Tang, de kommende revolution

Tang, de kommende revolution
Ignorerede endnu potentielt toppen aktører i bioenergi vs fødevarer spillet.

Ricardo Radulovich

Klimaændringer og bioenergi landbrug og fotosyntese har bragt tilbage til den vigtigste fase. Ud over de muligheder, ser gerne nogle fløde på toppen af en glamourøse og subsidieret marked, mange spørgsmål forbliver ubesvarede. Disse bliver behandlet af mange med en diskurs at envisions "en verden af rene brændstoffer i frodige marker produceret af velstående landmænd" (1), som skaber en energi-uafhængig "bioøkonomi" baseret på "multifunktionel" landbrug (2). Alt dette understøttet af en detaljeret regnskab biomasse kilder, herunder animalsk gødning og kokos avner sammen med majs og sukkerrør (3).

Andre, derimod, er mere forsigtig. Nye og gamle problemer er hurtigt blevet dokumenteret ved denne ændring i den traditionelle Formålet med landbrug og presset for at ekspandere. Af særlig betydning er miljømæssige omkostninger, herunder skovrydning, vand og drivhusgasser, energieffektivitet begrænsninger, og af fødevarer og ernæring spørgsmål, der berører fattige mennesker mest. For eksempel, en OECD-FAO fælles panel synspunkter biobrændstofteknologier og politik, som den usikkerhed, der kunne dramatisk indvirkning fødevarepriser (4) (og de er steget), mens IFPRI's modeller forudser, at udvidet produktion af biobrændstoffer vil også være ledsaget af en "netto Faldet i udbuddet af og adgangen til fødevarer, "og tilføjede, at" støtte til biobrændstoffer, der bruger landbrugsproduktion ressourcer er yderst anti-fattige. "(5)

Endnu, og med undtagelse af en kort omtale i et nyligt papir af Royal Society (6), den vigtigste potentielle aktør på dette race bioenergi, biomasse-produktionen i havet, er ignoreret (1,2,3,4,5,7). Men verdenshavene, som er det største aktiv kulstofbinding i jorden, dækker over 70% af landets areal (forventes at vokse med stigende vandstand), og få en endnu større del af photosynthetically aktive stråling (på grund af en endnu større dækning i de tropiske og subtropiske bælter), der går stort set uudnyttet til dette formål, da det skønnes, at kun 50% af verdens fotosyntese foregår naturligvis dér, det meste gennem planteplanktontendenser (8)-med andre ord at øjne en agriculturalist, verdenshavene bør ses som omfattende og groft underutilized felter godt forsynet med vand og solindstråling.

Mens menneskeheden udviklet årtusinder siden fra jagt-indsamling i landbrug, dyrkning af the Seas måtte vente, indtil de senere år, når akvakultur, havbrug og inden det noget i udtrykket "blå revolution", trådte en eksponentiel fase af vækst som sit potentiale begyndt at udfolde sig (tilfældigvis med at nå og overgår for rammerne af et bæredygtigt fiskeri).

Ifølge FAO (9), akvakulturproduktionen flyttet fra mindre end en million tons i begyndelsen af 1950'erne til 59,4 mio tons, med en værdi tæt på US $ 70 milliarder i 2004. Men 91,5% af denne produktion kom fra Asien og Stillehavsregionen, mens den europæiske region bidrog med 3,9%, Latinamerika og Caribien 2,3%, 1,3% i Nordamerika, og Mellemøsten og Afrika 1,1%. Af denne, 99,8% af kulturperler vandplanter, med et marked med milliarder af dollars og millioner tons tang biomasse produceres om året, kommer fra Asien og Stillehavsregionen, hovedsagelig fra Kina, Japan og Korea (10).

Således er landbruget, der er baseret på den systematiske brug af planter til at høste solenergi, har allerede udviklet sig til havet, men ikke i den vestlige halvkugle.

I øjeblikket er det kun makro-alger (tang) er dyrket på havet, hvor meget simple mekanismer, der anvendes (primært at binde dem til forankrede flydegarn linier). Intensiv-og CO2-beriget mikroalger kultur for energi i saltvand tanke på land er meget forskellige og specialiserede niche. Tang ligne højere planter på mange måder, herunder udseende og størrelse, men ikke i andre, fordi de ikke kræver jord (eller dens dyrkning), og er allerede udstyret med alt det vand, de har brug for (i sig selv en stor fordel, fordi vand er det mest begrænsende faktor for udvidelsen, og stillet over for klimaændringer, selv overlevelse landbrug, et synspunkt stadfæstet af CGIAR til det punkt, for at sige "drejer sig om gas afbødning, tilpasning handler om vand" (7)-der er også grunden til, at Jeg henvendte mig til havet år siden).

Tang inddeles i tre brede grupper baseret på pigmentering og andre kendetegn: brun (Phaeophyceae), rød (Rhodophyceae) og grønne (Chlorophyceae). Mange arter er kendt som bevis for et enormt potentiale, men kun få er på nuværende tidspunkt er høstet eller dyrket nogen grad (9,10). Historisk, tang har været værdsat i hele verden til en bred vifte af anvendelser, primært til fødevarer, men også for gødning, foder, og en voksende phycocolloid industrien øjeblikket vurderet til milliarder af dollars. Selv om høst i naturen er betydelige og svære at kvantificere, FAO anslår, at en stor procentdel af verdens samlede produktion er fra dyrkning (10). Det er vigtigt, da høsten massive mængder af naturligt forekommende tang befolkningsgrupper (f.eks Sargassohavet) kunne svarende til storstilede skovrydning i form af atmosfærens CO2-tilsætning og tab af levesteder og fragmentering.

Tidlige forsøg på at fremelske en tang for biobrændstoffer går tilbage til 1970'erne, især i USA gennem det blev kendt som den Giant Kelp Project, tilsyneladende med en modpart i Japan (11), og forsøgt at fremstille metan fra biomasse. Sådanne bestræbelser står flere tang og energiproduktion problemer og blev indgivet som ugennemførlig. Da tang dyrkning og biobrændstofproduktionen teknik har meget avanceret i de senere år, og for de mange grunde, der allerede er fremlagt, er det indlysende, at det ikke kun er muligt, men mest sandsynligt er der nu behov for ved hånden. Mindst os i Costa Rica og andre i Japan (11) er at genstarte produktionen af tang for energi.

Energianvendelser af tang biomasse ligner dem fra land vegetation. Den enkleste løsning er direkte afbrænding for elektricitet og varme, som det er tilfældet med bagasse fra sukkerrør og ikke i modsætning til kulfyrede kraftværker i princippet-faktisk co-fyring biomasse sammen med kul er allerede gennemført, dels for at mindske netto-CO2-emissioner i den elektriske effekt sektor. Næste er produktion af biobrændstoffer som ethanol, biodiesel og metan. Nuværende biobrændstofproduktionen teknologier kan være tilstrækkeligt for nogle tilfælde, mens den næste generation af teknologier vil komme til at forbedre biobrændstof udbytter.

Men selvom det kun er for afbrænding for at generere elektricitet, tang dyrkning kan hurtigt begynde giver store mængder netto kulstofneutrale biomasse, som kan brændes direkte eller efter udvinding af forbindelser af høj markedsværdi (herunder nogle for biobrændstoffer), en proces, der bør omfatte trykke sine kolde væsker, plus måske nogle tørring udnytter høj solindstråling, hvis de foreligger. En spekulativ direkte kvantificering baseret på tang biomasse brændende følger.

Under en beskeden produktion af brændbare stoffer (tørstof minus ash) på 30 t / ha / år, og under forudsætning af en specifik energitæthed på 15 MJ / kg for tørt tang biomasse (fælles for hele planten biomasse) til brutto energi udbytte på 450 GJ / ha / år kunne være opnået. Dette er ca 10 ton olieækvivalenter (toe) i form af energi eller mere end 70 tønder olie / ha / år. På $ 100 per tønde olie er bruttoresultatet ville være over $ 7000/ha/yr-if energi, som kunne anvendes som omkostningseffektivt som olie. For 10 Gtoe af verdens årlige fossilt brændstof forbrug og 10 toe / ha / år fra tang biomasse til GHA eller 10 [7] km [2] af havområde, der vil være behov for at vokse tang. Dette et område svarende til et stort land, mindre end 3% af verdenshavene, og omkring 20% af landområdet i øjeblikket i landbruget (70% af de som er i græsarealer). I betragtning af den forholdsvis beskedne biomasse og biobrændstof målene for de kommende år i USA og EU, en lille del af området, som ville være nødvendige for en fuldstændig erstatning for produktion af biobrændstoffer i jord.

Sådanne anslåede energi fra tang biomasse udbytter kan være øget væsentligt, når de placeres i den rette hænder (fx den type, der opnås en fem-fold stigning i majs udbytterne i USA i løbet af det forgangne århundrede, og den slags, som i øjeblikket omfattende landbrugsjord områder omkring verden), fremme af biobrændstoffer og biomasse produktiviteten, dels gennem udvælgelse og udvikling af tang sorter med ønskede egenskaber.

Desuden er 30 Gt af biomasseproduktion fra GHA 1 af tang bedrifter vejer om CO2-balance. Forudsættes et stående snarere, flydende biomasse mellem høsten af 10. BT, at i sig selv repræsenterer flere Gt af atmosfærens CO2 permanent sequestered. Men det største bidrag til CO2-reduktion kommer fra opskaering netto tilføjelser fra CO2 tilsvarende fald i fossile brændsel på den øvre nævnt Gtoe mål på 10 om året. Med en kulstofmarked øjeblikket betaler 30 USD pr ton CO2-ækvivalenter, der er en astronomiske beløb blot i at sælge kulstofbinding gennem tang dyrkning og brug af biomasse til energiformål. Nogle af disse penge kan sikkert bruges som start-up-midler til forsøg tang landbrug på det rette niveau.

Når tilstrækkelig havenergi områder for hver region er identificeret, er de vigtigste input udefra til at gennemføre storstilede tang landbrug til energi vil være tilsætning af næringsstoffer, som det ses af så mange havenergi jern goedskning bestræbelser på at fremme mikro-algevaekst. Men landbrugs-lignende produktionen kræver store mængder af alle de næringsstoffer, fordi store mængder er fjernet ved høst. Fælles landbrugspolitik goedskning, ud over at være dyre og energiforbrugende, vil tilføje store mængder af næringsstoffer til verdenshavene med ukendt resultater. Der er dog en stor og groft misbrug ernæringsmæssige ressource: indenlandsk spildevand. Deres anvendelse dyrkes på store tang felter for energi en mulighed allerede udforsket (12)-kunne finde økonomisk forsvarlig brug for de millioner af tons urenset spildevand dumpede daglige direkte ud i havet gennem undersøiske udløb fra rørledninger eller "udsendinge" overalt i verden. Tjenesten Gebyr for korrekt bortskaffelse af spildevand vil komme til at sænke næringsstof håndteringsomkostninger.

Foruden bioenergi, og klima-forandringer overvejer voksende begrænsninger for landbrug, tang anvendt som fødevarer bør etableres som en af verdens prioritet. Kina er allerede i spidsen forbrugende 5 milliarder tons om året, idet der drages fordel af fremragende tang ernæringsmæssige sammensætning, som er et naturligt højt protein9. Desuden, så den passer bedre til præferencer, og mange andre organoleptiske egenskaber kan ændres ved genetisk manipulation og levnedsmiddelvidenskab teknologi-intet nyt til landbrugs videnskabsfolk.

Således tang dyrkning for energi, fødevarer og andre anvendelser kan medføre store og økologisk venligt planetgearet forbedringer, der udvider vores leasingkontrakt på Jorden om det håb, at i sidste ende vil vi modne som en art og et samfund. For dette, og da de som farvande, især inden for eksklusive økonomiske zoner i hvert land, der stadig er i hænderne på regeringer, dette nye sæt af aktiviteter kan også udgøre grundlaget for at generere en ny rigdom mere ligeligt fordelt.

Ricardo Radulovich
Sea Gardens Project Director
University of Costa Rica

1.Childs, B. & Bradley, R. Planter på pumpen (World Resources Institute, Washington, DC, 2007).

2. Jordan, N. et al. Science 316, 1570-1571 (2007).

3. World Energy Rådet 2007 Survey af energikilder (WEC, London, 2007).

4. OECD-FAO Agricultural Outlook 2007-2016 (OECD, Paris, 2007).

5. Von Braun, J. Verdensfødevareprogrammet Situation. IFPRI's Halvårlig Oversigt over World Food Situation (IFPRI, Washington DC, 2007).

6. The Royal Society, bæredygtige biobrændstoffer: Perspektiver og udfordringer (The Royal Society, London, 2008).

7. IWMI (International Water Management Institute) Vand: Nøgletal for tilpasning til klimaændringer (IWMI, Colombo, 2007).

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

9. FAO Staten World Akvakultur. Fiskeri Technical Paper 500 (FAO, Rom, 2006).

10. FAO A Guide til Tang Industri. Fiskeri Technical Paper 441 (FAO, Rom, 2003).

11. Yokoyama, S. et al. IJECSE 1, 168-171 (2007).

12. Edwards, P. Genbrug af Human Affald i akvakultur (UNDP-World Bank, Washington DC, 1992).