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瑞典正颳起「地底農場」旋風:不僅無須支付一毛租金,還創造良好的封閉循環系統

編譯:郭潔鈴

在瑞典斯德哥爾摩一棟 26 層高的摩天大樓底下,有個曾是報紙檔案室的儲藏空間,將搖身一變成為農場。由於此農場獨特的營運模式,在這裡耕種的都市農夫們,完全不需要支付任何一毛租金,因為農場產生的熱能已足以付清金額。

即將於 2018 年初開始營運的 Plantagon 地底農場,就像其他室內農場一樣,會在大樓中以 LED 照明來種植植物。但是 Plantagon 不同之處在於,原本房間中因照明而產生的熱氣,通常會被排出房間以防植物過熱,但 Plantagon 卻直接將熱氣蒐集起來,存於大樓的熱能存儲系統中,可協助辦公大樓裡的人們在寒冬保持溫暖。

這套地底農場蒐集熱能的方法為,利用通過 LED 燈上方的水管,將熱能保存在水中,再引至熱泵系統。這套熱能儲存系統將讓大樓每年省下 70 萬千瓦小時的能量,相當於節省了 3 倍地下室的租金。此外,辦公室中製造的二氧化碳,也會被排至農場中,並將農場蔬果產生的新鮮氧氣送回給上班族。

「大樓業者同意讓我們免繳租金 3 年,所以我們目前不需為這間地下室付任何一毛瑞典克朗,」Plantagon 的共同創辦人 Hans Hassle 表示,「對於都市農夫來說,如果你真的想在都市中種植蔬果,必須找到新穎的商業模式,才能使產出的食物不那麼昂貴。」(同場加映:丹麥團隊 SPACE 10 公開設計圖:讓民眾在都市中蓋起「小綠洲」自耕自食

這間公司計劃直接將蔬果賣給同棟大樓的上班族,以及當中的 2 間餐廳;還有約 1/3 的產量將售給鄰近的雜貨店,運送過程之近,毋須消耗任何石油燃料;另外 1/3 產量則將於建築內的商店販售。

「在瑞典,人們比起有機食物,對在地生長的食物有更高的興趣,」Hassle 表示,「人們通常會想知道食物從何而來。」

Hassle 補充道,如果一顆有機萵苣從上百英里、甚至上千英里之遠的地方運送至商店,那麼它的環境足跡可能比在當地室內農場所生產的萵苣還高。

Plantagon 公司計劃於未來 3 年內在斯德哥爾摩開設 10 間地底農場,將從已裝設地下熱泵系統的大樓開始著手。籌備團隊也正與當地能源公司討論,將剩餘的熱能販售給區域內其他大樓的可能性。

在距離斯德哥爾摩兩小時車程的都市 Linköping,這間公司正計劃將地底農場擴大規模,轉為 16 層樓高的「植物摩天大樓」。除了整棟大樓將生產蔬果之外,還有 2/3 的空間將出租做辦公室使用,以維持營運穩定。這項計畫預計將於 2020 年或 2021 年實踐。

Plantagon 另外一個類似的室內農場計畫,也將於新加坡執行。在這個缺乏耕種土地的國家,大部分的農作物皆從鄰近國家進口,像是馬來西亞,而當馬來西亞等國可灌溉的土地越來越少、人口卻越來越多時,新加坡開始對能於自身國土內種植食物的 Plantagon 都市農場產生興趣。同樣地,在中國某些難以取得足夠食物的城市,也開始與 Plantagon 洽談合作。

這間公司正在眾籌平台 FundedByMe 募集資金,來建造第一座農場。Hassle 希望這項計畫能盡可能地讓更多人參與,原因不只是因為財務上的因素,更因為他相信每一位市民都需要積極地成為都市農業的股東。(同場加映:這家新創打造「都市農場組合包」,讓造農場跟組IKEA家具一樣簡單

「對我們來說,食物生產和經營其他事業不同,食物就像水,屬於人權的一部分,」Hassle 表示,「因此我們有更大的社會責任,以及對環境的責任,這也是我們積極邀請人們擁有部份股權的原因,因為每個人都應該有所貢獻。」

核稿編輯:金靖恩

參考資料
This Underground Urban Farm Also Heats The Building Above It

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用汗發電!生物電池結合穿戴式裝置 ,未來用衣服就能隨時為電子用品充電

2018.01.11
合作轉載

環境資訊中心/姜唯編譯(2018 年 1 月 2 日)

未來人們有機會用衣服幫各種隨身電子用品充電。紐約州立大學賓漢頓分校的研究團隊開發出一種以織品為基礎、靠細菌發電的「紡織生物電池」,可以與穿戴式電子設備整合,重複拉扯和扭轉測試時仍可展現穩定的發電能力。

研究主持人賓漢頓分校電機系助理教授 Seokheun Choi 表示,這種可伸縮、可扭轉的動力裝置可以為紡織生物電池建立一個標準化的平台,「市場迫切需要可彈性伸縮、可輕鬆與各種環境整合以收集即時訊息的電子設備。這些電子設備必須能在複雜和不規則形狀的基板上可靠運作,包括移動中的身體部位或器官。」

「我們認為可彈性伸縮的小型生物電池是真正實用的能源技術,因為它們永續、可再生且環保。」Choi 說。

人體的汗水可以作為細菌的燃料,讓織品生物電池中的微生物燃料單電池可以長時間運作。Choi 說,與傳統的電池和其他酵素燃料電池相比,微生物燃料電池更適合用於穿戴電子產品,因為用整個微生物細胞當作生物催化劑可以提供穩定的酵素反應和較長的使用壽命。

今年 3 月(編按:2017 年),Choi 和他的團隊創造出第一個微型自給自足單電池,透過兩種細菌的共生連續發電了13天。「這個利用協同作用發電的概念並不新鮮。不過開發上仍處於初始階段。」Choi 說。

研究人員在一個大約 1/5 茶匙大小的培養室中放置光營和異營細菌的混合培養物。光營細菌利用陽光、二氧化碳和水來製造能量,而異營細菌必須以有機物或光營菌為食。

當培養室暴露在陽光下時,研究人員將作用最初期的「食物」加入培養室中以刺激異營細菌的生長。通過細胞呼吸,異營細菌產生二氧化碳廢物,啟動光養菌的共生循環。

建立起共生週期後,研究人員不再為異營菌添加額外的食物來源,並且會有足夠的光營菌來維持異營菌的代謝過程。

這些代謝過程產生了每平方公分 8 微安培的電流,並持續 13 天。這個功率是光營菌產生單獨產生的電流的約 70 倍。

「以異營菌為基礎的燃料電池能產生更高的功率,而光合微生物燃料電池提供自我維持能力。這是目前為止最兩全其美的組合。」Choi 說。

這種微生物燃料電池可運用於偏遠地區或危險場所的低功耗裝置(如健康監測器和基礎設施診斷傳感器)。

這項研究發表於《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)期刊

Wearable Bio-batteries Use Bacteria to Generate Power
BINGHAMTON, New York, December 7, 2017 (ENS)

In the future, people could wear garments that incorporate power-generating bacteria to support electronic devices. A textile-based, bacteria-powered bio-battery that can be integrated into wearable electronics has been created by a research team at Binghamton University, State University of New York.

Led by Binghamton University Electrical and Computer Science Assistant Professor Seokheun Choi, the team has developed a textile-based bio-battery that exhibits stable electricity-generating capability when tested under repeated stretching and twisting cycles.

Choi said that this stretchable, twistable power device could establish a standardized platform for textile-based bio-batteries and could be integrated into wearable electronics in the future.

“There is a clear and pressing need for flexible and stretchable electronics that can be easily integrated with a wide range of surroundings to collect real-time information,” said Choi.

“Those electronics must perform reliably even while intimately used on substrates with complex and curvilinear shapes, like moving body parts or organs,” he said.

“We considered a flexible, stretchable, miniaturized bio-battery as a truly useful energy technology because of their sustainable, renewable and eco-friendly capabilities,” said Choi.

Sweat generated from the human body can act as a fuel to support bacterial viability, providing the long-term operation of the microbial fuel cells that make up the fabric bio-battery.

Compared to traditional batteries and other enzymatic fuel cells, microbial fuel cells can be the most suitable power source for wearable electronics because using whole microbial cells as a biocatalyst provides stable enzymatic reactions and a long lifetime, said Choi.

In March, Choi and his team published a paper on their creation of the first micro-scale self-sustaining cell, which generated power for 13 straight days through the symbiotic interactions of two types of bacteria.

“This concept of creating electricity through synergistic cooperation is not new. However, much of this work is still in its nascent stages,” said Choi.

In a cell chamber about one-fifth the size of a teaspoon, researchers placed a mixed culture of phototrophic and heterotrophic bacteria.

Phototrophic bacteria use sunlight, carbon dioxide, and water to make their own energy, while heterotrophic bacteria must feed on provided organic matter or phototrophic bacteria to survive.

While the cell was exposed to sunlight, an initial dose of “food” was added to the chamber to stimulate growth of the heterotrophic bacteria. Through cellular respiration, the heterotrophic bacteria produced carbon dioxide waste, which was used by the phototrophic bacteria to kickstart the symbiotic cycle.

After that cycle was established, researchers stopped adding additional food sources for the heterophic bacteria, and there were enough phototrophic bacteria to sustain the metabolic processes of the heterophic bacteria.

Those metabolic processes generated an electrical current – eight microamps per square centimeter of cell – for 13 straight days. The power was about 70 times greater than current produced by phototrophic bacteria alone.

“Heterotrophic bacteria-based fuel cells generate higher power, while photosynthetic microbial fuel cells provide self-sustainability. This is the best of both worlds, thus far,” said Choi.

These microbial fuel cells could be used to provide power in remote or dangerous locations for low-power items such as health monitors and infrastructure diagnostic sensors.

全文及圖片詳見:ENS

全文轉載自環境資訊中心,原文標題:生物電池結合穿戴式裝置 你的汗水就是發電來源

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