Alghe, i prossimi rivoluzione

Alghe, i prossimi rivoluzione
Ignored ancora potenzialmente migliori giocatori nella bioenergia vs alimentare gioco.

Ricardo Radulovich

Il cambiamento climatico e della bioenergia e l'agricoltura fotosintesi hanno posto nel palco principale. Oltre alle opportunità, guardando come alcuni di crema sulla cima di un glamour di sovvenzioni e di mercato, molte domande restano ancora senza risposta. Queste sono state affrontate da molti con un discorso che prevede "un mondo di carburanti puliti in rigogliosi campi prodotti da agricoltori prospero" (1), la creazione di uno di energia indipendente "bio-economia" basata sulla "multifunzionale" dell'agricoltura (2). Tutto questo supportato da una contabilità dettagliata e le fonti di biomassa, compresi sterco animale e bucce di cocco insieme a mais e canna da zucchero (3).

Altri, invece, sono più cauti. Nuovi e vecchi problemi sono stati rapidamente in evidenza da questo cambiamento nella tradizionale scopo di agricoltura e di pressione ad espandersi. Di particolare importanza sono i costi ambientali, compreso il disboscamento, l'acqua e gas a effetto serra, le limitazioni in materia di efficienza energetica, e gli alimenti e la nutrizione questioni che interessano i più poveri. Per esempio, l'OCSE-FAO comune pannello opinioni dei biocarburanti e di tecnologie come le incertezze politiche che potrebbero drasticamente l'impatto dei prezzi alimentari (4) (e che hanno aumentato), mentre IFPRI modelli prevedono che la produzione di biocarburanti sarà estesa anche essere accompagnata da "una rete diminuzione della disponibilità e l'accesso al cibo ", aggiungendo che" le sovvenzioni per i biocarburanti che utilizzano mezzi di produzione agricola sono estremamente anti-poveri ". (5)

Eppure, e salvare per un breve cenno, in un recente documento della Royal Society (6), il principale elemento di potenziale giocatore in questa gara di bioenergia, la produzione di biomassa in mare, viene ignorato (1,2,3,4,5,7). Tuttavia, gli oceani, il più grande deposito di carbonio attivo nel pianeta, coprono oltre il 70% della sua superficie (prevista a crescere con l'aumento del livello del mare), e ricevere una percentuale maggiore di radiazioni photosynthetically attivo (anche a causa di una copertura più estesa è al tropicali e subtropicali cinture) che va in gran parte inutilizzate a tale scopo, dato che, si stima, solo il 50% di tutto il mondo la fotosintesi avviene naturalmente esiste, soprattutto attraverso il fitoplancton (8)-in altre parole, agli occhi di uno agriculturalist, gli oceani deve essere visto come grande e gravemente sottoutilizzati campi ben fornito di acqua e di insolazione.

Mentre l'umanità evoluta millenni fa da caccia-raccolta in agricoltura, la coltivazione dei mari dovuto aspettare fino a quando questi ultimi anni, quando l'acquacoltura, la maricoltura e all'interno di esso qualcosa nel termine "rivoluzione blu", entrato in una fase di crescita esponenziale, come il suo potenziale iniziato a unfold (coincidenza con il raggiungimento e superamento dei limiti di una pesca sostenibile).

Secondo la FAO (9), l'acquacoltura biologica trasferito da meno di un milione di tonnellate nei primi anni del 1950 a 59,4 milioni di tonnellate, con un valore vicino a 70 miliardi di US $ nel 2004. Tuttavia, 91,5% di questa produzione provenienti da Asia e la regione del Pacifico, mentre la regione europea ha contribuito 3,9%, l'America latina ei Caraibi del 2,3%, 1,3% Nord America, e il Vicino Oriente e Africa 1,1%. Di questi, il 99,8% delle colture di piante acquatiche, con un mercato di miliardi di dollari e milioni di tonnellate di alghe biomassa prodotta per anno, provenienti da Asia e la regione del Pacifico, in gran parte dalla Cina, il Giappone e la Corea (10).

Pertanto, l'agricoltura, basato su l'uso sistematico di piante per raccogliere l'energia solare, si è già evoluta verso il mare, anche se non l'emisfero occidentale.

Attualmente, solo il macro-alghe (alghe) sono coltivati in mare, per i quali sono molto semplici meccanismi utilizzati (principalmente la vendita abbinata a galleggianti ancorate linee). Intensivo di CO2 e arricchita di micro-alghe cultura per l'energia nei serbatoi di acqua salata sul terreno è molto diverso e di nicchia specializzati. Alghe marine assomigliano piante superiori, in molti modi, compreso l'aspetto e le dimensioni, pur non in altri, poiché non richiedono suolo (né la sua coltivazione), e sono già dotati di tutta l'acqua di cui hanno bisogno (di per sé un grande vantaggio in quanto l'acqua è la più fattore limitante per l'espansione e, di fronte ai cambiamenti climatici, anche la sopravvivenza del settore agricolo, un punto di vista sostenuto dal CGIAR, fino al punto di dire "il gas è di circa l'attenuazione, l'adeguamento è acqua" (7)-che è anche il motivo per cui Mi sono rivolto al mare anni fa).

Le alghe sono classificati in tre grandi gruppi sulla base di pigmentazione e le altre caratteristiche: marrone (Phaeophyceae), rosso (Rhodophyceae) e verde (Chlorophyceae). Molte specie sono note che attestano un grande potenziale, anche se solo pochi sono attualmente raccolti o coltivati a qualsiasi misura (9,10). Storicamente, le alghe sono state apprezzate in tutto il mondo per una varietà di usi, soprattutto per i prodotti alimentari, ma anche per i fertilizzanti, i mangimi, e di un crescente phycocolloid attualmente valutati a miliardi di US $. Anche se la raccolta in natura è importante e difficile da quantificare, la FAO stima che una grande percentuale della produzione mondiale è di coltivazione (10). Questo è importante, dato che la raccolta massiccia quantità di alghe in natura (ad esempio, il Mar dei Sargassi) potrebbe essere equivalente alla deforestazione su larga scala in termini di emissioni di CO2 atmosferica e inoltre la perdita di habitat e di frammentazione.

I primi tentativi di coltivare le alghe per biocarburanti risalgono al 1970, in particolare negli Stati Uniti attraverso quello che è venuto essere conosciuto come il gigante Kelp progetto, a quanto pare con una contropartita in Giappone (11), e ha cercato di produrre metano a partire dalla biomassa. Tali sforzi di fronte diverse alghe e la produzione di energia i problemi e come sono state depositate irrealizzabile. Dato che la coltivazione di alghe e le tecniche di produzione di biocarburanti sono molto avanzate in questi ultimi anni, e per tante ragioni già esposte, è evidente che non solo la fattibilità, ma più probabile la necessità è ora a portata di mano. Almeno noi in Costa Rica e altri in Giappone (11) sono di riavviare la produzione di alghe per la produzione di energia.

Applicazioni di energia da biomassa di alghe marine sono simili a quelli provenienti dalla terra di vegetazione. L'opzione più semplice è la combustione diretta di energia elettrica e termica, come è attualmente svolto con bagassa di canna da zucchero e non diversamente da centrali termoelettriche a carbone, in linea di principio, infatti, co-combustione di biomassa insieme a carbone è già in atto, in parte per ridurre al netto delle emissioni di CO2 nel settore energia elettrica. Avanti è la produzione di biocarburanti come l'etanolo, il biodiesel e il metano. Attuale produzione di biocarburanti, le tecnologie può essere sufficiente per alcuni casi, mentre la prossima generazione di tecnologie per migliorare verranno rese biocarburanti.

Tuttavia, anche se solo per la masterizzazione di generare energia elettrica, la coltivazione di alghe può iniziare cedendo rapidamente grandi quantità di carbonio-neutro netto di biomassa che potrebbe essere bruciati direttamente o dopo l'estrazione dei composti ad alto valore di mercato (tra cui alcuni per i biocarburanti), un processo che dovrebbe includere premendo i suoi liquidi freddi, più forse qualche essiccazione approfittando di alta insolazione, se disponibili. Una quantificazione diretta speculativa basata su alghe segue combustione di biomassa.

Prendendo una modesta produzione di combustibili solidi (sostanza secca, meno cenere) di 30 t / ha / anno, e assumendo una specifica densità di energia del 15 MJ / kg per la biomassa secca alghe (comune di tutta la biomassa vegetale) al lordo di rendimento energetico di 450 GJ / ha / anno potrebbero essere ottenuti. Questo è di circa 10 tonnellate di petrolio equivalente (tep), in termini di energia o di più di 70 barili di petrolio / ha / anno. A $ 100 al barile del petrolio, l'utile lordo è superiore a $ 7000/ha/yr-if energia che potrebbe essere utilizzato come costo-efficiente come l'olio. Per 10 Gtoe annuale del mondo del consumo di combustibili fossili e 10 tep / ha / anno di biomassa da alghe o GHA 10 [7] km [2] del mare sarebbero necessari per far crescere alghe. Si tratta di un settore simile a quello di un grande paese, meno del 3% del oceani del mondo, e circa il 20% della superficie attualmente in agricoltura (70% dei quali è in pascolo). Considerando invece la biomassa e di biocarburanti modesti obiettivi fissati per il prossimo anno negli Stati Uniti e l'Unione europea, una piccola frazione di tale superficie, come sarebbe necessario per sostituire completamente per la produzione di biocarburanti in terra.

Tale stima di energia da biomassa alghe rendimenti potrebbero essere notevolmente aumentato, quando sono immessi nel corretto mani (ad esempio, il tipo che ha realizzato un aumento di cinque volte nel mais rese negli Stati Uniti durante il secolo scorso, e il tipo che attualmente ampie aree agricole intorno il mondo), che promuovono la produttività dei biocarburanti e della biomassa, in parte attraverso la selezione e lo sviluppo di varietà di alghe con caratteristiche desiderate.

Inoltre, il 30 Gt di produzione di biomassa da 1 GHA di pesare sulle alghe aziende bilancio di CO2. Assumendo una standing-piuttosto fluttuante-biomassa tra vendemmie del 10 Gt, che da sola rappresenta più Gt di CO2 atmosferica definitivamente sequestrato. Tuttavia, il più grande contributo alla riduzione delle emissioni di CO2 proviene da taglio netto aggiunte da CO2 equivalente diminuisce in combustibili fossili, in alto di cui Gtoe obiettivo del 10 per anno. Con un mercato del carbonio attualmente pagare US $ 30 per ogni tonnellata di CO2 equivalente, c'è una somma di denaro astronomiche in vendita solo il sequestro del carbonio attraverso la coltivazione di alghe marine e l'uso di biomassa per la produzione di energia. Alcuni di denaro che potrebbe sicuramente essere utilizzato come start-up di fondi per la sperimentazione in agricoltura alghe la corretta scala.

Una volta adeguate zone di mare per ogni regione sono identificati, il principale ingresso esterno per l'attuazione su vasta scala alghe allevamento per la produzione di energia sarà l'aggiunta di sostanze nutritive, come dimostrato da tanti oceano di ferro fecondazione sforzi per promuovere la crescita di alghe micro-. Tuttavia, l'agricoltura, quali la produzione richiede grandi quantitativi di tutte le sostanze nutritive per le piante in quanto grandi quantità vengono rimossi al momento del raccolto. Agricola comune, la fecondazione, oltre ad essere costosi e che consumano energia, dovrebbe aggiungere grandi quantità di sostanze nutritive agli oceani con sconosciuti risultati. Vi è, tuttavia, una grande e grave abuso risorsa alimentare: acque reflue domestiche. La loro applicazione coltivati su grandi campi di alghe per la produzione di energia-un'opzione già esplorati (12)-potrebbe trovare economicamente sana utilizzare per i milioni di tonnellate di acque reflue non trattate di dumping quotidiano diretto in mare attraverso il sommergibile emissari o "emissari" in tutto il mondo. Il servizio a pagamento da riscuotere per lo smaltimento delle acque reflue opportunamente verrebbe ad abbassare i costi di movimentazione di sostanze nutritive.

Oltre bioenergie, cambiamento climatico e la crescente considerazione le limitazioni per l'agricoltura, le alghe usato come cibo deve essere una priorità mondo. La Cina è già il leader modo consumano 5 miliardi di tonnellate l'anno, approfittando di eccellenti alghe composizione nutrizionale, che è naturalmente ad alto contenuto di protein9. Inoltre, per soddisfare meglio le preferenze, e molte altre caratteristiche organolettiche che potrebbe essere modificata attraverso la manipolazione genetica degli alimenti e della scienza-tecnologia nulla di nuovo per gli scienziati agricoli.

Pertanto, la coltivazione di alghe per la produzione di energia, cibo e altri impieghi può portare grandi e ecologica planetaria miglioramenti, estendendo la nostra locazione sulla Terra nella speranza che alla fine ci sarà maturo, come una specie e una società. Per questo, e dato il fatto che, come le acque, in particolare quelli delle zone economiche esclusive all'interno di ciascun paese, sono ancora nelle mani dei governi, questa nuova serie di attività può anche costituire la base per la generazione di una nuova ricchezza più equamente distribuito.

Ricardo Radulovich
Mare Giardini Direttore di Progetto
Università degli Studi di Costa Rica

1.Childs, B. & Bradley, R. Impianti a Pompa (World Resources Institute, Washington, DC, 2007).

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

3. World Energy Council 2007 Indagine di fonti di energia (WEC, Londra, 2007).

4. OCSE-FAO Agricultural Outlook 2007-2016 (OCSE, Parigi, 2007).

5. Von Braun, J. La situazione alimentare mondiale. IFPRI's Biannuale generale del World Food Situation (IFPRI, Washington DC, 2007).

6. La Royal Society, i biocarburanti sostenibili: prospettive e sfide "(La Royal Society, Londra, 2008).

7. IWMI (International Water Management Institute) Acqua: chiave per l'adattamento ai cambiamenti climatici (IWMI, Colombo, 2007).

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

9. FAO, membro del Mondo acquacoltura. Pesca tecnica Libro 500 (FAO, Roma, 2006).

10. FAO Una Guida al Algoterapia industria. Pesca tecnica Libro 441 (FAO, Roma, 2003).

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

12. Edwards, P. Il riutilizzo di rifiuti umani in acquacoltura (UNDP-Banca mondiale, Washington DC, 1992).