文/龍菲平（國投生物科技投資有限公司）

生態(tài)城市是一種盡量降低對能源、水或食物等的需求量，也盡可能降低廢熱、二氧化碳、甲烷與廢水的排放的城市模型。為了減輕環(huán)境壓力，很多城市做出了諸多嘗試，如增加綠植面積，增加二氧化碳的消耗量；減少能源消耗，減少二氧化碳排放，倡議綠色出行，盡量選用近郊農(nóng)產(chǎn)品等；廢物資源化利用，廢水養(yǎng)殖，垃圾回用等。

在全球致力于研究生態(tài)城市建設(shè)的可行方案時，藻類越來越受到關(guān)注。藻類是地球上最古老的低等植物，至今已經(jīng)存在幾十億年，它們廣泛分布在海洋、湖泊、陸地上，甚至沙漠、火山、冰川等極端地質(zhì)環(huán)境中也能發(fā)現(xiàn)它們的身影。它們是光合作用的主力軍，提供地球上一半的氧氣量，微藻也是廢水中氮磷的吸收者，自然界經(jīng)常出現(xiàn)的水華現(xiàn)象就是因?yàn)樗|(zhì)污染后，氮磷含量高，引發(fā)了藻類的爆發(fā)，水華的出現(xiàn)意味著水質(zhì)發(fā)生了污染。

微藻具有的吸收二氧化碳和氮磷后快速生長、儲備能源與生物質(zhì)的特性，與生態(tài)城市設(shè)計中減少碳排放和能源消耗的目的極為契合，給予了科學(xué)家和建筑設(shè)計師新的靈感。

1 建筑設(shè)計

2013年德國漢堡建造了一座名為BIQ的藻類外墻建筑，設(shè)計師首次采用玻璃材料的藻類培養(yǎng)器為外墻，藻類利用陽光和二氧化碳進(jìn)行生長，然后被收獲，輸送到沼氣工廠中發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣提供能源，給建筑物發(fā)電和供熱。建筑表面的藻類墻還具備遮陰和隔熱的作用（見圖1、圖 2）。

圖1 德國BIQ大樓

圖2 BIQ大樓的玻璃材質(zhì)的藻類培養(yǎng)器

哥本哈根未來生活實(shí)驗(yàn)室建造了一個穹頂狀的藻類食品生產(chǎn)大樓，高4米，藻類利用太陽能為動力，吸收二氧化碳釋放氧氣，并持續(xù)地生產(chǎn)生物質(zhì)提供食物，藻類穹頂可適用于任何地方，而且環(huán)境友好（見圖3、圖 4）。

圖3 哥本哈根的穹頂狀藻類食品生產(chǎn)大樓

圖4 藻類大樓生產(chǎn)的藻類食物

倫敦的設(shè)計師與海洋生物學(xué)家和藻類農(nóng)場主合作，展示了一個城市藻類農(nóng)場原型，將藻類與人們居住和工作的建筑相結(jié)合。在房間的天花板上懸掛著輕質(zhì)玻璃管，通過水泵將二氧化碳輸送到玻璃管中，供藻類生長，然后收獲并轉(zhuǎn)化為食物或能源（見圖5）。

圖5 倫敦設(shè)計師建造的室內(nèi)藻類工廠

設(shè)計師們提出了形態(tài)多樣的建筑設(shè)想，力圖實(shí)現(xiàn)建筑物本身的能源、食物、空氣的生態(tài)平衡，這些嘗試還在繼續(xù)。

波士頓建筑師們?yōu)榉屏謴V場設(shè)計了生態(tài)艙，自循環(huán)的模塊化藻類生物反應(yīng)器。生態(tài)艙是一個垂直藻類生物反應(yīng)器，采用公共場所用定制的預(yù)制模塊建造（見圖6）。這些生物艙生產(chǎn)藻類生物質(zhì)作為生物燃料來源，并減少二氧化碳。

圖6 波士頓的藻類生態(tài)艙

設(shè)計師亞當(dāng)·米克羅西設(shè)計小球藻館是一個未來派的籃形氧吧，利用藻類的凈化能力將二氧化碳從空氣中吸出，并用氧氣使其煥發(fā)活力。這個建筑是用成型的山毛櫸木建造的，里面有活的藻類，它們被泵入旋渦狀的“藻類噴泉”中的豆莢的核心和外部。人們將在這里體驗(yàn)與藻類的共生關(guān)系，分享藻類產(chǎn)生的氧氣（見圖7）。

圖7 亞當(dāng)·米克羅西設(shè)計小球藻館

總而言之，藻類對于生態(tài)城市建筑的益處可以歸納為：環(huán)境友好、減少碳排放以及供給能源和食物，藻類可能成為未來設(shè)計師的一個選擇，將其融入到無碳建筑中，以實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)境的可持續(xù)性。

2 城市污水處理

城市污水是影響城市生態(tài)環(huán)境的主要原因之一，污水處理的傳統(tǒng)方法是物理法與生物法、化學(xué)法結(jié)合，將污染物質(zhì)去除，但并未將其中的資源重新利用。利用藻類處理廢水有許多優(yōu)點(diǎn)，藻類很容易獲得，適應(yīng)性極強(qiáng)，能夠吸收利用污水中的氮磷，而且產(chǎn)生的藻類生物質(zhì)可以用于能源或化工產(chǎn)品。

圖8 愛荷華州立大學(xué)研究人員開發(fā)的廢水處理系統(tǒng)

愛荷華州立大學(xué)開發(fā)了一套藻類生物膜處理技術(shù)，在垂直傳送帶上生長藻類，傳送帶在廢水中進(jìn)出時，氮和磷從廢水轉(zhuǎn)移到藻類，與細(xì)菌的處理方法相比，其資源的可循環(huán)利用性和可持續(xù)性更好（見圖8）。

猶他州立大學(xué)可持續(xù)廢物生物制品工程中心與企業(yè)合作開發(fā)從城市污水中收集藻類的工藝，并將其轉(zhuǎn)化為能源或飼料。這個項目利用猶他州洛根市污水處理工廠的池塘瀉湖提供污水來源，預(yù)計利用該廠的污水在4月至10月期間每天可產(chǎn)生27t干重的藻類（見圖9）。

圖9 猶他州立大學(xué)開發(fā)的開放式污水處理系統(tǒng)

全球藻類科學(xué)家、建筑設(shè)計師和環(huán)保研究者還在為構(gòu)造可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)城市設(shè)想更多的可能，也許終有一天，我們可以居住在一個充滿未來設(shè)計感的藻類建筑里，這些藻類為我們提供氧氣和食物，循環(huán)處理生活污水，提供熱能和電源，藻類將為我們搭建起新型生態(tài)城市模型（見圖10）。

圖10 充滿未來設(shè)計感的藻類建筑設(shè)計圖