Algues, la révolution qui vient

Algues, la révolution qui vient
Méconnu encore potentiellement meilleurs joueurs de la bioénergie c. jeu de la nourriture.

Ricardo Radulovich

Le changement climatique et la bioénergie agricole et la photosynthèse sont replacés dans la scène principale. Outre les possibilités, à la recherche d'un peu de crème sur le dessus d'un marché de glamour et de subventions, de nombreuses questions restent sans réponse. Elles sont traitées par plusieurs avec un discours qui prévoit «un monde de carburants propres dans les champs verdoyants de la prospérité des agriculteurs" (1), l'établissement d'un indépendant de l'énergie "bio-économie» fondée sur «multifonctionnelle» agriculture (2). Tout cela appuyé par une comptabilité détaillée des sources de biomasse, y compris les déjections animales et écorces de noix de coco avec le maïs et la canne à sucre (3).

D'autres, toutefois, sont plus prudents. Les nouveaux et les anciens problèmes ont été rapidement témoigne de ce changement dans l'usage traditionnel de l'agriculture et de la pression de se développer. Un intérêt particulier sont les coûts environnementaux, y compris la déforestation, l'eau et de gaz à effet de serre, l'efficacité énergétique des limitations et des problèmes d'alimentation et de nutrition qui touchent les plus pauvres. Par exemple, un conjoint OCDE-FAO panel vues les technologies des biocarburants et des politiques que des incertitudes qui pourraient de façon spectaculaire l'impact des prix des denrées alimentaires (4) (et ils ont augmenté), tandis que les modèles de l'IFPRI, qui a élargi la production de biocarburants seront également accompagnées par un «filet de diminution de la disponibilité et l'accès à la nourriture ", ajoutant que« des subventions pour les biocarburants qui utilisent des moyens de production agricoles sont très anti-pauvres ". (5)

Pourtant, et l'exception d'une brève mention dans un document récent de la Royal Society (6), le principal acteur potentiel dans cette course la bioénergie, la production de biomasse à la mer, est ignorée (1,2,3,4,5,7). Cependant, les océans, la plus grande activité de puits de carbone de la planète, couvrent plus de 70% de sa superficie (prévu à croître avec l'augmentation du niveau de la mer), et de recevoir une plus grande proportion de rayonnement photosynthétiquement actif (en raison d'une plus grande couverture à la ceinture tropicale et subtropicale), qui va largement inutilisées à cette fin, car, il est estimé, à seulement 50% de la photosynthèse se déroule naturellement là-bas, surtout par le phytoplancton (8)-en d'autres termes, aux yeux d'un agronome, les océans doit être considérée comme très grande et grossièrement sous-champs bien fournis avec de l'eau et l'insolation.

Si il ya des millénaires, l'humanité a évolué de la chasse-cueillette à l'agriculture, la culture de la mer a dû attendre jusqu'à ces dernières années, lors de l'aquaculture, la mariculture et en son sein quelque chose dans le terme de "révolution bleue", entré dans une phase de croissance exponentielle de son potentiel commencé de se dérouler (coïncidence avec les atteindre et à dépasser les limites de la durabilité de la pêche).

Selon la FAO (9), la production aquacole déplacé de moins d'un million de tonnes au début des années 1950 à 59,4 millions de tonnes, avec une valeur proche de 70 milliards de dollars US en 2004. Cependant, 91,5% de cette production provenaient de la région Asie et Pacifique, tandis que la région de l'Europe a contribué à 3,9%, l'Amérique latine et les Caraïbes de 2,3%, 1,3% en Amérique du Nord et le Proche-Orient et l'Afrique 1,1%. Sur ce total, 99,8% de la culture de plantes aquatiques, avec un marché de milliards de dollars et millions de tonnes de biomasse d'algues produites par an, proviennent de la région Asie et Pacifique, principalement en provenance de Chine, le Japon et la Corée (10).

Ainsi, l'agriculture, basée sur l'utilisation systématique des plantes à la récolte d'énergie solaire, a déjà évolué à la mer, mais pas dans l'hémisphère occidental.

Actuellement, seules les macro-algues (algues) sont cultivées en mer, pour lesquels des mécanismes très simples sont utilisés (principalement liée à l'ancre flottante lignes). Intensive enrichi en CO2 et de micro-algues dans la culture de l'énergie des réservoirs d'eau salée sur la terre est très différent et créneau spécialisé. Algues plantes supérieures ressemblent à bien des égards, y compris l'apparence et la taille, tandis que d'autres non, car ils ne nécessitent pas le sol (ni sa culture), et sont déjà prévues avec toute l'eau dont ils ont besoin (en lui-même un avantage important car l'eau est la plus facteur limitant pour l'expansion et, face au changement climatique, la survie même de l'agriculture, un point de vue confirmé par le GCRAI, au point de dire "est sur le gaz à l'atténuation, l'adaptation est de l'eau" (7)-qui est aussi la raison pour laquelle Je me suis tourné vers la mer, il ya des années).

Les algues sont classées en trois grands groupes en fonction de la pigmentation et d'autres caractéristiques: brun (Phaeophyceae), rouge (Rhodophyceae) et vert (Chlorophyceae). Beaucoup d'espèces sont connues en évidence un vaste potentiel, mais seulement quelques-uns sont actuellement cultivés ou récoltés dans toute la mesure (9,10). Historiquement, les algues ont été évalués à travers le monde pour une variété d'utilisations, principalement pour la nourriture, mais aussi des engrais, des aliments, et de la croissance de l'industrie phycocolloid actuellement évalués à des milliards de $ US. Bien que la récolte dans la nature est importante et difficile à quantifier, la FAO estime qu'un grand pourcentage de la production mondiale de la culture (10). Cela est important car la récolte des quantités massives de populations naturelles d'algues marines (par exemple, la mer des Sargasses) pourrait être l'équivalent de la déforestation à grande échelle en termes de CO2 dans l'atmosphère et plus la perte d'habitat et la fragmentation.

Les premières tentatives de cultiver des algues pour les biocarburants remontent aux années 1970, particulièrement aux États-Unis par le biais de ce qui allait être connu sous le nom de varech géant de projet, apparemment avec un homologue au Japon (11), et a cherché à produire du méthane à partir de la biomasse. Ces efforts rencontrent plusieurs algues et la production d'énergie et les problèmes ont été déposées comme irréalisable. Étant donné que la culture d'algues et la production de biocarburants, les techniques ont considérablement avancé au cours des dernières années, et pour les nombreuses raisons déjà présentées, il est évident que non seulement la faisabilité, mais plus probablement de la nécessité est maintenant à portée de main. Au moins nous, au Costa Rica et d'autres au Japon (11) sont de redémarrer la production d'algues pour la production d'énergie.

Les applications de l'énergie de la biomasse d'algues sont similaires à celles de la végétation terrestre. L'option la plus simple est de la combustion directe pour la production d'électricité et de chaleur, comme il le fait actuellement avec la bagasse de canne à sucre et non pas la différence de centrales électriques au charbon, en principe, en fait, la co-combustion de biomasse avec du charbon est déjà mis en oeuvre, en partie pour réduire net des émissions de CO2 dans le secteur de l'énergie électrique. Suivant est la production de biocarburants comme l'éthanol, le biodiesel et le méthane. Technologies actuelles de production de biocarburants mai suffire dans certains cas, tandis que la prochaine génération de technologies de biocarburants venu d'améliorer les rendements.

Toutefois, même si ce n'est que pour la combustion pour produire de l'électricité, culture d'algues peuvent lancer rapidement de grandes quantités de rendement net de la biomasse neutre en carbone qui peut être brûlé directement ou après l'extraction des composés de haute valeur de marché (y compris pour les biocarburants), un processus qui devrait inclure appuyant sur ses liquides froids, plus peut-être certains de séchage en profitant de la haute, où l'ensoleillement disponible. Une spéculation basée sur la quantification directe la combustion de la biomasse des algues suit.

Prenant une modeste production de combustibles solides (cendres, moins de matière sèche) de 30 t / ha / an, et en supposant une densité d'énergie de 15 MJ / kg pour la biomasse des algues sèches (commune pour l'ensemble de la biomasse végétale) pour l'énergie brute de rendement de 450 GJ / ha / an peut être obtenue. Cela est d'environ 10 tonnes d'équivalent pétrole (tep) en termes d'énergie ou de plus de 70 barils de pétrole / ha / an. À 100 $ par baril de pétrole, le bénéfice brut serait de plus de $ 7000/ha/yr-if l'énergie qui pourrait être utilisée comme coût-efficacité que le pétrole. Pour 10 Gtep du monde annuel de la consommation de combustibles fossiles et 10 tep / ha / an à partir de la biomasse d'algues ou de GHA 10 [7] km [2] de la zone de la mer serait nécessaire pour la croissance des algues. Il s'agit d'une zone semblable à un grand pays, moins de 3% des océans du monde, et environ 20% de la superficie des terres en agriculture (70% de ce qui est dans les pâturages). Etant donné que la biomasse et des biocarburants modestes objectifs fixés pour les années à venir, les États-Unis et l'UE, une petite fraction de ce domaine seraient nécessaires pour remplacer totalement la production de biocarburants dans les terres.

Cette estimation d'énergie de la biomasse des algues rendement peut être augmenté une fois placés dans la main (par exemple, le type qui a obtenu cinq fois plus dans les rendements du maïs aux Etats-Unis au cours du siècle passé, et à la nature qu'à l'heure actuelle, de vastes zones de terres agricoles le monde), la promotion des biocarburants et la biomasse de productivité, en partie grâce à la sélection et le développement des algues avec des variétés souhaitées.

Par ailleurs, 30 Gt de la production de biomasse à partir d'algues marines GHA 1 fermes peser sur les émissions de CO2 équilibre. L'hypothèse d'une non-permanents, flottant entre les récoltes de biomasse de 10 Gt, que, par elle-même représente plusieurs Gt de CO2 dans l'atmosphère en permanence séquestré. Toutefois, la plus grande contribution à la réduction des émissions de CO2 proviennent de la coupe des ajouts nets d'équivalent CO2 diminue dans la combustion de combustibles fossiles, en haut mentionné objectif de 10 Gtep par an. With a carbon market currently paying 30 US$ per tonne of CO2 equivalent, there is an astronomic amount of money just in selling carbon sequestration through seaweed cultivation and the use of biomass for energy. Une partie de cet argent pourrait certainement être utilisé comme fonds de démarrage pour l'élevage expérimental d'algues à la bonne échelle.

Une fois les zones océaniques adéquats pour chaque région sont identifiés, la principale source extérieure à la mise en œuvre à grande échelle l'élevage d'algues pour la production d'énergie sera l'ajout d'éléments nutritifs, comme en témoignent tant d'enrichissement en fer des océans les efforts visant à promouvoir la croissance de micro-algues. Cependant, l'agriculture, tels que la production nécessite de grandes quantités de toutes les plantes, car de grandes quantités d'éléments nutritifs sont retirés au moment de la récolte. Fertilisation agricole commune, en plus d'être coûteux et consommateurs d'énergie, serait d'ajouter de grandes quantités d'éléments nutritifs dans les océans avec des inconnus résultats. Il est, néanmoins, une grande et flagrante détournement des ressources nutritionnel: les eaux usées. Leur application développée sur les grands champs d'algues pour la production d'énergie, une option déjà explorée (12)-pourrait trouver une utilisation rationnelle économiquement pour les millions de tonnes d'eaux usées non traitées chaque jour l'objet de dumping direct à la mer par le biais de sous-émissaires ou "émissaires" partout dans le monde. Les frais de service à la charge de l'élimination adéquate des eaux usées serait d'abaisser les coûts de manutention des éléments nutritifs.

En plus de la bioénergie et les changements climatiques de plus en plus compte tenu des limitations à l'agriculture, les algues utilisées comme denrées alimentaires doit être établie comme une priorité mondiale. La Chine est déjà en tête la façon de consommer 5 milliards de tonnes par an, en profitant d'une excellente composition nutritionnelle des algues, ce qui est naturellement riches en protein9. En outre, afin de mieux répondre à des préférences, et de nombreuses autres caractéristiques organoleptiques peuvent être modifiées par manipulation génétique et la science de l'alimentation de technologie rien de nouveau à des scientifiques agricoles.

Ainsi, culture d'algues pour la production d'énergie, de nourriture et d'autres utilisations peuvent porter sur les grands et respectueux de l'environnement planétaire, l'amélioration, l'extension de notre bail sur Terre sur l'espoir que finalement nous maturité de l'espèce et d'une société. Pour cela, et compte tenu du fait que, comme les eaux, en particulier ceux de la zone économique exclusive de chaque pays, sont encore dans les mains des gouvernements, cette nouvelle série d'activités de mai et constituent la base pour générer une nouvelle richesse plus équitablement répartis.

Ricardo Radulovich
Directeur de projet Sea Gardens
Université du Costa Rica

1.Childs, B. & Bradley, R. Les plantes à la pompe (World Resources Institute, Washington, DC, 2007).

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

3. Conseil mondial de l'énergie 2007 de l'Enquête sur les sources d'énergie (CME, Londres, 2007).

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

5. Von Braun, J. La Situation mondiale de l'alimentation. Vue d'ensemble de l'IFPRI semestrielle de la situation mondiale de l'alimentation (IFPRI, Washington DC, 2007).

6. La Royal Society, durable biocarburants: perspectives et défis (The Royal Society, Londres, 2008).

7. IWMI (International Water Management Institute) L'eau: clé de l'adaptation au changement climatique (IWMI, Colombo, 2007).

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

9. FAO, State of World Aquaculture. Fisheries Technical Paper 500 (FAO, Rome, 2006).

10. FAO, Guide de la Seaweed Industry. Fisheries Technical Paper 441 (FAO, Rome, 2003).

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

12. Edwards, P. Réutilisation des déchets de l'homme dans l'aquaculture (PNUD, Banque mondiale, Washington DC, 1992).