将受污染的水、化石燃料废气、阳光和喜热的绿色粘液放入一个金属盒子中，你会得到什么？如果这个盒子属于大卫·贝勒斯，你将得到纯氧、干净的水以及一种潜在的从大气中去除温室气体的方法。
俄亥俄大学俄亥俄煤炭研究中心主任贝勒斯认为，消除燃煤发电厂排放的二氧化碳最简单的方法是大自然的方式，即通过光合作用。但是，工业量的二氧化碳需要工业量的光合作用。因此，在能源部拨款的帮助下，贝勒斯提出了一个装满光合作用蓝藻（蓝绿藻）的可扩展盒子。
在贝勒斯的生物反应器中，藻类生长在 60 x 120 厘米的编织纤维膜上，类似于窗纱。毛细作用将水吸到藻类，管道则引入热烟道气。通过将蓝藻铺在膜上，“你可以获得很大的生长表面积，但不需要大量的水，”贝勒斯解释说。藻类利用可用的二氧化碳和水生长新的藻类，在此过程中释放氧气和水蒸气。这些生物体还会吸收氮氧化物和二氧化硫，这些物质会导致酸雨。
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由于烟道气和水以高达 55 摄氏度的温度进入生物反应器，贝勒斯需要一种耐寒的藻类。 “我们非常反对为这个项目进行基因操作，因为我们将产生如此大量的藻类，”他评论道。为了找到合适的细菌，贝勒斯联系了蒙大拿州立大学的微生物学家基思·库克西，他一直在研究黄石国家公园矿物温泉中发现的细菌。 “我们拿了一些大卫的膜屏，并将它们粘在黄石公园外的一条热流中，”库克西解释说。 “粘在膜上的任何细菌，我们都知道是个不错的选择。” 最好的候选者是一种新发现的嗜铁蓝藻，他暂时将其命名为嗜铁钩球藻。
为了在生物反应器内部传播一点阳光，贝勒斯求助于橡树岭国家实验室的科学家。他们开发了一种使用抛物面镜收集阳光并通过塑料光纤电缆传输阳光的系统。橡树岭系统通常用于提供办公室或工厂照明，经过改装后可使用“发光板”，即直接将阳光发射到生物反应器藻类屏幕上的丙烯酸塑料板。 “细菌只利用大约 10% 的全强度阳光，”橡树岭的邓肯·厄尔说。 “这使我们能够利用一平方米的阳光将其分散到 10 平方米的发光板上。”
一个大问题是如何处理生物反应器产生的大量藻类；如果嗜铁钩球藻释放到黄石公园之外，可能会构成入侵物种。 “这绝对是缺点之一，”贝勒斯承认。目前的计划是自动冲洗并收集多余的藻类，这些藻类可能用作燃料。
利用藻类光合作用来对抗污染的想法并不新鲜。位于马萨诸塞州剑桥市的 GreenFuel Technologies 公司一直在马萨诸塞理工学院一家燃气-石油 21 兆瓦发电厂的屋顶上测试 30 个生物反应器。它的方法也依赖于自然阳光，但有一个变化：GreenFuel 公司不是将阳光转移到藻类，而是将藻类在阳光下和阳光外旋转，这个过程称为光调制，GreenFuel 公司的联合创始人艾萨克·伯津解释说。然而，贝勒斯更喜欢他的光纤系统，因为它占用的“面积”较小，只需要十分之一的阳光。
目前，贝勒斯有一个原型机每分钟处理 140 立方米的烟道气，相当于 50 辆汽车或一座 3 兆瓦发电厂的排放量。如果使用田纳西河谷管理局发电厂的测试成功，贝勒斯希望到 2010 年能够运行一个全尺寸的生物反应器，其中 125 万平方米的藻类屏幕能够处理 10 兆瓦发电厂的输出。