Biological Solutions to Renewable E

Biological Solutions to Renewable Energy
Author: Hamilton O. Smith, Robert Friedman, and J. Craig Venter
Biological systems might be engineered to satisfy a greater part of our energy needs.

Although biological systems contribute very little to current U.S. energy requirements, they are capable of very large-scale effects. Our modern oxygen atmosphere was created 3 billion years ago by photosynthetic cyanobacteria. Our fossil fuels are derived from chemical energy accumulated over many millions of years by photosynthetic and biochemical processes that converted light energy into carbohydrates, proteins, and fats, the biological storage forms for light energy.

Today, terrestrial plants produce about 120 billion metric tons of biomass (dry weight)1 globally each year (IPCC, 2001). The energy in this biomass totals about 2,400 quads2 (1 quad = 1015 Btu). Modern economies, however, rely extensively on fossil fuels rather than biomass for their energy. In 2001, the world consumption of fossil fuels totaled about 315 quads, about one-quarter of which was consumed in the United States (BP, 2002).

Coal, natural gas, and petroleum met about 85 percent of the energy needs of the U.S. economy in 2001 (EIA, 2001).3 Unfortunately, the combustion of these fossil fuels also emitted large quantities of carbon dioxide into the atmosphere--close to 1.6 billion tons of carbon. Moreover, close to 25 quads of petroleum had to be imported. The remaining 15 percent of U.S. energy needs was met by carbon-free sources (nuclear electric power and conventional hydroelectric power) and carbon-neutral sources (biomass). Biomass energy is carbon neutral, that is, although carbon dioxide may be emitted to the atmosphere, the amount emitted is the same as the amount removed to create that biomass in the first place. Carbon-neutral biomass provides about 3 percent (3 quads) of U.S. needs, mostly from burning wood and waste; about 0.15 quads of primarily corn-derived ethanol is blended into gasoline. But the potential for biomass energy is much larger.

The question then is by how much and in what way biological systems might satisfy a greater part of our energy needs? Should we simply burn more biomass, or should we convert it to fuels, such as ethanol, methanol, hydrogen, or methane? Or is it possible to develop continuous biological processes that produce, for example, large amounts of hydrogen?

In 2002, J. Craig Venter founded the Institute for Biological Energy Alternatives (IBEA), a not-for-profit research institute located in Rockville, Maryland, to seek ways to exploit genomic knowledge and genetic engineering methods to optimize biological organisms for efficient production of alternative fuels and for carbon sequestration. IBEA is also undertaking large-scale genomic sequencing of environmental microbial populations to discover new organisms that might be of value for carbon sequestration or fuel synthesis.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

โซลูชั่นชีวภาพเพื่อพลังงานทดแทนผู้เขียน: ฮามิลตันโอสมิธ โรเบิร์ตฟรีดแมน และ J. Craig Venterอาจสร้างขึ้นได้โดยระบบชีวภาพเพื่อตอบสนองส่วนมากของความต้องการพลังงานแม้ว่าระบบชีวภาพมีส่วนร่วมมากน้อยต้องการพลังงานของสหรัฐอเมริกาปัจจุบัน พวกเขามีความสามารถลักษณะพิเศษขนาดใหญ่มาก บรรยากาศออกซิเจนที่ทันสมัยของเราที่สร้าง 3 พันล้านปี โดย photosynthetic cyanobacteria เชื้อเพลิงฟอสซิลของเรามาจากพลังงานเคมีที่สะสม โดยกระบวนการชีวเคมี และ photosynthetic ที่แปลงพลังงานแสงเป็นคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และ ไขมัน แบบฟอร์มเก็บข้อมูลชีวภาพพลังงานแสง หลายล้านปีวันนี้ พืชบกทั้งหลายผลิตประมาณ 120 พันล้านเมตริกตันของชีวมวล (น้ำหนักแห้ง) 1 ทั่วโลกแต่ละปี (IPCC, 2001) พลังงานในชีวมวลนี้รวมถึง 2400 เกี่ยวกับ quads2 (1 รูปสี่เหลี่ยม = 1015 Btu) เศรษฐกิจสมัยใหม่ อย่างไรก็ตาม พึ่งอย่างกว้างขวางเชื้อเพลิงฟอสซิลมากกว่าชีวมวลพลังงานของพวกเขา ในปีค.ศ. 2001 โลกปริมาณการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลรวม quads ประมาณ 315 เกี่ยวกับหนึ่งไตรมาสซึ่งใช้ในสหรัฐ (BP, 2002)ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันได้ประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์ของความต้องการพลังงานของเศรษฐกิจสหรัฐฯ ในปีค.ศ. 2001 (EIA, 2001) .3 อับ การสันดาปของเชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้ยังปล่อยออกจำนวนมากของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ - ใกล้กับ 1.6 พันล้านตันคาร์บอน นอกจากนี้ ใกล้ quads 25 ของปิโตรเลียมได้ถูกนำเข้า เหลือ 15 เปอร์เซ็นต์ของความต้องการพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้พบแหล่งคาร์บอน-ฟรี (พลังงานไฟฟ้านิวเคลียร์และพลังธรรมดา) และแหล่งคาร์บอน-กลาง (ชีวมวล) พลังงานชีวมวลเป็นคาร์บอนที่เป็นกลาง คือ แม้ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อาจปล่อยออกสู่บรรยากาศ ยอดเงินที่ออกมาจะเหมือนยอดเอาการสร้างชีวมวลที่แรก กลางคาร์บอนชีวมวลมีประมาณร้อยละ 3 (3 quads) สหรัฐฯ ต้อง ส่วนใหญ่จากการเผาไหม้ไม้ และ ขยะ เกี่ยวกับ quads 0.15 ของหลักข้าวโพดได้รับเอทานอลเป็นผสมในน้ำมันเบนซิน แต่ศักยภาพพลังงานชีวมวลมีขนาดใหญ่คำถามโดยมาก แล้ววิธีใดระบบชีวภาพอาจตอบสนองส่วนมากกว่าพลังงานที่เราต้องการหรือไม่ ควรเราเพียงเขียนชีวมวลเพิ่มเติม หรือเราควรแปลงมันเป็นเชื้อเพลิง เช่นเอทานอล เมทานอล ไฮโดรเจน มีเทน หรือเป็นไปได้ที่จะพัฒนากระบวนการทางชีวภาพอย่างต่อเนื่องที่ผลิต เช่น จำนวนมากของไฮโดรเจนใน 2002, J. Craig Venter ก่อตั้งสถาบันสำหรับชีวภาพพลังงานทางเลือก (IBEA), สถาบันวิจัยไม่สำหรับกำไรที่อยู่ในร็อควิลล์ แมริแลนด์ เพื่อค้นหาวิธีใช้ genomic พันธุวิศวกรรมและความรู้วิธีการเพิ่มสิ่งมีชีวิตชีวภาพ สำหรับการผลิตที่มีประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงทางเลือก และคาร์บอน sequestration IBEA ยังเป็นกิจการขนาดใหญ่ genomic ลำดับของประชากรจุลินทรีย์สิ่งแวดล้อมเพื่อค้นพบสิ่งมีชีวิตใหม่ที่อาจเป็นค่า sequestration คาร์บอนหรือเชื้อเพลิงสังเคราะห์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

โซลูชั่นเพื่อทดแทนพลังงานชีวภาพผู้เขียน
o : แฮมิลตันสมิธ , โรเบิร์ตฟรีดแมน และ เจ. เครก เวนเตอร์
ทางชีววิทยาระบบอาจจะออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการส่วนใหญ่ของพลังงานของเรา

ถึงแม้ว่าระบบชีวภาพมีส่วนร่วมน้อยมาก ความต้องการพลังงานของสหรัฐอเมริกาในปัจจุบัน พวกเขามีความสามารถของผลกระทบมากขนาดใหญ่บรรยากาศออกซิเจนของเราทันสมัยถูกสร้างขึ้น 3 ล้านปีก่อนโดยการสังเคราะห์แสงที่มี . เชื้อเพลิงฟอสซิลของเราจะได้มาจากพลังงานเคมีที่สะสมมาหลายล้านปี โดยกระบวนการสังเคราะห์แสงและชีวเคมีที่แปลงพลังงานแสงเป็น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมัน การเก็บรักษาทางชีวภาพแบบใช้พลังงานแสง

วันนี้พืชหรือผลิตประมาณ 120 ล้านเมตริกตันของมวลชีวภาพ ( น้ำหนักแห้ง ) 1 ทั่วโลกในแต่ละปี ( IPCC , 2001 ) พลังงานชีวมวลนี้รวมประมาณ 2400 quads2 ( 1 quad = ตกลงบีทียู ) ที่ทันสมัยของประเทศ แต่อาศัยอย่างกว้างขวางในเชื้อเพลิงฟอสซิลมากกว่าชีวมวลเพื่อใช้เป็นพลังงานของพวกเขา ในปี 2001 , โลกการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลรวมทั้งสิ้นประมาณ 315 quads ,ประมาณหนึ่งในสี่ของที่บริโภคในประเทศสหรัฐอเมริกา ( BP , 2002 ) .

ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติและปิโตรเลียมพบประมาณร้อยละ 85 ของความต้องการพลังงานของเศรษฐกิจสหรัฐฯในปี 2001 ( EIA , 2001 ) 3 . อับ , การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้ยังออกมาขนาดใหญ่ปริมาณของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ -- ใกล้ 1.6 พันล้านตันของคาร์บอน นอกจากนี้ปิด 25 ล่ามของปิโตรเลียม จะต้องนำเข้า ที่เหลือ 15% ของความต้องการพลังงานของสหรัฐฯ ถูกพบโดยแหล่งคาร์บอนฟรี ( ไฟฟ้านิวเคลียร์และพลังงานปกติ ) และแหล่งคาร์บอนที่เป็นกลาง ( ชีวมวล ) พลังงานชีวมวลเป็นคาร์บอนที่เป็นกลาง คือ แม้ว่าอาจจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศปริมาณที่ปล่อยออกมาเป็นเหมือนยอดออกเพื่อสร้างมวลชีวภาพในสถานที่แรก ชีวมวลคาร์บอนเป็นกลาง มีประมาณร้อยละ 3 ( 3 quads ) ความต้องการของสหรัฐฯ ส่วนใหญ่มาจากการเผาไหม้ไม้ และขยะ ประมาณ 0.15 ล่ามของข้าวโพดเป็นหลัก ซึ่งเอทานอลผสมในน้ำมันเบนซิน แต่ศักยภาพพลังงานชีวมวลมีขนาดใหญ่มาก

คำถามนั้นเป็นเท่าไร และในสิ่งที่วิธีที่ระบบชีวภาพอาจตอบสนองมากกว่าส่วนหนึ่งของความต้องการพลังงานของเรา เราควรจะเพียงแค่เผาชีวมวลมากขึ้น หรือเราควรจะแปลงเป็นเชื้อเพลิง เช่น เอทานอล เมทานอล , ไฮโดรเจน , มีเทน หรือ ? หรือมันเป็นไปได้ที่จะพัฒนาอย่างต่อเนื่องกระบวนการทางชีวภาพที่ผลิต ตัวอย่างเช่น จำนวนมากของไฮโดรเจน ?

ใน 2002 Jเครก เวนเตอร์ก่อตั้งสถาบันทางเลือกพลังงานชีวภาพ ( ibea ) , สถาบันการวิจัยที่ไม่หวังผลกำไรที่ตั้งอยู่ในร็อกวิลล์ , แมรี่แลนด์ เพื่อแสวงหาวิธีการที่จะใช้ประโยชน์จากความรู้ที่มีและวิธีการทางพันธุวิศวกรรมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและการกักเก็บคาร์บอน .ibea ยังเป็นกิจการขนาดใหญ่ลำดับจีโนมของประชากรจุลินทรีย์สิ่งแวดล้อมการค้นพบสิ่งมีชีวิตใหม่ที่อาจจะมีมูลค่าการสะสมคาร์บอน หรือสังเคราะห์เชื้อเพลิง