环境科学家希望从湖泊中提取碳中性的“生物燃料”

人类活动造成的甲烷有一半以上来自石油生产和农业化肥。但这种气体也是由微生物自然分解生物质产生的，例如在湖泊中。在他们最近的出版物中，巴塞尔大学环境科学系博士后Maciej Bartosiewicz和生物地球化学研究小组负责人Moritz Lehmann教授概述了利用湖泊和其他淡水体的甲烷进行可持续能源生产的潜力和理论可能性。

来自湖泊和水库的甲烷约占全球自然甲烷排放量的20%。"Bartosiewicz说："理论上，这将足以满足世界的能源需求。湖泊通过浮游植物的生长不断从大气中吸收二氧化碳。微生物在处理生物质时将通过光合作用固定的碳转化为甲烷。这样一来，在燃烧过程中，束缚在甲烷中的碳仍然在自然循环中。化石燃料可以部分地被 "自然 "可再生甲烷所取代。甲烷气体已经在燃气电厂中燃烧发电，并以液体甲醇的形式作为燃料使用。

文章中描述的想法并不完全是新的：自2016年以来，卢旺达和刚果民主共和国之间的基伍湖中的甲烷已经从260米深处被提取出来，经过清洗，并直接通过发电机用于能源供应。"甲烷以高浓度大量出现在那里的湖床上，"Bartosiewicz解释说。"甲烷浓度比普通湖泊高约100倍"。低浓度使得从传统湖泊中提取甲烷在技术上似乎过于困难，直到几年前。但是，由聚合物材料制成的新的微孔膜现在可以更有效地将气体从水中分离出来。

图为技术实施的概念设计。一个配备了高性能膜的移动设备自主地在湖底搜索最高的甲烷浓度。处理后的气体通过软管被输送到岸边的一个收集站，在那里被加工成甲醇用于能源生产。资料来源：巴塞尔大学

研究人员在这方面提出了第一个具体建议：使用疏水性气液膜接触器（GLMC），含甲烷的气体混合物可以与水分离，甲烷可以被浓缩。沸石矿物质特别适合于浓缩，因为疏水性的晶体物质可以吸附和释放气体。

"Bartosiewicz说："瑞士的湖泊非常适合提取甲烷。原因是这个国家有大量的湖水。"我们最近了解到，它们也产生并向大气排放大量的甲烷"。此外，苏黎世联邦理工学院的异质催化主席也参与了这项研究，他在使用沸石的吸附过程中拥有广泛的专业知识。

"Bartosiewicz说："通过我们的想法，我们想就这样一项技术的潜力、可行性和风险展开广泛讨论。"到目前为止，没有任何研究涉及到甲烷清除对湖泊生态系统功能的影响，但以我们目前的理解，不能预见直接的负面影响。" 然而，去除多余的碳甚至可以帮助遏制浮游植物的过度繁殖形成，减少湖泊的自然温室气体排放。Bartosiewicz说，在对这一最初的理论想法进行任何实际实施之前，还需要更多的工作。但他深信不疑。"这个概念有一天可以为实现我们的气候目标做出重要贡献"。