Водорасли, следващите революция

Водорасли, следващите революция
Игнорирани още потенциално играчи в биоенергия срещу храна игра.

Рикардо Radulovich

Климатичните промени и биоенергия земеделието и фотосинтезата са поставени обратно в главната сцена. Освен възможности, изглеждаща като някой крем отгоре на обаятелен и субсидиран пазар, много въпроси остават без отговор. Те са разгледани от много с дискурс предвижда, че "един свят на чисти горива в буйни полета, произведени от развитите земеделски производители" (1), коване на енергия-независими "био-икономика" на базата на "многофункционални" Земеделие (2). Всичко това, придружено от подробна счетоводна източници на биомаса, включително животински тор и кокосови люспи, заедно с царевица и sugarcane (3).

Други, обаче, са по-предпазливи. Нови и стари проблеми бяха бързо видно от тази промяна в традиционните целите на селското стопанство и натиск да се разшири. От особено значение са разходи за околната среда, включително обезлесяването, вода и парниковите газове, енергийната ефективност ограничения, както и храните и храненето на въпросите, засягащи най-бедните хора. Например, ОИСР-ФАО съвместни панел видяна биогориво технологии и политики като несигурност, които биха могли значително влияние на цените на храните (4) (и те са се увеличили), докато IFPRI на модели прогнозират, че разшири производството на биогорива също ще бъдат придружени с "нетна намаление на наличността и достъпа до храна, "добавяйки, че" субсидиите за биогорива, които използват селскостопански производствени ресурси са изключително анти-лошото. "(5)

И все пак, и освен за кратко споменава в последните хартия от Кралско дружество (6), чийто основен потенциален играч в тази надпревара биоенергия, производство на биомаса в морето, се игнорира (1,2,3,4,5,7). Въпреки това, океаните, най-големият активен въглероден мивка в планетата, покрива над 70% от нейната повърхност (прогнозира да нарасне с покачването на морското равнище), и да получите още по-голяма част от photosynthetically активна радиация (поради още по-голям обхват е в тропическите и субтропическите пояси), които отиват до голяма степен неизползван за тази цел, тъй като тя се изчислява, само 50% от световното фотосинтезата се извършва естествено там, най-вече чрез фитопланктон (8)-с други думи, в очите на agriculturalist, океаните, трябва да се разглежда като огромна и груба underutilized полета и снабдени с вода и слънчев удар.

Докато човечеството еволюира хилядолетия назад от ловно-събиране в земеделието, отглеждането на морската трябваше да чака до последната година, когато аквакултурите, mariculture и в това нещо, в понятието "синя революция", въвели експоненциален фазата на растеж, както неговия потенциал започна да се развивам (случайно с достигането и превъзхождащ границите на устойчиво развитие на риболова).

Според ФАО (9), производството на аквакултура преместени от по-малко от един милион тона в началото 1950s до 59,4 милиона тона, на стойност, близка до САЩ $ 70 милиарда през 2004 година. Въпреки това, 91,5% от това производство дойде от Азия и Тихоокеанския регион, а Европейската региона допринася 3,9%, Латинска Америка и Карибския басейн 2,3%, 1,3% Северна Америка и Близкия Изток и Африка 1,1%. От това, 99,8% от култивирани водни растения, с пазара на милиарди щатски долара и млн. тона биомаса водорасли, произведени за една година, идват от Азия и Тихоокеанския регион, най-вече от Китай, Япония и Корея (10).

Така, селското стопанство, основана на систематичното използване на растения за реколта слънчевата енергия, вече еволюира до морето, макар и не в Западното полукълбо.

В момента, само на макро-водораслите (водорасли) са култивирани в морето, за която много прости механизми се използват (главно обвързване ги закотвени плаващи линии). Интензивен и CO2 обогатен микро-водорасли култура за енергия в солена резервоари на земя е много различен и специализирани ниши. Водорасли наподобяващи висши растения по много начини, включително и външен вид и размер, а не в други, тъй като те не се нуждаят от почвата (нито неговото отглеждане), и вече са снабдени с всички водата те се нуждаят (в себе си голямо предимство, тъй като водата е най - ограничаващи фактор за разширяване и, изправени с изменението на климата, дори и оцеляването на селското стопанство, оглед поддържан от CGIAR до точката на гласящ "е около газ смекчаване, адаптация е за водата" (7), което е и причината, поради Обърнах се към морето години).

Водорасли са класифицирани в три групи въз основа на широк пигментация и други характеристики: кафяв (Phaeophyceae), червен (Rhodophyceae) и зелено (Chlorophyceae). Много от видовете са известни, доказващи огромен потенциал, макар и само няколко са добити или култивирани някое степен (9,10). Исторически, водорасли са били на стойност около света за различни нужди, главно за храна, но също така и за торове, фуражи, както и все по-голям phycocolloid индустрия в момента на стойност милиарди щатски долара. Въпреки, че реколтата от дивата природа е значителна и трудно да се изчисли, ФАО изчислява, че голям процент от световното производство е от отглеждането (10). Това е важно, тъй като реколтата масивните суми естествено срещащи се водорасли популации (например, саргасово водорасло море), биха могли да бъдат равностойни на големия мащаб на обезлесяването в условията на атмосферния CO2 допълнение и загуба на местообитания и разпокъсаност.

Ранните опити да култивират водорасли за биогорива датират от 1970 г., особено в САЩ, чрез това, което дойде да бъде известен като Giant Келп проекта, както изглежда с колега в Япония (11), и иска да произвежда метан от биомаса. Тези усилия се сблъскват няколко морски водорасли и енергийни производствени проблеми и са били регистрирани като неприемлив. Като се има предвид, че отглеждането на водорасли и производството на биогорива техники са напреднали значително в последните години, както и за много причини вече са представени, че е очевидно, че не само възможностите, но най-вероятно необходимостта сега е под ръка. Най-малко ни в Коста Рика и други в Япония (11) са рестартирането на водорасли за производство на енергия.

Енергия, подадени от водорасли биомаса са подобни на тези от земята растителност. Най-простият вариант е директно изгаряне за производство на електроенергия и топлоенергия за производството, като например, че в момента е направено с отпадъци от захарна тръстика от sugarcane, а не за разлика от въглищни електроцентрали, централи по принцип във факта, комбинирано изгаряне на биомаса с въглища вече се изпълнява, отчасти за да се намали нето на емисиите на CO2 в електрическата мощност сектор. Напред е производството на биогорива като етанол, биодизел и метан. Текущи технологии за производство на биогориво може да са достатъчни за някои случаи, докато следващото поколение технологии ще се подобри биогориво добиви.

Въпреки това, дори ако е само за изгаряне за генериране на електричество, водорасли култивация могат бързо да започнат производство на големи количества въглероден нето-неутрална биомаса, която може да се изгаря директно или след извличането съединения с висока пазарна стойност (включително някои за биогорива), процес, който трябва да включва натискане на неговите студени течности, както може би някои сушене възползвайки се от високото слънчасване, където на разположение. А спекулативно преки квантификацията на базата на водорасли изгаряне на биомаса следва.

Като скромна продукция на запалими вещества (суха материя минус пепел) от 30 т / ха / год, а също и специална енергийна плътност от 15 MJ / кг за сухо водорасли биомаса (общи за цялата растителна биомаса) към брутния добив на енергия от 450 GJ / ха / год може да се получи. Това е около 10 тона петролен еквивалент (пет) от гледна точка на енергия или повече от 70 барела петрол / ха / год. На 100 $ за барел петрол, брутната печалба ще е над $ 7000/ha/yr-if на енергия, които могат да бъдат използвани като цена-ефикасно масло. За 10 Gtoe на световната годишния потреблението на изкопаеми горива и 10 петите / ха / год от водорасли биомаса до GHA или 10 [7] km [2] от морската зона, ще бъде необходимо, за да растат водорасли. Тази зона сходни до голяма страна, по-малко от 3% от световните океани, а около 20% от земята област в момента в областта на селското стопанство (70% от които е в пасища). Като се има предвид доста скромни биомаса и биогорива целите, определени за следващата година в САЩ и ЕС, една малка част от тази зона, която би се наложи изцяло да заместят производството на биогорива в земята.

Такива изчислява енергията от биомаса добиви от водорасли може да бъде значително увеличена, когато са поставени в подходящи ръце (напр., вида, че е постигнал пет-кратно увеличение в добивите на царевица в САЩ през миналия век, както и тези, които в момента обширни земеделски земи зони около в света), на напредък на биогорива и биомаса производителността, отчасти чрез подбор и развитие на водорасли сортове с желаните черти.

Нещо повече, 30 Gt за производство на биомаса от GHA 1 от водорасли ферми тежат на CO2 баланс. Ако приемем, постоянна-скоро, плаващи-биомаса между реколти от 10 GT, че само по себе си представлява няколко Gt на атмосферния CO2 постоянно конфискуван. Въпреки това, най-голям принос за намаляване на CO2 идва от рязане нетните допълнения от CO2 еквивалент намалява при изгарянето на изкопаеми горива, най-горната споменати Gtoe цел от 10 на година. С пазар на въглерод в момента платци САЩ $ 30 за тон еквивалент на CO2, там е астрономическа сума пари, просто в продажба чрез улавяне на въглероден водорасли за отглеждане и използване на биомаса за енергийни. Някои от тези пари може със сигурност да се използват като стартов капитал за опитни морски водорасли земеделие на правилното мащаб.

След като адекватна океански области за всеки регион се идентифицират, основните външни принос към изпълнението на мащабна водорасли за производство на енергия ще бъде добавянето на хранителни вещества, както е видно от толкова много океана желязо торене на усилията за насърчаване на микро-водорасли растеж. Въпреки това, земеделие като производство изисква огромни количества от всички растителни хранителни вещества, тъй като големите количества са отстранени при жътва. Общата селскостопанска торене, освен като скъпо и консумация на енергия, ще добави големи количества хранителни вещества към океаните с неизвестни резултати. Налице е, при все това, голяма и явна злоупотреба хранителен ресурс: вътрешни wastewaters. Тяхното прилагане отглеждат по големи морски водорасли полета за енергийно опция вече проучват (12)-може да намерите икономически-доброто използване за милиони тонове на необработени wastewaters дъмпингови дневно пряка в морето чрез подводница outfalls или "emissaries" навсякъде по света. Услугата се заплаща такса за правилното изхвърляне на wastewaters ще дойде до по-ниски разходи за обработка на хранителни вещества.

Освен биоенергия, и обсъждане на промени в климата нараства ограничения за земеделието, водорасли, използвани като храна трябва да се установи като световен приоритет. Китай вече е водещ на начина, консумиращи 5 млрд. тона на година, като се възползва от отлично водорасли хранителен състав, което е естествено високо в protein9. Освен това, за да отговарят по-добре предпочитанията, както и много други органолептичните характеристики могат да бъдат променени чрез генетични манипулации и хранителни технологии науката нищо ново за земеделски учени.

По този начин, водорасли за отглеждане на енергия, храна и други цели могат да доведат до големи и екологично чисти планетни подобрения, разширяване на нашето лизинг на Земята за надеждата, че накрая ние ще зрели като видове и едно общество. За това, и като се има предвид факта, че водите, особено тези, в рамките на изключителните икономически зони на всяка страна, които все още са в ръцете на правителствата, този нов комплекс от дейности могат, както и представлява основа за генериране на ново богатство по-справедливо разпределени.

Radulovich harison
Морски Gardens проект директор
Университета в Коста Рика

1.Childs, Б. & Брадли, Р. Растения в помпата (Световна ресурси институт, Вашингтон, Окръг Колумбия, 2007).

2. Йордания, Н. и др. Наука 316, 1570-1571 (2007).

3. Световния енергиен съвет 2007 Преглед на енергийни източници (СЕС, Лондон, 2007 г.).

4. ОИСР-FAO Земеделска Outlook 2007-2016 г. (ОИСР, Париж, 2007).

5. Фон Браун, Й. Светът на храните ситуация. IFPRI на всеки две години, Преглед на Световната продоволствена ситуация (IFPRI, Вашингтон, 2007).

6. Кралското общество, устойчиво биогорива: перспективи и предизвикателства (The Royal общество, Лондон, 2008 г.).

7. IWMI (Международен институт за управление на водите) Вода: Ключ за адаптиране към климатичните промени (IWMI, Коломбо, 2007).

8. Beardall, Й. & Raven, JA Phycologia 43, 26-40 (2004).

9. FAO-членка на Световната аквакултури. Рибно стопанство Технически книга 500 (ФАО, Рим, 2006).

10. FAO наръчник за водорасли промишленост. Рибно стопанство Технически книга 441 (ФАО, Рим, 2003).

11. Yokoyama, С. и др. IJECSE 1, 168-171 (2007).

12. Едуардс, П. Повторна употреба на човешките отпадъци в аквакултурите (ПРООН-Световна банка, Вашингтон, 1992).