Tang, kommende revolusjon

Tang, kommende revolusjon
Ignorerte ennå potensielt toppen aktørene i bioenergi g. mat spillet.

Ricardo Radulovich

Klimaendringer og bioenergi landbruk og fotosyntese har plassert tilbake til hovedvinduet scenen. I tillegg til muligheter, ser gjerne litt krem på toppen av et glamorøse og subsidierte markedet, mange spørsmål er fortsatt ubesvart. Disse blir ivaretatt av mange med en diskusjon som ser for seg "en verden av ren brensel i frodige felt produsert av velstående bønder" (1), å bygge en energi-uavhengige "bio-økonomi", basert på "multifunksjonelle" landbruk (2). Alt dette støttes av et detaljert regnskap biomasse kilder, inkludert dyr dung og kokos husks sammen med korn og sugarcane (3).

Andre, derimot, er mer forsiktige. Nye og gamle problemer er raskt dokumentert av denne endringen i tradisjonell formål landbruk og press for å utvide. Av særlig relevans er miljømessige kostnader, inkludert avskoging, vann og drivhusgasser, energi-effektivitet begrensninger, og mat og ernæring problemene påvirker fattige mest. For eksempel, en OECD-FAO felles panel visninger biodrivstoff teknologier og retningslinjer som usikkerheter som kan dramatisk innvirkning matvareprisene (4) (og de har steget), mens IFPRI modeller spår at utvidet biodrivstoff produksjon vil også bli fulgt av "netto nedgang i tilgjengeligheten av og tilgangen til mat, og legger til at "subsidier til biodrivstoff som bruker jordbruks produksjon ressurser er ekstremt anti-fattige." (5)

Likevel, og lagre for en kort omtale i en nylig artikkel av Royal Society (6), det viktigste potensialet aktør i dette løpet bioenergi, biomasse produksjon til havs, ignoreres (1,2,3,4,5,7). Imidlertid, hav, den største aktive karbon synke i planet, dekker over 70% av sitt areal (anslås å vokse med stigende havnivåer), og få en enda større andel av photosynthetically aktiv stråling (på grunn av en enda større dekning i tropiske og subtropiske belter), som går i stor grad ubrukt til dette formålet siden, er det anslått bare 50% av verdens fotosyntese foregår selvsagt det, for det meste gjennom phytoplankton (8)-med andre ord, å øynene til en agriculturalist, vil havene bør sees som store og grovt underutilized felt vel forsynt med vann og insolation.

Mens menneskeheten utviklet seg årtusener siden fra jakt-samlingen til landbruk, dyrking av Seas måtte vente til senere år, når akvakultur, mariculture og innenfor det noe i begrepet "blå revolusjon", lagt inn en eksponentielle fasen av vekst som sitt potensial begynt å brette (coincidentally med nå, og overgå grensene for bærekraftig fiskeri).

Ifølge FAO (9), akvakultur flyttet fra mindre enn en million tonn i begynnelsen av 1950 til 59,4 millioner tonn, med en verdi nær US $ 70 milliarder i 2004. Imidlertid 91,5% av denne produksjonen kom fra Asia og Stillehavet region, mens den europeiske regionen bidratt 3.9%, Latin-Amerika og Karibia 2.3%, 1.3% Nord-Amerika, og Nær-Østen og Afrika 1.1%. Av dette er 99,8% av kulturperler akvatiske planter, med et marked milliarder USD og millioner tonn tang biomasse produsert per år, kommer fra Asia og Stillehavet regionen, hovedsakelig fra Kina, Japan og Korea (10).

Således, landbruk, basert på systematisk bruk av planter til å høste solenergi, har allerede utviklet seg til sjø, men ikke på den vestlige halvkule.

Foreløpig bare makro-alger (tang) er dyrket på havet, som svært enkle mekanismer som brukes (hovedsakelig knytte dem til forankret flytende linjer). Intensivt og CO2-beriket mikro-alger kultur for energi i saltvann tanker på land er svært forskjellige og spesialiserte nisje. Tang likne høyere planter på mange måter, blant annet utseende og størrelse, men ikke i andre, siden de ikke krever jord (eller dets dyrking), og er allerede utstyrt med alt vannet de trenger (i seg selv en stor fordel siden vann er det mest begrensende faktor for utvidelse, og står overfor klimaendringer, selv overlevelse landbruk, et syn opprettholdes av CGIAR til punkt sier "handler om gass forminskingsmodulen tilpasning er om vann" (7)-som også er grunnen til at Jeg viste til sjø år siden).

Tang er klassifisert i tre store grupper basert på pigmentering og andre egenskaper: Brown (Phaeophyceae), rød (Rhodophyceae) og grønn (Chlorophyceae). Mange arter er kjent evidencing et enormt potensial, men bare et fåtall er for tiden høstes eller kultivert til noen grad (9,10). Historisk tang er verdsatt verden rundt for en rekke bruksområder, hovedsakelig for mat, men også for gjødsel, strøm, og en voksende phycocolloid industrien øyeblikket verdsatt til milliarder US $. Selv om høsting fra naturen er betydelig og vanskelig å kvantifisere, den FAO anslår at en stor prosent av verdens produksjon fra dyrking (10). Dette er viktig siden innhøstingen massive mengder naturlig forekommende tang populasjoner (eg, det Sargasso Sea) kunne tilsvarer storskala avskoging i form av atmosfærisk CO2 tillegg og habitat tap og fragmentering.

Tidlige forsøk på å dyrke tang for biodrivstoff tilbake til 1970-tallet, spesielt i USA gjennom det kom til å bli kjent som Giant Kelp Project, angivelig med en kollega i Japan (11), og søkte å produsere metan fra biomasse. Slikt arbeid har møtt flere tangarter og energiproduksjon problemer og ble arkivert som unfeasible. Gitt at tangarter kultivering og biodrivstoff produksjon teknikkene har mye avansert i de senere år, og for mange grunner som allerede er presentert, er det åpenbart at ikke bare mulig, men mest sannsynlig må nå for hånden. Minst oss i Costa Rica og andre i Japan (11) er å starte produksjon av tang for energi.

Energi-programmer fra tang biomasse er lik dem fra land vegetasjon. Det enkleste alternativet er direkte brenner for elektrisitet og varme generasjonen, som det foreløpig er gjort med bagasse fra sugarcane og ikke ulikt kull-kraftverk i prinsippet-faktisk co-skyting biomasse sammen med kull er allerede implementert, dels for å redusere netto CO2-utslipp på elektrisk kraft sektoren. Neste er produksjon av biodrivstoff som etanol, biodiesel og metan. Gjeldende biodrivstoff produksjonsteknologi mai nok for noen tilfeller, mens neste generasjons teknologier kommer til å forbedre biodrivstoff gir.

Men selv om bare for brenning til å generere elektrisitet, tang kultivering kan raskt begynne gir store mengder netto karbon-nøytral biomasse som kan brennes direkte eller etter utpakking forbindelser av høy markedsverdi (inkludert noen for biodrivstoff), en prosess som skal omfatte trykke ut en kald væske, pluss kanskje noen tørking utnytter høye insolation der dette er tilgjengelig. En spekulativ direkte kvantifisering basert på tang biomasse brenner følger.

Tar en beskjeden produksjon av brennbart materiale (tørrstoff minus aske) 30 t / ha / år, og forutsetter en bestemt energi tetthet av 15 MJ / kg for tørr tang biomasse (felles for hele anlegget biomasse) til brutto energi avkastning på 450 GJ / ha / år kan bli oppnådd. Dette er ca 10 tonn oljeekvivalenter (toe) i form av energi, eller mer enn 70 fat olje / ha / år. På $ 100 per fat oljeekvivalenter, brutto gevinst ville være over $ 7000/ha/yr-if energi som kunne bli brukt som kost-effektivt som olje. For 10 Gtoe av verdens årlige fossilt drivstoff forbruk og 10 toe / ha / år fra tang biomasse til GHA eller 10 [7] km [2] av havområdet ville være nødvendig for å vokse tang. Dette et område som ligner på et stort land, mindre enn 3% av verdens hav, og ca 20% av landområdet øyeblikket i landbruket (70% av de som er på beite). Vurderer heller beskjedne biomasse og biodrivstoff målene satt for de kommende år i USA og EU, en liten brøkdel av det området som ville være nødvendig for å full erstatning for biodrivstoff produksjon i land.

Slike beregnet energi fra tang biomasse gir kan være mye større når plassert i riktige hender (eg, det slag som fikk en fem-fold økning i korn gir i USA i løpet av det siste århundret, og den typen som for tiden omfattende gården landområder rundt verden), fremme biodrivstoff og biomasse produktivitet, dels gjennom utvelgelse og utvikling av tangarter varianter med ønskede egenskaper.

Videre, 30 Gt biomasse produksjon fra GHA 1 av tang gårder tynge CO2 balanse. Forutsatt en stående-heller, flytende-biomasse mellom avlinger av 10 GT, som selv representerer flere Gt av atmosfærisk CO2 permanent sequestered. Men det største bidraget til CO2 reduksjonen kommer fra kutte netto filer fra CO2 tilsvarende nedgang i fossilt brensel forbrenning, øverst nevnt Gtoe mål på 10 per år. Med en karbon-markedet i dag betaler US $ 30 per tonn CO2 tilsvarende, er det et astronomiske beløpet bare selger carbon sequestration gjennom tang dyrking og bruk av biomasse til energi. Noen av de pengene kan sikkert brukes som oppstart fond for eksperimentell tang oppdrett på riktig skala.

Når tilstrekkelig hav områder for hver region er identifisert, de viktigste eksterne innspill til å gjennomføre store tang oppdrett for energi vil være tillegg av næringsstoffer, som dokumentert av så mange hav jern befruktning innsats for å fremme mikro-algehelse vekst. Imidlertid, landbruk-like produksjon krever store mengder all anlegget næringsstoffer fordi store mengder er fjernet ved innhøsting. Vanlige jordbruksprodukter befruktning, foruten å være kostbart og energi-forbruk, vil legge store mengder næringsstoffer til havene med ukjent resultat. Det er likevel en stor og grovt misbruk ernæringsmessige ressurs: innenriks wastewaters. Sin søknad dyrkes på store tang felt for energi-et valg allerede utforsket (12)-kunne finne økonomisk-lyd bruke for millioner tonn ubehandlet wastewaters dumpet daglig direkte i sjøen gjennom ubåten outfalls eller "emissaries" overalt i verden. Tjenesten gebyr belastes for riktig disponering av wastewaters ville komme til lavere næringsinnhold håndtering kostnader.

Dessuten bioenergi og klima-endringer vurderer voksende begrensninger for landbruk, tang brukt som mat bør bli etablert som en verden prioritet. Kina er allerede ledende i måten å konsumere 5 milliarder tonn per år, utnytter utmerket tang ernæringsmessig sammensetning, som er naturlig høy i protein9. Videre til bedre dress preferanser, og mange andre organoleptic egenskaper kan bli forandret gjennom genetisk manipulasjon og matvitenskap teknologi-intet nytt for landbruksprodukter forskere.

Dermed tang kultivering for energi, mat og annen bruk kan føre til store og økologisk vennlige Planetary forbedringer, utvider vår leie på jorden i håp om at etter hvert vil vi modne som arter og samfunn. For dette, og gitt det faktum at vann, spesielt de i eksklusive økonomiske soner i hvert land, er fortsatt i hendene på regjeringer, dette nye settet med aktiviteter kan også være grunnlag for å generere en ny formue mer equitably fordelt.

Ricardo Radulovich
Sea Gardens Project Director
Universitetet i Costa Rica

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

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

3. World Energy Council 2007 Kartlegging av energikilder (WEC, London, 2007).

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

5. Von Braun, J. The World Food Situation. IFPRI's Biannual Oversikt over World Food Situation (IFPRI, Washington DC, 2007).

6. The Royal Society, Bærekraftig biodrivstoff: prospekter og utfordringer (The Royal Society, London, 2008).

7. IWMI (International Water Management Institute) Vann: Tast for tilpasning til klimaendringer (IWMI, Colombo, 2007).

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

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

10. FAO guide til tangarter Industry. Fisheries Technical Paper 441 (FAO, Roma, 2003).

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

12. Edwards, P. Gjenbruk av menneskelig avfall i Akvakultur (UNDP-Verdensbanken, Washington DC, 1992).