土豆能源

用一個簡單的技巧，普通的土豆可以被變成電池。土豆是如此的廉價多產，且分布廣泛，而世界上又有那么多的地方依然沒有電能，土豆是否就是解決問題的關鍵？然而科學家發現，在現實世界推廣土豆電池比想象的更加困難。

水煮、燒烤、油炸？每個人都有自己喜歡的一款土豆菜肴。哈伊姆·拉賓諾維奇卻獨獨希望用土豆發電。

過去幾年，拉賓諾維奇和他在耶路撒冷希伯來大學的同事們一直在推廣“土豆能源”，試圖給那些未被電網覆蓋的邊遠地區送去電力。將土豆連接上幾塊金屬片、電線和LED燈泡，就可以為世界各地的窮鄉僻壤提供廉價的照明。他們還發現了一個簡單但聰明的方法，讓土豆能源變得更加高效。拉賓諾維奇宣稱：“一只普通土豆在水煮處理之后，足以讓LED燈為一個房間提供40天的照明。”這個點子聽上去也許很荒謬，但卻建立在堅實的科學基礎之上。然而，拉賓諾維奇和他領導的小組發現，要在現實世界中推廣土豆能源，遠遠比他們最初想象的更加困難。

土豆發電的原理

雖然拉賓諾維奇的團隊找到了增加土豆發電效率的方法，讓一只土豆能夠生產更多電能，但土豆發電的基本原理其實早在中學課本中介紹電池原理的章節中就已經提及。要用有機材料制作電池，你只需要兩塊金屬—一個充當正極（銅），一個充當負極（鋅）。土豆內所含的酸促使鋅和銅發生反應，鋅的電子被剝奪，流向銅，于是產生了電流。早在1780年，意大利生理學家路易吉·伽伐尼就發現了這一現象。他將兩塊金屬連接到一只青蛙的腿上，產生的電流導致青蛙的肌肉抽搐。在教導高中生電池原理時，土豆是最常使用的道具。然而，讓拉賓諾維奇感到驚訝的是，從未有人研究過將土豆用作能源的可能性。因此，2010年，他決定親自嘗試，并找到兩合作伙伴—加州大學伯克萊分校的博士生亞歷克斯·戈爾德伯格和鮑里斯·拉賓斯基。

“我們嘗試了20種不同品種的土豆，”戈爾德伯格解釋說，“重點是研究它們的內部阻力，從而幫助我了解有多少能量以熱的形式被浪費。”

他們發現，簡單地將土豆水煮8分鐘，可破壞土豆內部的有機組織，減少阻力，允許更加自由的電子運動—從而生產更多的電能。他們還嘗試將土豆切成4至5片，將銅片和鋅片夾在中間，制成電池組，從而增大發電量。戈爾德伯格說，“我們發現，我們可以將電能的產量增加10倍，由于成本的大幅削減，這個效率已經頗具經濟前景。”

“雖然只是低壓電能，”拉賓諾維奇說，“但足以制造一節電池，在沒有連接電網的地方用于給手機或筆記本電腦充電。”

2010年，全世界的土豆產量達到驚人的324181889噸。在世界130個國家，土豆都是頭號非谷物類糧食，是數十億人的主要淀粉來源。它們價格低廉，容易儲存，可存放很長時間。全球12億人生活在沒有電網的地方，一個簡單的土豆就可以解決電力問題—至少這是研究者們的美好理想。“我們以為公益組織會感興趣，”拉賓諾維奇說，“我們以為印度的政客們會向窮人發放印有他們名字的土豆電池。每個土豆電池的價格還不到1美元。”

復雜的土豆

然而，他們的實驗過去3年了，為什么政府、公司、慈善組織還沒有爭相把土豆電池推廣到世界各地？拉賓諾維奇推測，“簡單的答案是，他們甚至不知道它的存在。”然而，真相可能要復雜得多。

第一個問題是，將食物用做能源。聯合國糧農組織的高級自然資源官員奧利維耶·杜波伊斯說，用食物生產能源—比如用甘蔗生產生物燃料—必須避免消耗食物儲備，避免和農民競爭。

“首先，你需要了解，是否有足夠的土豆用于食用？其次，此舉是否會損害靠銷售土豆為生的農民的利益？”他解釋說，“如果土豆足夠食用，不會危及土豆農的利益，還有剩余土豆，那么才需要考慮下一個問題—它真的管用嗎？”

在肯尼亞之類的國家，土豆是僅次于玉米的第二大糧食來源。內羅畢國際土豆中心的首席科學家埃爾瑪·舒爾特·戈爾德曼說，2013年，小型農場生產了約1000萬噸土豆，然而，其中約10%-20%由于缺乏銷售市場和糟糕的儲藏條件等問題而腐爛浪費。這些浪費掉的土豆完全可以被用作電池。

其他地方的情況又不盡相同。比如在斯里蘭卡，當地出產的土豆稀少，價格昂貴。因此，不久前，卡拉尼亞大學的一隊科學家決定嘗試用一種更常見的野生作物—芭蕉—取代土豆。物理學家K·D·加亞蘇里亞和他領導的小組發現，水煮同樣有助提高芭蕉的發電效率—效果最好的方法是在水煮之后將芭蕉切片。他們發現，水煮之后，一只芭蕉提供的電能可供一個LED燈泡照明500小時。加亞蘇里亞說，“我認為，土豆的電流更穩定一些，但芭蕉在我們這里卻是免費的，經常被扔掉。”

雖然如此，依然有人懷疑土豆電能的可行性。“在現實生活中，土豆電池和你在商店購買的普通電池本質上是一樣的，”馬薩諸塞大學的德里克·洛夫利說，“它只是采用了不同的媒介。”鋅并非什么昂貴的金屬，在大多數的發展中國家，它的價格相當便宜。加亞蘇里亞爭辯說，不管怎么說，土豆（芭蕉）電池依然比煤油燈便宜高效。一個鋅電極可持續使用5個月，而價格僅相當于1升煤油。當然你還可以選擇其他在當地更廉價的金屬，比如鎂或鐵。

然而，土豆倡導者們還必須克服其他的困難：消費者對土豆的看法。比較太陽能之類的現代技術，土豆無論怎么看都不像是誘人的能源。創建“1度太陽能”公司，專門在肯尼亞銷售微型太陽能發電系統的高拉夫·曼昌達說，人們選擇購買他們的產品并不僅僅因為效率和價格：“他們終究是消費者，必須看到產品的價值，不僅看中它的功能，也要考慮地位和面子問題。”歸根結底，很多人會認為土豆電池太簡陋，太土氣，不值得向鄰居炫耀。

然而，這一切都無法否定，土豆電池確實管用，而且價格便宜。土豆電能的倡導者們無疑會繼續奮斗下去。