绿色发电机—

斯坦福大学的研究者们已经成功地从绿藻的光合作用中获取电能，他们接下来会在更多的绿色植物中找寻“发电机”。

做为这颗蓝色星球上资格最老的居民之一，绿藻在过去的数十亿年间繁衍得无处不在。过去数千年人们从未对这种生物投入太多的关注，但是在近几十年间，它似乎突然被人们重新发现。深受能源短缺之苦的人们开始尝试从绿藻上获得更多能源，从生物乙醇到绿藻制氢，这种在任何水体中都能找到的小小单细胞生物似乎突然成为了令人瞩目的能源新星。而最近斯坦福大学的一项研究则将人们对绿藻的期望又推上了一个新的高峰：研究者发现了直接从绿藻中获取电能的方法。

和蓝绿藻、古细菌这些表亲不太一样，绿藻体内含有两种叶绿素，并且由一层软膜包裹着。做为光合作用过程的主要力量，叶绿体的作用是在阳光的作用下，将二氧化碳和水变成生长所需的养分，同时放出氧气。在这个每天都要进行的过程中，分解一个水分子将会得到一个氧原子、两个质子和两个电子，而这两个电子将在进一步的转化过程中，成为形成糖类养料的动力来源，最终被消耗掉。

科学家Won Hyoung Ryu打算将这些电子导出来以形成电流。“我们相信，这是第一次在活体植物细胞中提取电能。”这位在斯坦福大学获得了博士学位、现在供职于韩国延世大学的研究者说：“但是这只是第一步。”

在这项斯坦福大学全球气候与能源项目资助的研究中，Ryu和他的同事们制造出了宽度只有数十纳米的金质电极，并且将其插进绿藻细胞当中。这样小的电极不会对绿藻细胞造成致命损伤，弹性的细胞膜会封住电极，就像我们用针扎进一只足球那样。照常工作的叶绿体所产生的电子却会被电极吸引而形成电流。虽然很少，但是毕竟提供了一种新的可能性。绝大多数的植物都含有叶绿体，这正是它们呈现出绿色的原因。有更多的叶绿体，就意味着更多的电能。现在从事这项研究的科学家们已经开始寻找拥有更多叶绿体的植物，期望它们可以在电极不住吸取电能的情况下活得更为长久。也许以后那些高大乔木的叶子上将会被插上电极，森林将不仅成为供氧站，同时还是发电站。

过去人们使用植物能源的时候，大都会将其直接燃烧，或者通过酶转化发酵制成生物乙醇。然而这类方式并非最优的途径，因为植物仅仅会在机体内储存百分之几的太阳能，其余的都会在生长的过程中消耗掉。而无论是直接燃烧还是制成生物乙醇之后再利用，都会产生二氧化碳。

这种直接从植物细胞内取电的技术不存在这些问题—理论上，它可以实现100%太阳能和电能的转换，而唯一的副产品也只是氧气而已。而作为对比，现在实验室中最高效的太阳能电池只能达到略高于40%的能量转化率，工业生产中的太阳能电池更是不及20%。

但是实际上，现在这种技术只能达到与传统太阳能电池差不多的能量转化效率，而且其成本目前看来还远远无法降到可以工业化的程度。这和Ryu的研究团队设计的那种特殊手术方法有关。他们制造了一些细金丝，表面有着向着同一个方向倾斜的微小尖刺。当充满了绿藻的水逆着尖刺的倾斜方向流过时，绿藻就会被挂在尖刺上，变成了一个微小的电池。在这一过程中并无法准确控制绿藻的附着位置，而水流速度的微小变化都可能导致绿藻细胞膜破裂而受到损伤。另一方面，电极截获了绿藻本来用于生产养料的电子，也将会让绿藻细胞逐渐消耗而死亡。

虽然如此，容易繁殖的绿藻依然是很有希望的电能来源。在现阶段，每个绿藻仅能够产生一兆分之一安培的电流，但是研究者通过从大量绿藻细胞收集电能，已经能够在一小时内生产出大约与一节普通电池相当的电量。这种方式的可行性已经得到了验证，接下来的内容将会集中于工艺上的更多方面，例如优化电极设计以延长绿藻细胞的寿命，或者寻找更加坚强的植物等等。

但是并不是所有的人都对这种发电方式抱持乐观态度。英国伦敦帝国理工学院的生物学家James Barber认为这项研究本身很了不起，但是如果考虑以此来大量生产电能可能有些不切实际。他认为，像一些微生物燃料电池那样，收集那些从微生物细胞内溢出的电子，可能是更合适的方式。而对于从植物中提取电能则不够经济和实用。

现在我们并不能预言这种直接从植物细胞内偷电的方式是否能够成为我们所需的电能来源，正如在一个半世纪以前人们首次发现光伏现象时，也只是将之当成奇闻来看待一样。也许随着生物技术和微机电技术的发展，我们可以制造出能够具有更多叶绿体、产生更多电力的新型绿藻；也将会有更好更精确的方式，可以让绿藻在植入电极之后活得尽可能长久。

面对不同的声音，斯坦福大学的研究者们还是对未来充满信心。“要制造一个有现实意义的发电设备，还有很多事要做。”Ryu说，“我们打算制造一个电极阵列，希望每个电极都能够连接一个绿藻细胞，以形成一个真正大规模的发电系统。”也许，在未来的某一天人类真的可以像电影《阿凡达》中的纳美人一样，依靠一棵枝繁叶茂的大树生活。