Zeewier, de komende revolutie

Zeewier, de komende revolutie
Genegeerde nog potentieel topspelers in de bio-energie versus voedsel spel.

Ricardo Radulovich

Klimaatverandering en bio-landbouw en fotosynthese hebben terug in de belangrijkste fase. Naast de kansen, zoekt graag wat crème op de top van een glamoureuze en gesubsidieerde markt, veel vragen blijven onbeantwoord. Deze worden aangepakt door velen met een discours dat stelt zich een wereld van schone brandstoffen in weelderige velden geproduceerd door welvarende landbouwers "(1), het smeden van een energie-onafhankelijke" bio-economie "op basis van" multifunctioneel "landbouw (2). Dit alles ondersteund door een gedetailleerde boekhouding van biomassa bronnen, met inbegrip van dierlijke mest en kokos cacaoschillen samen met maïs en suikerriet (3).

Anderen zijn echter voorzichtiger. Nieuwe en oude problemen zijn snel blijkt door deze verandering in de traditionele zin van de landbouw en de druk om uit te breiden. Van bijzonder belang zijn de milieukosten, ook de ontbossing, het water en broeikasgassen, energie-efficiëntie-beperkingen, en voedsel en voeding kwesties die arme mensen het meest. Bijvoorbeeld, een OESO-FAO panel gezamenlijke standpunten biobrandstoftechnologieën en het beleid als onzekerheden die kunnen dramatisch effect voedselprijzen (4) (en ze zijn gestegen), terwijl IFPRI de modellen voorspellen dat breidde de productie van biobrandstoffen zullen ook begeleid worden door "een netto afname van de beschikbaarheid van en toegang tot voedsel, "voegt hieraan toe dat" de subsidies voor biobrandstoffen die gebruik maken van de landbouwproductie middelen uiterst anti-armen. "(5)

Toch, en sparen voor een korte vermelding in een recente paper van de Royal Society (6), het belangrijkste potentiële speler in deze race bio-energie, de productie van biomassa op zee, wordt genegeerd (1,2,3,4,5,7). Echter, de oceanen, de grootste actieve koolstofput in de planeet, dekking van meer dan 70% van de oppervlakte (voorspelde om mee te groeien met de stijgende zeespiegel), en krijgen een nog groter deel van photosynthetically actieve straling (als gevolg van een nog grotere dekking is in de tropische en subtropische gordels), dat gaat grotendeels ongebruikt voor dit doel, aangezien het is geraamd, slechts 50% van de wereldbevolking fotosynthese plaatsvindt nature er, meestal door middel van fytoplankton (8)-met andere woorden, voor de ogen van een agriculturalist, de oceanen moeten worden gezien als grote en grove onderbenut velden goed voorzien van water en insolatie.

Terwijl de mensheid geëvolueerd millennia geleden van de jacht-verzameling in de landbouw, de teelt van de Zee moesten wachten tot de afgelopen jaren, toen de aquacultuur, de maricultuur en binnen het iets met de term "blauwe revolutie", die een exponentiële fase van groei als de potentiële begonnen te ontvouwen (toevallig met het bereiken en daarmee de grenzen van een duurzame visserij).

Volgens de FAO (9), aquacultuurproductie verplaatst van minder dan een miljoen ton in de vroege jaren 1950 tot 59,4 miljoen ton, met een waarde dicht bij de US $ 70 miljard in 2004. Maar 91,5% van deze productie kwam uit Azië en de Stille Oceaan, terwijl de Europese regio droegen 3,9%, Latijns-Amerika en het Caribisch gebied 2,3%, 1,3% Noord-Amerika en het Nabije Oosten en Afrika met 1,1%. Hiervan is 99,8% van gekweekte aquatische planten, met een markt van miljarden US $ en zeewier miljoen ton biomassa per jaar, afkomstig uit Azië en de Pacific regio, vooral uit China, Japan en Korea (10).

Zo, de landbouw, gebaseerd op het systematisch gebruik van de planten te oogsten zonne-energie, is al uitgegroeid tot de zee, maar niet in het westelijke halfrond.

Momenteel worden alleen de macro-algen (zeewier) worden geteeld op zee, waarvoor zeer eenvoudige mechanismen worden gebruikt (vooral koppelende ze geankerde drijvende lijnen). Intensieve en CO2-verrijkt micro-algen cultuur voor energie in zoutwater tanks op het land is een zeer verschillende en gespecialiseerde niche. Zeewier lijken hogere planten in vele vormen, met name het uiterlijk en de grootte, maar in andere niet, omdat zij geen bodem (noch de teelt) en zijn al met al het water ze nodig hebben (op zich al een groot voordeel, omdat het water is het meest beperkende factor voor de uitbreiding en, geconfronteerd met de klimaatverandering, zelfs het voortbestaan van de landbouw, een standpunt bevestigd door de CGIAR op het punt om te zeggen "gaat over gas mitigatie, adaptatie gaat over het water" (7)-dat is ook de reden waarom Ik wendde zich tot de zee jaar geleden).

Zeewieren zijn ingedeeld in drie grote groepen, gebaseerd op pigmentatie en andere kenmerken: bruin (Phaeophyceae), rood (Rhodophyceae) en groen (Chlorophyceae). Veel soorten zijn bekend waaruit een enorm potentieel, maar slechts een paar zijn momenteel geoogst of geteeld op elke hoogte (9,10). Historisch, zeewier zijn gewaardeerd in de hele wereld voor een verscheidenheid van toepassingen, voornamelijk voor voedsel, maar ook voor meststoffen, diervoeders, en een groeiend phycocolloid industrie momenteel een waarde van miljarden US $. Hoewel de oogst uit het wild is groot en moeilijk te kwantificeren, de FAO schat dat een groot percentage van de wereldproductie komt uit de teelt (10). Dit is belangrijk omdat de oogst van massale hoeveelheden van nature voorkomende zeewier populaties (bv. de Sargasso Zee) kunnen als gelijkwaardig worden beschouwd tot grootschalige ontbossing in het gebied van de atmosferische CO2-toevoeging en het verlies van habitats en versnippering.

Vroege pogingen om Cultivate zeewier voor biobrandstoffen dateren uit de jaren 1970, met name in de Verenigde Staten door wat werd bekend als de Giant Kelp Project, blijkbaar met een tegenhanger in Japan (11), en werd gevraagd voor de productie van methaan uit biomassa. Dergelijke inspanningen geconfronteerd verschillende zeewier en energieproductie problemen en zijn gedeponeerd als onhaalbaar. Gezien het feit dat zeewier teelt en productie van biobrandstoffen zeer geavanceerde technieken hebben in de afgelopen jaren, en voor de vele redenen die al gepresenteerd, is het duidelijk dat niet alleen de haalbaarheid, maar de meeste kans op de noodzaak is nu bij de hand. Tenminste ons in Costa Rica en anderen in Japan (11) zijn het opnieuw opstarten van de productie van zeewieren voor energie.

Energie-toepassingen van zeewier biomassa zijn vergelijkbaar met die van grond vegetatie. De simpelste optie is rechtstreekse verbranding voor elektriciteit en warmte, zoals dit momenteel gebeurt met bagasse uit suikerriet en niet in tegenstelling tot kolen gestookte centrales in beginsel in feite meeverbranding van biomassa samen met steenkool is al uitgevoerd, deels te verminderen netto CO2-uitstoot in de elektrische sector. Vervolgens is de productie van biobrandstoffen, zoals ethanol, biodiesel en methaan. Huidige productie van biobrandstoffen technologieën kunnen volstaan voor bepaalde gevallen, terwijl de volgende generatie technologieën zullen komen ter verbetering van biobrandstof opbrengsten.

Maar zelfs al was het alleen maar voor het branden van de opwekking van elektriciteit, zeewier teelt kan snel beginnen yielding grote hoeveelheden van de netto koolstof-neutrale biomassa die kunnen worden verbrand direct of na de extractie van verbindingen van hoge marktwaarde (waaronder enkele voor biobrandstoffen), een proces dat moet drukken van zijn koude vloeistoffen, plus wellicht sommige drogen te profiteren van de hoge insolatie indien beschikbaar. Een speculatieve directe kwantificering op basis van zeewier biomassa brandende volgt.

Inname van een bescheiden productie van brandbare vaste stoffen (droge stof minus as) van 30 t / ha / jr, en uitgaande van een specifieke energie-dichtheid van 15 MJ / kg voor droog zeewier biomassa (gemeenschappelijk voor de hele fabriek biomassa) aan het bruto rendement van 450 GJ / ha / jr kan worden verkregen. Dit is ongeveer 10 ton olie-equivalent (toe) in termen van energie of meer dan 70 vaten olie / ha / jr. Bij $ 100 per vat olie, de bruto winst zou meer dan $ 7000/ha/yr-if energie die gebruikt kan worden als kosten-efficiënt olie. Voor 10 Gtoe van de wereld het jaarlijkse verbruik van fossiele brandstof en 10 toe / ha / jr uit zeewier biomassa GHA of 10 [7] km [2] van zee ruimte nodig zou zijn om te groeien zeewier. Dit wordt een gebied vergelijkbaar met een groot land, minder dan 3% van de wereldzeeën, en ongeveer 20% van de oppervlakte die momenteel in de landbouw (70% van die in de weide). Gezien de tamelijk bescheiden biomassa en biobrandstof doelstellingen voor de komende jaren in de VS en de EU, een klein deel van dat gebied als nodig zou zijn om volledig substituut voor de productie van biobrandstoffen in het land.

Dit geraamde energie uit biomassa zeewier opbrengst aanzienlijk kan worden verhoogd wanneer het in de juiste handen (bv. het soort dat een vijf-voudige toename in maïs de opbrengst in de VS gedurende de afgelopen eeuw, en het soort dat momenteel uitgebreid landbouwgrond gebieden rond de wereld), de bevordering van biobrandstoffen en biomassa productiviteit, mede door de selectie en ontwikkeling van zeewier rassen met gewenste eigenschappen.

Bovendien, 30 GT van de productie van biomassa uit GHA 1 van zeewier boerderijen wegen op de CO2-balans. Uitgaande van een niet-permanente, floating-biomassa tussen de oogsten van 10 GT, dat op zichzelf vertegenwoordigt verschillende Gt van de atmosferische CO2 permanent teruggetrokken. Echter, de grootste bijdrage aan CO2-reductie komt uit snijden netto toevoegingen van CO2-equivalent dalingen van fossiele brandstoffen, aan de bovenkant Gtoe genoemde doelstelling van 10 per jaar. Met een koolstof-markt momenteel betalen US $ 30 per ton CO2-equivalent, is er een astronomisch bedrag van het geld gewoon in de verkoop van koolstofvastlegging door zeewier teelt en het gebruik van biomassa voor energie. Sommige van dat geld kan zeker worden gebruikt als start-up middelen voor experimentele zeewier landbouw op de juiste schaal.

Zodra voldoende oceaan gebieden voor elke regio zijn geïdentificeerd, de belangrijkste externe input voor de uitvoering van grootschalige landbouw zeewier voor energie zal de toevoeging van voedingsstoffen, zoals blijkt uit zoveel oceaan ijzer bemesting inspanningen ter bevordering van de micro-algentoxiciteit groei. Echter, de landbouw-achtige productie vergt grote hoeveelheden van alle plantaardige voedingsstoffen, omdat grote hoeveelheden worden verwijderd bij de oogst. Gemeenschappelijk landbouwbeleid bevruchting niet alleen kostbaar en energie verbruiken, zou grote hoeveelheden van voedingsstoffen aan de oceanen met onbekende resultaten. Er is echter een grote en grove misbruik voedingsdoel bron: huishoudelijk afvalwater. Hun aanvraag geteeld op grote velden zeewier voor energie-optie al onderzocht (12)-kan vinden economisch goed gebruiken voor de miljoenen tonnen ongezuiverd afvalwater gedumpt dagelijks rechtstreeks in de zee door middel van onderzeese lozingen of "gezanten" overal in de wereld. De service vergoeding aan te rekenen voor de juiste verwijdering van afvalwater zou komen tot lagere kosten van voedingsstoffen.

Naast de bio-energie en klimaat-verandering overweegt groeiende beperkingen aan de landbouw, zeewier gebruikt als voedingsmiddel moet worden opgericht als een wereld prioriteit. China is al leidt de weg nuttigen 5 miljard ton per jaar, te profiteren van uitstekende zeewier nutritionele samenstelling, die van nature rijk zijn aan protein9. Bovendien, om beter aan voorkeuren, en vele andere organoleptische eigenschappen kunnen worden veranderd door middel van genetische manipulatie, en voedsel wetenschap technologie niet nieuw in de landbouw wetenschappers.

Zo zeewier teelt voor energie, voedsel en andere toepassingen kunnen leiden tot grote en milieuvriendelijk planetaire verbeteringen, uitbreiding van onze huurovereenkomst op aarde op de hoop dat uiteindelijk zullen we volwassen als een soort en een samenleving. Voor deze, en gezien het feit dat als wateren, met name die binnen de exclusieve economische zones van elk land, zijn nog steeds in handen van de regeringen, deze nieuwe reeks van activiteiten kan ook de basis vormen voor het genereren van een nieuwe rijkdom meer billijke wijze verdeeld.

Ricardo Radulovich
Sea Gardens Project Director
Universiteit van Costa Rica

1.Childs, B. & Bradley, R. Planten op de pomp (World Resources Institute, Washington, DC, 2007).

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

3. World Energy Council 2007 Survey of Energy Sources (WEC, Londen, 2007).

4. OESO-FAO Agricultural Outlook 2007-2016 (OESO, Parijs, 2007).

5. Von Braun, J. The World Food Situation. IFPRI's Halfjaarlijks Overzicht van het World Food Situation (IFPRI, Washington DC, 2007).

6. De Royal Society, duurzame biobrandstoffen: vooruitzichten en uitdagingen (The Royal Society, Londen, 2008).

7. IWMI (International Water Management Institute) Water: Verdeelsleutel voor de aanpassing aan klimaatverandering (IWMI, Colombo, 2007).

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

9. FAO-Staat van World aquacultuur. Visserij Technical Paper 500 (FAO, Rome, 2006).

10. FAO-A Guide to the Zeewier Industrie. Visserij Technical Paper 441 (FAO, Rome, 2003).

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

12. Edwards, P. Hergebruik van menselijk afval in de aquacultuur (UNDP, Wereldbank, Washington DC, 1992).