前瞻技術脈動：環境永續（202430）
科技產業資訊室(iKnow) - 前瞻技術脈動：環境永續（202430） 發表於 2024年11月15日
圖、前瞻技術脈動：環境永續（202430）
微生物可以為綠色生物製造帶來巨大好處
減少藥物與化學品製造過程中的溫室氣體排放，利用細菌生產新的天然碳基產品。使用細菌將天然酶促反應與稱為“卡賓轉移反應”的新自然反應相結合。這項工作有助於減少工業排放，因為它為通常依賴化石燃料的化學製造過程提供了可持續的替代方案。在細菌細胞內合成這種反應中的所有東西 - 從天然酶到卡賓，需要添加的只是糖，其餘的由細胞完成。用天然產物代替了昂貴的化學反應物，這些天然產物可以由細菌鏈黴菌的工程菌株產生。由於細菌使用糖通過細胞代謝產生化學產物，這項工作能夠在沒有化學合成中通常使用的有毒溶劑或有毒氣體的情況下進行卡賓化學。這種生物過程比今天合成化學物質的方式更環保。
參考資料：Tiny microbes could brew big benefits for green biomanufacturing. Science Daily. 2023/05/08.
研究發現格陵蘭島冰層快速融化的原因
在過去幾十年裡，格陵蘭冰蓋向海洋流失了數十億噸冰，但實際作用的機制並不清楚。對格陵蘭島西北部的彼得曼冰川進行研究時，研究人員發現了一種以前看不見的冰與海洋相互作用的方式。冰川學家表示，他們的發現可能意味著氣候界一直大大低估了極地冰層退化導致的未來海平面上升的幅度。
暴露在海水中會使冰川前緣的冰劇烈融化，並削弱冰川在地面上移動的阻力，導致冰更快地滑向大海。彼得曼冰川的接地線(冰海交界處)在 2016 年至 2022 年期間後退近 4 公里(2.5 英里)，溫暖的海水在冰川底部形成了一個 670 英尺高的空洞，這個空洞在整個 2022 年都留在那裡。這些冰海相互作用使冰川對海洋變暖更加敏感，預期可能作用在格陵蘭島北部的大部分地區和南極洲的冰川，可能導致海平面上升的預測增加200%。該研究發表於Proceedings of the National Academy of Sciences。
參考資料：Researchers discover a cause of rapid ice melting in Greenland. ScienceDaily. 2023/05/08.
哪些歐洲國家贏得了熱泵競賽？
熱泵使用可從空氣、水或地面獲取的能量來提供加熱和冷卻，且在極端溫度下也能正常工作，安裝後可大幅減少能源使用支出。
德國4100萬戶家庭中約有一半目前依靠燃氣供暖，另外四分之一仰賴石油供暖。為了鼓勵房主減少供暖的碳排放，德國於2023年1月推出了補助計畫，為購買和安裝熱泵的成本提供高達40%的補助。從2024年起，德國安裝的每個新供暖系統都必須使用65%的再生能源。由國際能源署的統計可知，挪威60%的建築物都安裝了熱泵，緊隨其後的是瑞典43%和芬蘭41%。在德國，這個數字略高於4%，而在英國僅為1%。再者，因德國是歐洲房屋擁有率最低的國家之一，所以房東和房屋管理公司將有責任升級供暖系統，來為該國約4000萬租戶提供服務。綜整而言，補助計畫刺激購置意願，但也促使供暖系統將在供應、安裝人員培訓和成本等方面遭遇需求上升的挑戰，對期望減碳達標的德國而言，仍需持續努力。
參考資料：Which European nations are winning the heat pump race? BBC News. 2023/05/13.
機器學習模型可以更準確地預測洋流
更準確的預測洋流，便能更準確地預測天氣，估計石油洩漏後的擴散方式，或測量海洋中的能量轉移，結合機器學習的新模型比傳統模型做出更準確的預測洋流。該模型結合了流體動力學知識，以更好地反映洋流中的物理現象。研究人員建立了一個新模型，該模型使用所謂的亥姆霍茲分解來準確表示流體動力學原理。該方法通過將洋流分解為渦度分量（捕捉旋轉運動）和散度分量（捕捉水的上升或下沉）來模擬洋流。通過這種方式，他們為模型提供了一些基本的物理知識，可以用來做出更準確的預測。這個新模型使用與舊模型相同的數據。雖然他們的方法計算量更大，但研究人員表明額外成本相對較小。研究人員還使用墨西哥灣釋放的真實浮標捕獲的數據測試了他們的模型。在每種情況下，與標準高斯過程和另一種使用神經網絡的機器學習方法相比，他們的方法在預測電流和識別分歧這兩項任務上都表現出卓越的性能。(1396字；圖1)
參考資料：Machine-learning model makes more accurate predictions about ocean currents. phys.org. 2023/05/17.
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