Φύκια, τα επόμενα επανάσταση

Φύκια, τα επόμενα επανάσταση
Αγνοείται ακόμη δυνητικά κορυφαίων παραγόντων της βιοενέργειας έναντι τροφίμων παιχνίδι.

Ricardo Radulovich

Κλιματικές αλλαγές και βιοενέργειας έχει τοποθετηθεί η γεωργία και η φωτοσύνθεση και πάλι στην κύρια φάση. Εκτός από τις ευκαιρίες, όπως και ορισμένοι αναζητούν κρέμα πάνω σε ένα λαμπερό και επιδοτήσεων της αγοράς, πολλά ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα. Αυτά είναι που αντιμετωπίζεται από πολλούς με μια συζήτηση που οραματίζεται "μια κόσμος των καθαρών καυσίμων που παράγονται στην πλούσια πεδία από εύπορες αγρότες" (1), σφυρηλατεί μια ενεργειακά ανεξάρτητη "βιο-οικονομία" με βάση το "πολυλειτουργικότητα" γεωργία (2). Όλα αυτά υποστηρίζονται από μια λεπτομερή λογιστική των πηγών βιομάζας, συμπεριλαμβανομένων κοπριά των ζώων και μαζί με το Κελύφη καρύδας καλαμποκιού και ζαχαροκάλαμου (3).

Άλλοι, ωστόσο, είναι πιο επιφυλακτική. Νέα και παλιά προβλήματα έχουν γρήγορα αποδεικνύεται από αυτήν την αλλαγή του σκοπού της παραδοσιακής γεωργίας και της πίεσης για να αναπτυχθεί. Ιδιαίτερα σημαντική είναι περιβαλλοντικού κόστους, μεταξύ άλλων η αποψίλωση των δασών, του νερού και αερίων του θερμοκηπίου, οι περιορισμοί της ενεργειακής απόδοσης, τα τρόφιμα και τη διατροφή και θέματα που επηρεάζουν την πιο φτωχούς ανθρώπους. Για παράδειγμα, ο ΟΟΣΑ-FAO κοινή υπηρεσία απόψεις τεχνολογίες βιοκαυσίμου και πολιτικές αβεβαιότητες ως αντίκτυπο που θα μπορούσε εντυπωσιακά τις τιμές των τροφίμων (4) (και οι τιμές έχουν αυξηθεί), ενώ IFPRI της μοντέλα προβλέπουν ότι η παραγωγή βιοκαυσίμων θα επεκταθεί επίσης να συνοδεύεται από «μια καθαρή μείωση της διαθεσιμότητας και της πρόσβασης σε τρόφιμα, "προσθέτοντας ότι" οι επιδοτήσεις των βιοκαυσίμων που χρησιμοποιούν τη γεωργική παραγωγή πόρων είναι εξαιρετικά κατά των φτωχών. "(5)

Ωστόσο, εκτός και για μια σύντομη αναφορά σε ένα πρόσφατο έγγραφο της Βασιλικής Εταιρείας (6), το κύριο δυναμικό παίκτη σε αυτόν τον αγώνα; βιοενέργειας, την παραγωγή βιομάζας στη θάλασσα, αγνοείται (1,2,3,4,5,7). Ωστόσο, οι ωκεανοί, το μεγαλύτερο ενεργό άνθρακα στον πλανήτη, καλύπτουν πάνω από το 70% της έκτασής της (η οποία προβλέπεται να αναπτυχθεί με αυξανόμενα επίπεδα είναι), και να λάβετε ένα ακόμη μεγαλύτερο ποσοστό των photosynthetically ενεργό ακτινοβολία (η οποία αναμένεται να είναι ακόμη μεγαλύτερη κάλυψη σε τροπικές και υποτροπικές ζώνες), η οποία πηγαίνει σε μεγάλο βαθμό αχρησιμοποίητες για το σκοπό αυτό, δεδομένου ότι εκτιμάται ότι μόνο το 50% του παγκόσμιου φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα εκεί, φυσικά, κυρίως μέσω του φυτοπλαγκτού (8), με άλλα λόγια, στα μάτια της agriculturalist, οι ωκεανοί θα πρέπει να θεωρηθεί ως μεγάλη και βαριά underutilized τομείς και με την προϋπόθεση ηλιακής ακτινοβολίας και του νερού.

Χιλιετίες πριν, ενώ η ανθρωπότητα εξελίχθηκε από το κυνήγι συλλογής πληροφοριών για τη γεωργία, την καλλιέργεια της Θάλασσας χρειάστηκε να περιμένει μέχρι τελευταία χρόνια, όταν υδατοκαλλιέργειας, της θαλάσσιας υδατοκαλλιέργειας και εντός αυτής σε κάτι που ονομάζεται η «μπλε επανάσταση», σε μια εκθετική φάση της ανάπτυξης ως το δυναμικό αρχίσει να ξεδιπλώνονται (συμπτωματικά με την επίτευξη και υπερβαίνοντας τα όρια της βιώσιμης αλιείας).

Σύμφωνα με το FAO (9), παραγωγής προϊόντων υδατοκαλλιέργειας που μετακινήθηκε από λιγότερο από ένα εκατομμύριο τόνους στις αρχές της δεκαετίας του 1950, σε 59,4 εκατ. τόνους, με τιμή η οποία US $ 70 δισεκατομμυρίων το 2004. Ωστόσο, 91,5% αυτής της παραγωγής προέρχεται από την Ασία και την περιοχή του Ειρηνικού, ενώ η Ευρωπαϊκή περιοχή συνέβαλε 3,9%, η Λατινική Αμερική και την Καραϊβική 2,3%, 1,3% στη Βόρειο Αμερική, και την Εγγύς Ανατολή και Αφρική 1.1%. Από αυτά, ποσοστό 99,8% των καλλιέργεια υδρόβιων φυτών, με μια αγορά δισεκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ και Φύκια εκατομμύρια τόνους βιομάζας που παράγονται ετησίως, προέρχονται από την Ασία και την περιοχή του Ειρηνικού, ως επί το πλείστον από την Κίνα, την Ιαπωνία και την Κορέα (10).

Έτσι, η γεωργία, με βάση τη συστηματική χρήση των φυτών για την συγκομιδή της ηλιακής ενέργειας, έχει ήδη εξελιχθεί προς τη θάλασσα, αν και δεν είναι στο δυτικό ημισφαίριο.

Σήμερα, μόνον η μακροοικονομική φύκια (Φύκια) καλλιεργούνται στη θάλασσα, για το οποίο πολύ απλά οι μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται (κυρίως Δέσιμο να άγκυρα πλωτή γραμμές). Εντατική και CO2 εμπλουτισμένο μικρο-φυκιών για την καλλιέργεια ενεργειακών αλμυρού νερού σε δεξαμενές για τη γη είναι πολύ διαφορετικά και εξειδικευμένα τμήματα. Φύκια ανώτερα φυτά μοιάζουν με πολλούς τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της εμφάνισης και του μεγέθους, ενώ σε άλλες δεν καθώς δεν απαιτούν έδαφος (δεν την καλλιέργεια), και είναι ήδη εφοδιασμένα με όλο το νερό που χρειάζονται (από μόνη της ένα σημαντικό πλεονέκτημα, δεδομένου ότι το νερό είναι το πιο περιοριστικός παράγοντας για την επέκταση και, αντιμέτωπος με την αλλαγή του κλίματος, ακόμη και την επιβίωση της γεωργίας, άποψη που επιβεβαιώθηκε από το CGIAR σε σημείο να λέμε "είναι περίπου η μείωση των αερίων θερμοκηπίου, η προσαρμογή είναι σχετικά με το νερό" (7), που είναι και ο λόγος Θα στραφεί προς τη θάλασσα πριν από χρόνια).

Φύκια κατατάσσονται σε τρεις μεγάλες ομάδες ανάλογα με χρώμα και άλλα χαρακτηριστικά: καφέ (Phaeophyceae), καθαρό (Rhodophyceae) και πράσινο (Chlorophyceae). Πολλά είδη είναι γνωστά αποδεικνύουν ένα τεράστιο δυναμικό, αν και μόνο λίγα είναι σήμερα καλλιεργούνται ή συγκομίζονται σε κάθε βαθμό (9-10). Ιστορικά, Φύκια έχουν αποτιμηθεί σε ολόκληρο τον κόσμο για διάφορες χρήσεις, κυρίως για τα τρόφιμα, αλλά και για λίπασμα, ζωοτροφές, καθώς και μια διαρκώς αναπτυσσόμενη βιομηχανία σήμερα phycocolloid αξία σε δισεκατομμύρια δολάρια. Αν και η συγκομιδή από το φυσικό του είναι σημαντικό και δύσκολο να ποσοτικοποιηθούν, ο FAO εκτιμά ότι ένα μεγάλο ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής προέρχεται από την καλλιέργεια (10). Αυτό είναι σημαντικό, δεδομένου ότι η συγκομιδή τεράστια ποσά που απαντούν στη φύση Φύκια πληθυσμούς (π.χ., τα επιπλέοντα φύκη Θάλασσα) θα μπορούσε να ισοδυναμεί με μεγάλης κλίμακας αποψίλωση των δασών από την άποψη των ατμοσφαιρικών εκπομπών CO2 επιπλέον και την απώλεια ενδιαιτημάτων και της κατάτμησης.

Οι πρώτες προσπάθειες για να Φύκια που καλλιεργούνται για τα βιοκαύσιμα χρονολογούνται από τη δεκαετία του 1970, ιδίως στις ΗΠΑ μέσω της που έγινε γνωστό ως το Giant φύκια Project, προφανώς με αντιστάθμισμα στην Ιαπωνία (11), και προσπάθησε να παράγουν μεθάνιο από βιομάζα. Οι προσπάθειες αυτές αντιμετωπίζουν πολλά φύκια και τα προβλήματα της παραγωγής ενέργειας και είχαν κατατεθεί ως ανέφικτη. Δεδομένου ότι Φύκια καλλιέργεια και την παραγωγή βιοκαυσίμων προηγμένες τεχνικές έχουν πολύ κατά τα τελευταία χρόνια και για πολλούς λόγους που έχουν ήδη υποβληθεί, είναι προφανές ότι δεν είναι μόνο εφικτό αλλά το πιο πιθανό είναι ανάγκη τώρα στο χέρι. Τουλάχιστον μας στην Κόστα Ρίκα και άλλων στην Ιαπωνία (11) ξαναρχίζουν την παραγωγή Φύκια για την ενέργεια.

Φύκια ενέργειας από βιομάζα εφαρμογές είναι παρόμοιες με εκείνες που από τη βλάστηση της γης. Η βαθμολογία επιλογή είναι άμεση καύση για παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας, όπως είναι επί του παρόντος γίνεται με ζαχαροκάλαμου υπολείμματα ζαχαροκάλαμου και δεν Αντίθετα από μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα στην αρχή, στην πραγματικότητα, η συνδυασμένη καύση βιομάζας και άνθρακα είναι ήδη υλοποιηθεί, εν μέρει για τη μείωση καθαρές εκπομπές CO2 στον τομέα ηλεκτρικής ενέργειας. Επόμενη είναι η παραγωγή βιοκαυσίμων όπως η αιθανόλη, βιοντίζελ και το μεθάνιο. Τρέχουσες τεχνολογίες παραγωγής βιοκαυσίμων μπορεί να αρκεί για ορισμένες περιπτώσεις, ενώ η επόμενη γενιά τεχνολογιών θα έρθει για τη βελτίωση των αποδόσεων των βιοκαυσίμων.

Ωστόσο, ακόμη και αν μόνο για την καύση για παραγωγή ηλεκτρισμού, φύκη καλλιέργεια μπορεί γρήγορα να ξεκινήσει δώσει μεγάλες ποσότητες καθαρού άνθρακα-βιομάζας ουδέτερη που θα μπορούσε να καούν άμεσα ή μετά από την εξόρυξη των ενώσεων υψηλή τιμή αγοράς (συμπεριλαμβανομένων και εκείνων για τα βιοκαύσιμα), μια διαδικασία που θα πρέπει να περιλαμβάνει πίεση εν ψυχρώ τα υγρά που πραγματοποιήθηκαν, καθώς και ίσως κάποιοι εκμεταλλεύονται την ξήρανση της υψηλής ηλιακής ακτινοβολίας, όπου είναι διαθέσιμα. Κερδοσκοπική ποσοτικοποίηση βασίζεται στην άμεση καύση βιομάζας Φύκια εξής.

Λαμβάνοντας μια μέτρια παραγωγή στερεού καυσίμου (μείον τις στάχτες ξηράς ουσίας) του 30 τόνους / εκτάριο / έτος, και ότι θα υπάρχει μια συγκεκριμένη ενεργειακή πυκνότητα 15 MJ / kg για την ξηρή βιομάζα Φύκια (κοινή για ολόκληρη τη μονάδα βιομάζας), μια μεικτή ενεργειακή απόδοση των 450 GJ / εκτάριο / έτος θα μπορούσε να επιτευχθεί. Αυτό είναι περίπου 10 τόνοι ισοδυνάμου πετρελαίου (ΤΙΠ) όσον αφορά την ενέργεια ή περισσότερο από 70 βαρέλια πετρελαίου ανά εκτάριο ετησίως. Στα 100 δολάρια ανά βαρέλι πετρελαίου, το ακαθάριστο κέρδος θα ήταν πάνω από $ 7000/ha/yr-if ενέργειας που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως αποτελεσματικά, όπως το κόστος του πετρελαίου. Για 10 Gtoe της παγκόσμιας ετήσιας κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων και 10 toe / ha / έτος από βιομάζα Φύκια, μια GHA ή 10 [7] km [2] της θαλάσσιας περιοχής θα χρειαζόταν να αυξηθεί Φύκια. Αυτό μια περιοχή παρόμοια με μια μεγάλη χώρα, λιγότερο από το 3% της παγκόσμιας ωκεανούς, και περίπου το 20% της έκτασης επί του παρόντος στη γεωργία (70% των οποίων είναι σε βοσκότοπους). Λαμβάνοντας υπόψη τη μάλλον μέτρια βιομάζα και τα βιοκαύσιμα στόχους για τα επόμενα χρόνια, το Σεπτέμβριο στις ΗΠΑ και την ΕΕ, ένα μικρό τμήμα της περιοχής αυτής θα ήταν να χρειάζεται να υποκαταστήσει πλήρως για την παραγωγή βιοκαυσίμων στη γη.

Αυτές οι εκτιμώμενες αποδόσεις από φύκια η ενέργεια από βιομάζα θα μπορούσε να αυξηθούν κατά πολύ, όταν τοποθετείται στην ορθή χέρια (π.χ., το είδος αυτό που πέτυχε πέντε φορές αύξηση στο καλαμπόκι αποδόσεων στις ΗΠΑ κατά τη διάρκεια του περασμένου αιώνα, και το είδος που σήμερα εκτεταμένη εκμετάλλευση της γης γύρω περιοχές ο κόσμος), την προώθηση της βιομάζας και των βιοκαυσίμων, της παραγωγικότητας, εν μέρει μέσω της επιλογής και την ανάπτυξη του Φύκια ποικιλίες με επιθυμητά χαρακτηριστικά.

Επιπλέον, 30 GT της παραγωγής βιομάζας από την 1η GHA Φύκια της σχετικά με τις εκπομπές CO2 αγροκτημάτων ζυγίζει ισορροπία. Εάν υποτεθεί ότι η μόνιμη-μάλλον, floating-βιομάζας από 10 Gt μεταξύ συγκομιδές, που με τη σειρά του, αντιπροσωπεύει πολλά Gt των ατμοσφαιρικών εκπομπών CO2 μόνιμα απομονωμένος. Ωστόσο, η μεγαλύτερη συμβολή στη μείωση του CO2 προέρχεται από μείωση των καθαρών προσθήκες από ισοδυνάμου CO2 μειώσεις στην καύση ορυκτών καυσίμων, στο άνω αναφέρονται Gtoe στόχο των 10 ευρώ ετησίως. Με μια αγορά εκπομπών άνθρακα πληρώνει US $ 30 ανά τόνο ισοδυνάμου CO2, υπάρχει Αστρονομικό ποσό των χρημάτων που πωλούν μόνο στην απομόνωση του άνθρακα μέσω Φύκια καλλιέργεια και τη χρήση βιομάζας για την ενέργεια. Ορισμένα από αυτά τα χρήματα θα μπορούσαν σίγουρα να χρησιμοποιηθούν ως κεφάλαια εκκίνησης για την πειραματική καλλιέργεια Φύκια στη σωστή κλίμακα.

Μόλις ωκεανό περιοχές κατάλληλες για κάθε περιοχή έχουν εντοπιστεί, τα κύρια στοιχεία στην εξωτερική εφαρμογή μεγάλης κλίμακας Φύκια για ενεργειακή γεωργία θα είναι η προσθήκη θρεπτικών ουσιών, όπως αποδεικνύεται από τόσα πολλά ωκεανού σίδηρο γονιμοποίηση προσπάθειες για την προώθηση της μικρο-ανάπτυξη φυκών. Ωστόσο, η γεωργία-όπως είναι η παραγωγή απαιτεί μεγάλες ποσότητες όλα τα θρεπτικά συστατικά απομακρύνονται φυτό διότι μεγάλες ποσότητες κατά τη συγκομιδή. Κοινή γεωργική λίπανση, εκτός του ότι είναι δαπανηρή και την ενέργεια που καταναλώνουν, θα προσθέσει μεγάλες ποσότητες θρεπτικών ουσιών στους ωκεανούς με άγνωστα αποτελέσματα. Υπάρχει, ωστόσο, μια μεγάλη και βαριά καταχρηστικώς διατροφική πηγή: κατοικίδια wastewaters. Η εφαρμογή τους σε μεγάλες εκτάσεις καλλιεργούνται Φύκια για ενέργεια-μια επιλογή που έχει ήδη διερευνηθεί (12)-οικονομικά-ήχου θα μπορούσε να βρει χρήση για τα εκατομμύρια τόνους ακατέργαστου wastewaters ντάμπινγκ καθημερινή απορρίψεις στη θάλασσα είτε μέσω άμεσης υποβρύχιο "emissaries" παντού στον κόσμο. Η υπηρεσία τέλη που επιβάλλονται για την ορθή διάθεση των wastewaters θα έρθει να μειώσει τα έξοδα διεκπεραίωσης των θρεπτικών ουσιών.

Εκτός από τη βιοενέργεια, και λαμβάνοντας υπόψη το αυξανόμενο κλίμα οι περιορισμοί για την αλλαγή της γεωργίας, Φύκια χρήση ως τρόφιμο, πρέπει να καθιερωθεί ως μια παγκόσμια προτεραιότητα. Η Κίνα έχει ήδη ηγείται της προσπάθειας που καταναλώνουν 5 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως, εκμεταλλευόμενη εξαιρετική διατροφική σύνθεση άλγη, η οποία είναι εκ φύσεως έχουν υψηλή περιεκτικότητα protein9. Επιπλέον, καλύτερα να προτιμήσεις, και άλλα πολλά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά μπορεί να αλλάξει μέσω της γενετικής χειραγώγησης και τεχνολογίες τροφίμων-επιστήμη δεν αποτελεί καινοτομία για τα γεωργικά τους επιστήμονες.

Έτσι, φύκη καλλιέργειας για την παραγωγή ενέργειας, τροφίμων και άλλων χρήσεων μπορεί να επιφέρει μεγάλες και φιλικό πλανήτη βελτίωση, επέκταση στη Γη μας μίσθωσης για την ελπίδα ότι τελικά ώριμο ως είδος και για την κοινωνία. Για αυτό, και δεδομένου του γεγονότος ότι ως ύδατα, ιδίως τα εντός των αποκλειστικών οικονομικών ζωνών της κάθε χώρας, είναι ακόμη στα χέρια των κυβερνήσεων, αυτή η νέα δέσμης δραστηριοτήτων μπορεί επίσης να αποτελέσει τη βάση για τη δημιουργία νέου πλούτου περισσότερο κατανέμονται ισότιμα.

Ricardo Radulovich
Διευθυντής Έργου Sea Gardens
Πανεπιστήμιο της Κόστα Ρίκα

1.Childs, B. & Bradley, R. Φυτά στην αντλία (World Resources Institute, Washington, DC, 2007).

2. Ιορδανία, Ν. et al. Science 316, 1570-1571 (2007).

3. Παγκόσμιο Συμβούλιο Ενέργειας έρευνα 2007 των πηγών ενέργειας (WEC, London, 2007).

4. ΟΟΣΑ-FAO Γεωργικό Outlook 2007-2016 (ΟΟΣΑ, Παρίσι, 2007).

5. Von Braun, J. Η παγκόσμια επισιτιστική κατάσταση. IFPRI της Εξαμηνιαία Επισκόπηση του Παγκόσμιου επισιτιστική κατάσταση (IFPRI, Washington DC, 2007).

6. Η Royal Society Βιώσιμη βιοκαύσιμα: προοπτικές και προκλήσεις (The Royal Society, London, 2008).

7. IWMI (International Water Management Institute) Νερό: Κλειδί για την προσαρμογή στην αλλαγή του κλίματος (IWMI, Colombo, 2007).

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

9. FAO μέλος της Παγκόσμιας υδατοκαλλιέργειας. Αλιεία Τεχνικό έγγραφο 500 (FAO, Ρώμη, 2006).

10. FAO Οδηγός για την Φύκια Βιομηχανίας. Αλιεία Τεχνικό έγγραφο 441 (FAO, Ρώμη, 2003).

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

12. Edwards, P. Επαναχρησιμοποίηση των Ανθρωπίνων απόβλητα στον τομέα της υδατοκαλλιέργειας (UNDP-Παγκόσμια Τράπεζα, Washington DC, 1992).