在未来的某一天，太平洋可能成为绵延数公里的海藻养殖场的所在地，这些养殖场由潜艇无人机照料，等待转化为燃料。这是海洋生物能源公司的愿景，这是一家由高级研究计划局能源部 (ARPA-E) 支持的初创公司。这家美国政府机构正在资助该公司以及一些相关项目，因为它认为公海是可再生生物能源的新型且可能更好的来源，而这片资源在很大程度上尚未开发。
目前，美国能源总消耗量中约有5%来自生物质，例如玉米和木材，这些生物质是可再生的，并且在生长过程中通过光合作用吸收大气中的二氧化碳。许多专家预计，由于生物能源的灵活性，这一比例将继续上升。例如，它可以为航空和其他难以电气化的运输方式提供燃料。ARPA-E 的项目主管 Marc von Keitz 表示，为了实现美国经济的重大脱碳，许多分析表明生物能源需要占该国能源来源的 20% 到 25%。
美国目前生物能源的选择主要以玉米乙醇为主。但是生产玉米乙醇需要大量的土地、化肥和淡水，这会造成其他污染问题并占用有限的资源。正如 von Keitz 所说，“我们如何在不损害人口需求和增加粮食生产的情况下[实现这些生物能源目标]？” 这就是海藻可能发挥作用的地方：它不需要任何这些资源，并且可以利用广阔的公海潜力。“海洋是我们不常用于耕种的空间，”von Keitz 说。海藻，也称为大型藻类，一旦收获，就可以通过不同的化学过程转化为各种形式的能源，例如沼气和乙醇。然而，要使海藻生物能源成为大规模的选择，还需要克服几个障碍。并非所有人都认为这是一个好主意，因为他们担心可能对生态产生影响，以及气候效益未经证实。
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海洋养殖
各个国家的人们，尤其是在亚洲，长期以来一直在养殖海藻，但规模相对较小，主要用于食用。为了使源自大型藻类的生物能源成为主流，研究人员和公司需要具有成本效益的方法将海藻转化为可用于商业用途的燃料。他们还需要创造技术和方法，以便在远离海洋的广阔海域大规模养殖大型藻类，那里的条件（例如风暴驱动的波浪）可能非常恶劣。如此偏远的位置也意味着这些养殖场可能需要自主运行或在极少的人员 присутствии 的情况下才能高效运行。
ARPA-E 是能源部的一个机构，旨在支持新型能源技术的研究和开发，它认为这些问题是可以解决的。它有一个名为 MARINER 的专门计划，用于资助正在研究启动新的海藻能源产业所需的各种组件的项目：用于栽培和收获、运输、选择性育种等的技术和系统。例如，MARINER 包括一个针对水生监测项目的特定类别——海藻养殖场可以配备小型水下无人机，这些无人机配备传感器以跟踪生长情况并检测损害。另一项事业涉及一种被称为“海洋拖拉机”的自主拖船，它可以运输物资或运回收获的海藻。
海洋生物能源公司正在开展 ARPA-E 的一个项目，该项目旨在在太平洋中部建立大型海藻养殖场。该项目将尝试解决大型藻类养殖概念中的一个关键问题：公海的顶层阳光充足但营养物质很少，而深层营养物质丰富但没有阳光。由于这种安排，大多数海藻无法在那遥远的地方自行生长。海洋生物能源公司认为它已经找到了解决方案：它将尝试在连接到潜艇无人机的养殖场中养殖海藻。
每个养殖场将跨越几公顷，并将由成排的海藻组成，其中散布着浮标。无人机将在夜间将养殖场拖到水下以获取养分，在暴风雨期间或船只经过时也会这样做。每隔几个月，这些无人机就会将整个养殖场拖到收割地点。 无人机本身将依靠太阳能电池板的能量运行。
海洋生物能源公司的联合创始人兼总裁 Cindy Wilcox 设想在海洋中部署足够多的海藻养殖场，以提供大量的能源。她说：“要取代目前美国使用的 10% 的液体石油燃料，我们需要拥有大约犹他州大小的耕种面积。太平洋有 705 个犹他州的容身之地。”
该公司才刚刚开始测试其想法。海洋生物能源公司与南加州大学的一个研究团队合作，去年进行了首次试验，以观察巨型海带Macrocystis pyrifera在水柱中上下拉动时的生长情况。在加利福尼亚州卡塔利娜岛海岸附近，研究人员将大约 30 株试验海带附着在一个锚定的浮标系统上。他们使用太阳能绞盘升降一个吊杆，该吊杆在夜间将附着的海带 погружать 到 80 米的深度，并在白天将它们重新浮出水面。初步结果令人鼓舞：深度循环的海带比保持在单一深度的对照组生长得更好。海洋生物能源公司和研究人员计划进行另一项类似的实验，暂定于 4 月初开始。
未知的后果
一些专家似乎对 ARPA-E 的计划持谨慎但又充满希望的态度。英格兰杜伦大学能源研究所的海藻生物能源专家 John Bothwell 说：“这是一个令人兴奋的项目。它非常雄心勃勃，我认为这绝对是下一步合乎逻辑的举措。”他没有参与 ARPA-E 的工作。
然而，其他人对大型藻类生物能源表示怀疑，并指出大规模海藻养殖场可能会对海洋生态系统产生意想不到的影响。密歇根大学能源研究所的研究教授 John DeCicco 说：“破坏陆地或海洋的自然（或人类）食物链都会产生巨大的连锁反应。”他研究生物燃料和其他能源问题，也没有参与 ARPA-E 计划。Wilcox 就此表示，“我不确定我们是否已经知道潜在的生态后果是什么。现在说可能还为时过早。” Von Keitz 指出，一个可能的危险是海藻养殖场可能有松弛的绳索，这些绳索会缠住海洋动物。但他指出，MARINER 计划要求其项目创建将这种风险降至最低的设计。例如，von Keitz 表示，该计划的一些团队正在考虑采用包含玻璃纤维等材料的绳索，这些绳索不会以导致动物被缠绕的方式弯曲。
生物能源潜在的气候效益也存在争议，并且可能难以计算海藻的气候效益。ARPA-E 的目标是大型藻类生物能源的减排量与陆基生物燃料的减排量相同或更好——这意味着碳足迹不到汽油的一半。这一目标背后的想法是，即使海藻燃烧时会释放碳，这些排放也只是大型藻类在几个月前生长时捕获的碳。不会像化石燃料那样向大气中释放新的碳，尽管海藻的生产和转化为生物能源仍然需要一些能量。Von Keitz 补充说，如果在海藻燃烧时捕获并储存排放物，那将对气候更有利。
然而，DeCicco 说，大型藻类养殖可能会以我们意想不到的方式影响海洋中的碳动态——这可能对气候不利。他说：“即使不是完全不可能，也很难以任何合理的科学确定性来确定这些碳连锁反应对大气有净效益。” DeCicco 指出，行业和研究人员需要良好的数据（而不仅仅是建模）来证明大型藻类生物能源将有助于气候，而且很难获得足够准确的关于该问题的信息。Von Keitz 不同意这种观点。他说，他没有看到证据表明大规模海藻养殖会以损害气候的方式扰乱碳循环。
一些专家表示，尽管存在未知数，但仅仅是降低碳排放的可能性就使得海藻生物能源值得探索。弗吉尼亚大学工程系统与环境副教授 Andres Clarens 说：“我们面临一个大问题：气候变化。”他没有参与 ARPA-E 项目。“我不认为有什么灵丹妙药，也不认为大型藻类会[成为]拯救我们的东西。但它可能是解决方案的一部分。”