动的技术非常少。大多数疗法都是针对焦虑、睡眠障碍、癫痫等相关症状的。我认为这个工具将是一个很好的方法，可以找到治疗这些核心症状的方法。”
太阳之旅
欧洲航天局本周同意领导迄今为止最大的研究太阳行为的项目。
7年
太阳轨道飞行器任务计划于2017年发射，将包括建造一个屏蔽探测器，它将在距离太阳4200万公里的轨道上运行，这个距离比迄今为止任何航天器都要近，甚至比水星的轨道还要近。暴露在高达5000摄氏度的温度下，探测器将为我们最近的恒星的运作及其对地球的影响提供前所未有的见解。来自欧洲航天局的法比奥·法瓦塔……
“通过这样做，我们将观察到日冕物质抛射甚至简单的太阳风等现象的起源，特别是在我们越来越依赖高科技设备的时代。我们依靠卫星通信和卫星导航等等。因此，除了探索一些非常基本的科学问题外，它还将帮助我们了解这些机制对地球的影响，因此，迎合它们，防止破坏等等。”
虚拟猴子动作
猴子被训练过
控制虚拟手臂在电脑上使用从他们大脑中记录的活动。
杜克大学的米格尔·尼科莱利斯发明了这个设备，让猴子在一个完全由它们的思想控制的虚拟世界中移动和感知物体。电信号也被发送回他们的大脑，以区分他们触摸的物体的纹理。该团队希望开发这项技术来帮助瘫痪的病人。
“基本上，我们所做的是创造第一个脑-机-脑接口，允许来自大脑的电信号控制人工设备的运动，也可以从这些设备直接向大脑提供触觉反馈，而不受受试者身体的干扰。其目的是创造新一代的神经修复装置。全身机器人背心和外骨骼将用于恢复严重瘫痪患者的活动能力。”
侠义的蟋蟀
最后，骑士精神似乎并没有消亡。对蟋蟀来说就是这样。
研究蟋蟀在野外，罗兰多·罗德里格斯-穆尼奥斯发现，当成对的蟋蟀进入它们的洞穴时，雄性会让雌性伴侣先寻找避难所，而自己则在外面等待，这增加了自己被捕食的风险，也让自己的生命处于危险之中。但作为奖励，这些雄性可以更频繁地与雌性交配，从而使更多的后代继承它们的基因……
“大多数人认为这种行为更可能发生在人类或近亲哺乳动物身上，但我们可以看到，即使是小昆虫也会对雌性表现出骑士精神。”所以对双方都有好处。雄性会有更多的后代，雌性会降低被捕食的风险。”
这一发现反驳了之前的理论，即雄性以这种方式保护自己，以阻止其他雄性与雌性交配。雄性实际上是在用更长的寿命换取更大的繁殖成功率。
从太空看藻华-行星地球在线
与普利茅斯海洋实验室的彼得·米勒合作
浮游植物是海洋中最小的生物。这些微小的植物为海洋生物提供了食物链的基础，它们通过叶绿素收集阳光的能量并吸收CO来产生能量2离开大气层。虽然它们可能很小，但仍然可以从太空中进行研究。《地球脉动》播客主持人苏·纳尔逊采访了普利茅斯海洋实验室的地球观测科学家彼得·米勒。
叶绿素和浮游生物都是微观的。然而，当他们
它们的数量和浓度都很大，它们把水染成了我们熟悉的绿色，这是我们可以从卫星上探测到的。我们可以从太空中看到水有多绿，通过算法，我们可以将其转化为叶绿素的测量，从而计算出水中浮游生物的数量。
苏:你为什么想知道水中有多少浮游生物?
彼得:因为浮游生物对碳循环和其他海洋生物非常重要，所以我们必须知道它们在哪里生长，在气候变化中它们是如何变化的，随着海洋变暖，浮游生物是否会向北迁移，正在生长的浮游生物类型是否会发生变化。这是衡量海洋健康程度的一个很好的指标。
苏:既然可以用科考船，为什么还要用卫星呢?
彼得:卫星给我们提供了几乎每天全球海洋的绝佳覆盖。因此，根据云层的覆盖，我们可以看到海洋，并在每天的时间尺度上建立海洋每个部分的图像。这使我们能够跟踪水华的进程，我们可以看到季节周期，我们可以监测特定的水华，比如有害的藻类。
苏——大多数藻类繁殖，比如今年早些时候德文郡和康沃尔郡海岸外50英里长的藻类繁殖，都是自然的、良性的，它们也是重要的食物来源，但有些藻类繁殖会造成问题吗?
彼得:只有特别密集的花朵才会成为问题。当密集的藻华腐烂时，细菌可以消耗水中所有的氧气——通常是在海洋的深处，所以在那里，藻华会对海洋生物产生重大影响。某些类型的藻类，在某些条件下，会产生毒素，有毒物质释放到水中。例如，当它们被贝类食用时，它们会被浓缩，如果人类食用这些有毒的贝类，那将是非常糟糕的消息。
苏:你能仅仅从卫星数据上判断花开的颜色是否有害吗?
彼得:这是我们在一个名为AquaMar的欧洲项目下正在研究的东西，在这个项目中，我们试图开发我们的工具来评估特定的特征颜色，这些颜色是某些花朵表明它们何时有害的。我们正在研究整个数据档案，我们正在挑选有害的水华例子，然后我们试图对新的卫星图像进行分类，看看它们的颜色是否与已知的水华相似。
苏:那么这种信息可以用来做什么呢?
Peter -这对水产养殖业非常重要。他们需要知道有害的水华是否会影响他们的养鱼场或贝类。这对处理洗澡水的当局来说很重要，因为当这种情况发生时，他们可能需要警告公众。它对气候变化研究也很重要。我们需要知道，随着气候的变化，某些有害藻类的大量繁殖是否会更频繁地发生。
苏:那你认为什么时候能真正建立一个藻华预警系统呢?
彼得:我们已经与英国环境署合作开发了原型系统，现在正在欧洲各地进行测试。我应该说，这项工作是基于我们的国家能力，即NERC地球观测数据采集和分析服务(NEODAAS)服务，它为我们提供了每天快速处理大量卫星图像的核心能力，因此，如果真的发生了水华，我们可以在获得卫星图像的当天提供详细信息。
这是普利茅斯海洋实验室的彼得·米勒，他和苏·尼尔森谈论了一个可能的藻华早期预警系统。
基于藻类的生物柴油
与剑桥大学植物科学系Elena Kazamia、Jit Ern Chen和Nic Ross博士合作，
艾玛:我乘坐的是剑桥的一辆生物公交车，之所以这么叫是因为它们100%使用生物柴油。目前，生物柴油来自回收的食用油，但在不久的将来，生物柴油可能来自一种完全不同的来源——藻类。和我一起的还有来自剑桥大学植物科学系的三位研究人员:Elena Kazamia、Jit Ern Chen和Nic Ross博士。他们都与藻类合作，他们在这里告诉我藻类作为燃料来源的潜力。
埃琳娜:我们的化石燃料肯定快用完了，即使我们不跑
在不久的将来，我们肯定会耗尽廉价燃料，因此对生物燃料的需求正在增加。藻类是一种非常普遍的生物——几乎所有生活在水中并进行光合作用的生物都是藻类。它们可以是单细胞的，也可以是巨大的——例如巨型海带，大海藻，严格来说也是藻类。与传统的陆地植物相比，我们更喜欢大规模种植藻类来生产生物柴油，原因有很多:藻类不在耕地上生长，所以你不会与粮食生产竞争。
艾玛:那么你如何从藻类光合作用中获得可以用于汽车或公共汽车的柴油呢?
一些藻类，就像我们身体里的细胞一样，以脂质的形式储存能量。有些藻类的油含量高达其总质量的70%，所以你所需要做的就是打破细胞，释放燃料分子。你既可以在工业规模上使用溶剂，也可以在实验室里研究使用酶来破坏细胞壁成分，这样就可以更容易地提取油。
Emma - Jit Ern，一旦你从藻类中提取了这些油，你如何将它们转化为真正的柴油?
吉特·厄恩:我们从藻类中提取的分子被称为三酰基甘油，你不能把这些分子放进发动机。它们对内燃不太友好所以你要做的是使用一个叫做酯交换的过程。酯交换反应的作用是将三酰基甘油转化为脂肪酸甲酯(FAMEs)分子这些分子的结构与从石油中获得的柴油非常相似，因此它们可以在很少或根本没有改性的情况下用于汽车发动机。
艾玛-尼克，有没有可能扩大这个规模，这样你就可以以更大的工业规模生产柴油，以满足目前的需求?
尼克-藻类已经在工业规模上种植，以生产不同类型的产品。例如，在澳大利亚，他们在巨大的池塘里种植藻类，以获得各种类型的抗氧化剂。所以，你可以做类似的事情——在大池塘里种植藻类。你真的可以扩大规模。而你想要扩大的规模是巨大的——它可能是大约1万公顷的藻类池塘。
艾玛-那现在是什么阻碍了你?
尼克:现在的问题是，从藻类中提取柴油太贵了，这是因为成本真的非常高——建造大型池塘，提取成本。尽管这是一种非常有吸引力的获取能源的方式，但目前它的制造成本大约是销售成本的两倍。这个过程的效率大约是2%。因此，我们正在寻找能够切实改善这一点的方法。我们正在研究对藻类进行基因工程改造的方法，使它们更有效地捕捉光线，然后将其转化为我们想要的燃料分子。
艾玛-我知道这是你在看的东西，恩先生。你实际上是在研究藻类产生油脂的不同基因途径，更重要的是，研究正确的油脂种类?
吉特·厄恩:是的，这个想法是，虽然藻类确实会产生油，但它们产生的油不一定是我们想要投入发动机的油。生物燃料最大的问题之一是，某些类型的生物燃料在低温下容易冻结，因此你必须采取措施。你可以在燃料中加入某种化学物质，使它们具有较低的冷冻温度，或者你可以对藻类进行基因工程，使它们在低温下产生更液体的油。还有很多其他的事情——这些燃料燃烧的程度和强度取决于少数分子的特性，所有这些都可以通过基因来控制。
艾玛:那么，你要如何从基因上操纵藻类来生产大量的那种油呢?
第一步是关闭或减少我们所说的次级途径或侧链途径的数量——这些替代途径会带走我们想要转化为生物燃料的分子，并将它们变成其他东西。你可以通过两种方式做到这一点，你可以改善你想要的途径中的基因，或者你可以去除你不想要的途径中的基因。但很明显，我们必须非常小心，因为这些都是活的有机体——如果你对有机体的内部基因进行过多的修改，它可能会死亡，或者它可能会产生一些你不想要的东西。
艾玛-埃琳娜，你觉得像这样的巴士用藻类生物柴油驱动需要多长时间?
埃琳娜:我认为这取决于你有多乐观。乐观者说我们已经准备好扩大规模，悲观者说这永远不会发生!另一个阻碍大规模生产的基本问题是，我们根本无法复制我们在室外实验室所做的事情。我们根本不知道藻类，作为有生命的有机体，是如何与环境相互作用的。所以，即使我们在实验室里培育了这些神奇的转基因菌株，它们能很好地生产脂质，效率很高，如果它们被什么东西吃掉了或者池塘里有其他竞争生物污染了池塘你就不得不关闭你的生产系统，这也是一件很糟糕的事情。技术还没有完全成熟，研究还在进行中，但科学界肯定有很多意愿，所以我认为大约10年左右。
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把垃圾变成氢
与伯明翰大学的马克·雷德伍德博士合作
在英国，我们每年扔掉超过700万吨的食物，其中大部分被填埋。但由于微生物生物技术的最新进展，这些废物可能以生物氢的形式成为未来有价值的能源来源……
Kat -现在，任何一个有相当气味的垃圾桶的人都知道细菌可以产生气体，但是你如何让细菌从食物垃圾中产生氢气呢?
马克:首先要说的是，从废物中提取生物氢很难直接回答这个问题，因为它仍然是一个研究领域，每个人对正确的方法都有不同的想法。有很多不同的细菌可以做到这一点。在微生物界，制造氢气的能力几乎无处不在，我们已经挑选出了一些非常特殊的生物，它们对这个过程非常有利。
一般来说，你可以说它要么在黑暗中工作，要么在阳光下工作。所以如果你拿一堆土豆皮之类的东西，把它密封在一个容器里，这样空气就进不去了，细菌就会开始消耗糖，消耗氧气，所以它就会变成厌氧的。那里的一种叫做氢化酶的酶会启动，然后它会开始用氢气填满这个腔室。
在这个过程中，它也会生成一些CO2还有一些有机酸。你闻到的就是这些。你闻到的不是氢，因为氢本身是无味的。但是那些深色生物，当它们分解碳源时，会产生很多东西，比如醋酸(醋)或丁酸，这些东西非常非常臭，但实际上是完全无害的。它甚至被添加到一些食物中以增加风味。
你可以做的另一件事是把这些有机酸喂给第二种细菌。它们靠阳光生活，它们是我的最爱。这些是紫色的细菌它们所做的是利用这些有机酸并用一种叫做氮酶的酶进行反应。如果你把反应堆设置得恰到好处，并给它阳光，它就会产生更多的氢。
所以，你把这种细菌放在一个罐子里，然后你从它们身上取出东西。怎样才能捕获氢气呢，因为可能会有其他污染气体在里面?这真的是清洁氢气的好来源吗?
马克:有趣的是，这实际上是获得氢的最干净的方法之一。现在每个人都知道氢是未来的燃料。它有非常好的优势，人们正在考虑扩大氢气生产工业的规模，因为人们正在开发燃料电池，所以他们需要大量的氢气。每个人都同意氢气将从天然气开始，通过传统的蒸汽甲烷重整过程。这个化学过程的问题是它会产生很多一氧化碳这是气体中的一种污染物如果你要在燃料电池中使用氢，尤其是我们在实验燃料电池汽车中使用的那种氢，它作为一种污染物尤其重要。然而，当我们最终转向生物氢时，这个问题将消失，因为气体本身是纯净的。它一开始就不含一氧化碳。唯一的污染物是一氧化碳2首先会产生90%以上的氢和CO2很容易从氢中分离出来。
凯特:那么，我们在这里讨论的是哪种浪费呢?我的意思是，一般来说，我是一个狂热的堆肥者，所以每个星期，我的小堆肥箱都由理事会收集，但是你可以使用哪种食物垃圾呢?它真的可以是任何东西吗?
马克-应该是任何东西。显然，越有机越好。它不应该包含太多的东西，比如包装、塑料、罐头——这些都没有任何好处，因为细菌无法分解它们。关于堆肥，我们要了解的是，归根结底，它是允许自然降解发生的，但是要有很多很多的曝气;把氧气放进去。这促进了有氧呼吸的发生，使所有的碳转化为CO2越快越好。你从堆肥中得到的唯一有用的东西就是热量，大家都知道，堆肥会变暖。你有时会发现一只猫坐在它们上面!
但是如果你把同样的废物密封在一个罐子里，这样空气就不会进来，那么它要么会生成甲烷，或者如果你在一定的控制条件下这样做，它会生成氢和有机酸。我们认为，通过检查这些反应的生物化学和化学计量学，如果你能进行暗氢反应，用其中的有机酸喂养紫色细菌，那么我们得到的能量值应该是通过正常消化反应生成甲烷得到的能量值的两倍多。所以生成氢会比生成甲烷提供更多的能量。
这听起来很棒——我们可以把细菌和垃圾放在一个罐子里，然后从中得到氢。我们离扩大规模还有多远?在将其应用于工业规模之前，你们还需要克服哪些挑战?
马克:我认为主要的挑战之一是生物氢的市场还不存在。现在人们更习惯使用液体燃料。这在某种程度上对我们是有好处的，因为研究藻类生物燃料的人正在为我们开辟道路，开发太阳能反应堆，然后我们就可以用它来制造生物氢。其中一个主要问题是让这些反应堆发展到一个可以经济有效地使用的水平，并且可以大量生产，而且成本很低。
凯特-你在哪里?在你最近的研究中，你认为最令人兴奋的事情是什么?
马克:好吧，如果碰巧我们几个星期前刚从实验室里得到一些很好的东西，这是一个真正的进展。我们增加了75%的光合效率。我们和曼彻斯特光子科学研究所一起进行了这个项目，用一束阳光驱动两个不同的光生物反应器，其中包含两种不同的生物。原理是这样的，正如我们所知，阳光是由整个彩虹组成的，不同波长的整个光谱，而产生氢的紫色细菌碰巧喜欢光谱的特定部分，而绿色生物，比如产生油的藻类或螺旋藻，它们是很好的健康食品，你可以在健康食品商店买到作为食品补充剂，喜欢光谱的不同部分。所以我们所需要做的就是找到一种方法，把太阳光分成两束，并把每一束都指向一个单独的反应堆，我们就能把你从一束太阳光中得到的生产力翻倍。我们和曼彻斯特大学合作了这个项目，他们告诉我们，二向色镜是这项工作的完美选择。因此，我们发现我们可以增加75%的光合产量。
凯特:听起来太棒了!这是伯明翰大学的Mark Redwood。
波浪上的氢——英国第一艘燃料电池动力客船
与Jas Singh, Auriga Energy;基思·邓斯坦，布里斯托尔包装公司
克里斯-
我们从马克·雷德伍德那里听说，有一种方法可以利用细菌生产氢气。还有其他的。这是一种非常清洁的燃料，但我们如何在实践中使用它呢?
一种方法是输入一个叫做燃料电池的过程，它可以发电，然后你用它来驱动电动机它连接到驱动轮甚至螺旋桨上。本·瓦尔斯勒去布里斯托尔会见了来自Auriga能源公司的贾斯·辛格和来自布里斯托尔包船公司的基思·邓斯坦，听取了他们正在启动的一个项目，该项目使用这种新技术为船只提供动力……
本——我正站在布里斯托尔窄码头附近的码头上，四周都是水和船只——右边是小型游船，左边是看起来像工业的大型船只。和我一起的是Jas Singh, Auriga能源公司的老板。Jas，你对海洋科技有什么兴趣?
Jas -我来这里是为了建造氢动力船，并操作它们，将零碳操作带到水上，这样我们就能真正帮助减少困扰我们的全球变暖气体。
本:为什么是氢?还有其他选择吗?你为什么选择了那个?
氢提供了最可持续的清洁燃料，因为氢是宇宙中最丰富的元素，当通过燃料电池系统运行时，它是一个高效的发电系统，输出的废气是纯净水。所以，这是你能想象到的最无排放的能源发电系统。
本-那么，给我讲讲燃料电池本身吧。这到底是怎么回事?
燃料电池是一种反向电解，如果你还记得你上学的时候，如果你把电极放在盛水的烧杯里，你可以把水分解成氢和氧的一致部分。在燃料电池中，你用催化剂把氢和氧结合在一起，然后重新生成水作为废气，然后释放一些电子，产生大量的电。然后我们可以用电来驱动任何我们需要的东西。在这种情况下，是灯和马达。
本:那么你们用作燃料的氢，实际上是从哪里来的呢?
目前，氢是很多化学工业的副产品，本质上，如果我们不把它用于燃料电池系统，它就会被燃烧掉，或者被浪费掉。在未来，也正在发生的是，我们将从可再生资源中产生氢，因此，氢将是一种完全绿色的燃料。
本:那你还能怎么制造氢呢?
Jas:氢可以通过储存风能、太阳能、海浪、潮汐能来制造，另外，我最喜欢的是回收废物，因为我们产生了废物，我们正在回收它们。伦敦氢能合作组织在伦敦做了一项研究，如果他们利用废物回收项目产生的能量，他们可以制造足够的氢来运行伦敦的整个公交车队，伦敦有一万辆公交车被频繁使用。这是众多方法中的一种，通过各种厌氧消化系统回收废物，一举两得。
本:那你怎么把氢储存在船上呢?
氢被储存在一个丝缠绕罐中，这是一种专门建造的压缩气罐。未来，世界各地都在进行研究，从本质上讲，将氢封装在多孔金属中，这将在体积上更有效。这就是世界发展的方向。现在，它在350巴的压缩气体中。
本-基思·邓斯坦，你在这里经营布里斯托尔包船公司，你正在帮助设计这艘氢动力船。目前，船只实际上是靠什么运行的?
基思:所有的船都是用柴油的。整个海运业都以柴油为动力，它是碳排放量最高的行业之一，比航空业或其他任何行业都要多。在世界各地航行的船只造成了严重的污染，我们在这里的码头周围都开着柴油船，希望有一天，我们能让它们用氢燃料，这应该更清洁、更高效、更便宜。希望这是唯一可行的方法，当人们开始意识到柴油会变得越来越贵，最终会用完，我们需要别的东西。
本:那么，你能把一个氢燃料电池和一个装满氢的大油箱绑在现有的船上吗?还是我们需要做更多的事情来整合它?
Keith:你可以这么做，但我不认为你会让任何人允许你搭载乘客!我认为你必须更认真地对待规章制度，以及如何安全地进行。这就是我们目前正在努力证明的——如何安全地做到这一点。当我们第一次去海洋海岸警卫队说我们要建造一艘氢燃料电池船时，他们说:“什么?那是什么?我们没有任何规定。我们对此一无所知。我们可能需要5年的时间才能真正允许你建造这个东西。”从那时起，我们一直与多位部长保持联系，他们向马华施加了一些压力，在六个月内，他们提出了一些规定。他们实际上只是决定使用德国的规定——只要我们遵守德国的规定，我们现在就可以建造一艘客船，搭载任何数量的乘客。
本:所以很明显，有很多法律上的繁文缛节要通过。工程方面的挑战呢?你到底是怎么造这艘新船的?
基思-这是艘很标准的船。只是它相当光滑。我们在这艘船上并没有消耗太多的能量。我们的马力达到了10马力所以这艘船必须做得很轻。它必须很结实，足以承受在码头上的颠簸。我们还得隔离这东西的各种元素。我们有一个燃料箱，我们有燃料电池，我们不希望这两者以任何方式联系在一起——我们不希望在这两个领域产生火花!所有这些系统都需要三个隔间。你需要一个隔间放燃料电池，一个隔间放燃料箱，一个隔间放电动机和电池，以及所有会产生火花的东西。
本-贾斯，我们刚刚提到了一个10马力的引擎。听起来不多。你能从燃料电池中获得多少能量?
燃料电池可以产生几乎无限的能量，而且它们可以扩展到你想要的任何尺寸。在这个时刻，有公共汽车运行在世界各地。例如，在伦敦，有五辆公交车运行，车上有超过100千瓦的电力。在未来，我们会看到更大的燃料电池系统。像西门子这样的大公司正在研究兆瓦级的燃料电池系统，它将为大型发电厂提供固定电力。
Ben - Keith，回到你的问题上，这个引擎和我们周围船上的引擎相比怎么样?再说一次，10马力听起来并不是很大的动力。这就够了吗?
基思-我想足够了。很多在电动马达和蒸汽机方面经验丰富的人都告诉我们，它们非常相似。当你说柴油发动机的10马力时，你需要达到最大转速才能达到10马力电动机的10马力从一开始就有扭矩，从第一次旋转开始，就是10马力，所以它是绝对存在的。我想我们可能已经足够了。不管怎样，如果我们不这样做，我们会添加更多的燃料电池!
本:长期计划是什么?Jas，回到你的话题上，很明显，这只是一个初步研究，现在，你终于可以在水上得到一些东西了。接下来你要怎么做?
Jas -这是一个清除所有障碍的通道项目，将其作为永久装置引入。所以我们要做的是，一旦我们完成了我们的演示，清除了所有的途径，我们就想在当地生产氢气，并在整个布里斯托尔港口地区引入燃料电池氢操作，减少CO2输出。
Chris -这是来自Auriga能源公司的Jas Singh，在他之前，来自Bristol Packet公司的Keith Dunstan，与工程和物理科学研究委员会合作，Auriga公司正在与全国各地的大学合作，研究更好的方法来制造和储存氢气。所以我们很快就会看到氢运输在全国范围内出现。
生物氢与其他气体相比如何?
马克:这些制造甲烷的方法确实是很好的想法，正如我们所知，所有的废物处理厂多年来一直用这种方法制造沼气。其中一个较新的想法是培育生物燃料或生物能源作物，甚至藻类，将它们送入消化器并产生甲烷。关于氢的事情首先是你有一个无碳经济，而且当你看一下生物化学和能源途径，而不是制造藻类，然后把它们变成甲烷，如果你能直接制造氢，那将更有效率，你将有效地从一定量的土地上获得更多的能量，这些土地正在收集一定量的阳光。
我们如何建立一个氢气配送网络?
马克:当然了。这是一个鸡生蛋还是蛋生鸡的难题，这是众所周知的。解决这个问题的方法是，你从核开始，氢生产的焦点，从那里开始，企业将让他们的车队使用氢。它们会从细胞核中生长并最终连接在一起。还有氢高速公路——最著名的一条在加利福尼亚，现在德国也有一些。我忘记具体数字了，但德国已经有很多加氢站，如果你看看他们未来10年的计划，他们真的很认真地想要转向氢运输系统。
氢基基础设施昂贵吗?
马克:嗯，两者都有一点，但我认为市场的力量比其他任何因素都要大。大约5年前，我想第一辆真正意义上的氢燃料电池汽车在技术上推出了，每辆大约100万美元。但现在，丰田汽车的售价仅为每辆10万美元多一点。所以，在几年内，它的价格下降了10倍。我们只需要坚持下去。燃料电池市场正在飞速发展，这些燃料电池是氢动力汽车的关键元素。燃料电池所做的就是把氢，通常储存在一个压缩的圆柱体中，并有效地将其转化为电能，然后驱动电动机。燃料电池的效率大约是内燃机的两倍，所以你可以用只燃烧氢气的内燃机来制造氢动力汽车，但使用燃料电池要好得多。当然，这是一项非常新的技术。
自制的能源套件是一个实用的提议吗?
马克:家庭能源发电肯定是未来的一个大趋势，因为你在当地产生的能源越多，资源运输所涉及的资源就越少，这意味着系统的效率就越高。当涉及到像我研究的那种系统时，我们正在研究将有机废物转化为能源，那么家庭规模就行不通了。如果你看看每个家庭产生的有机废物的数量，即使你发明了最神奇的系统，可以从这些废物中获得所有的能量，它也远远不足以满足家庭的需求。所以，你实际上必须从当地的田地里运来庄稼!你至少要有一个社区级别的或者是一个街区级别的工厂我认为这些最小规模的限制适用于大多数技术。目前最好的事情之一是，你可以在你的屋顶上安装家用风能或家用光伏瓦片，这些都运行得很好。你现在可以有一些不错的计划并从中赚钱。
藻类或细菌生物反应器会受到污染吗?
马克:如果我们说的是我想到的光生物反应器，那些利用阳光和紫色细菌的反应器，这些系统已经在户外的阳光下进行了测试，并且运行了很长时间。很简单，因为它们是自然物种，它们很强壮——它们不是需要特殊条件的特殊基因工程生物——反应堆的条件适合这种生物，它们赖以生存的新陈代谢会产生氢。所以没有理由让任何事情接管，也不太可能发生。这确实是藻类油生产中的一个问题，特别是当你想到开放的池塘时，这些池塘对大气开放，任何东西都可以吹进来。这个研究领域必须证明他们的培养将保持足够纯净和稳定——他们已经做了很多年，看起来很有前途。
氢作为燃料的安全性如何?
马克:这显然是一个经常被问到的问题。仔细研究过的人得出的结论是，如果有什么可能更安全的话，那就是氢气。正如我们所知，氢气比汽油更容易点燃，但问题是，如果发生氢气泄漏，氢气会迅速扩散，危险只是暂时的。相反，如果你的汽油泄漏了，它就会留在那里，直到有人把它清理干净，当它着火时，你有一个防火毯，覆盖一切，吞没汽车。在网上查一下迈克尔·斯温(Michael Swain)的照片，上面有一辆燃烧的普通汽油车和一辆燃烧的氢燃料车的对比，你会发现，当氢燃料燃烧殆尽时，汽车看起来非常相似，而我们都在动作片中看到过(甚至在街上看到，这取决于你住在哪里!)一辆燃烧的普通汽车最终根本不是一辆汽车。
我们能用人的粪便做燃料吗?
我们把这个问题交给了皮尔斯·克拉克博士，泰晤士水务公司的商务总监。
Piers -在泰晤士水务公司，我们从粪便中获取能量已经有几十年了，我们通过一种叫做厌氧消化的过程来实现。厌氧消化的过程与你吃东西时胃里发生的过程非常相似。当我们发酵浆果酿造啤酒时也会发生这种情况。它基本上是有机物质通过自然过程逐渐分解，组成我们吃的食物的分子最终以粪便的形式排出，逐渐分解成一种气体，这种气体被称为沼气。它是甲烷和二氧化碳的混合物。二氧化碳自然存在于空气中，而甲烷是人们最容易联想到的气体，就是你在家里的炊具上燃烧的气体。我们运行这个自然过程已经很多年了。我们每年生产大约1500万磅的能源，相当于泰晤士水务公司总能源使用量的15%。
- 以前的面对现实的乐观
- 下一个你会在睡觉时打喷嚏吗?
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