Algas marinhas, o que vem revolução

Algas marinhas, o que vem revolução
Ignored ainda potencialmente melhores jogadores na bioenergia vs alimentos jogo.

Ricardo Radulovich

Alterações climáticas e bioenergia e agricultura fotossíntese têm colocado de volta para o palco principal. Além das oportunidades, procurando algum creme em cima de uma glamourosa e subsidiado no mercado, muitas questões permanecem sem resposta. Estes estão a ser abordados por muitos com um discurso que prevê "um mundo de combustíveis não poluentes nos campos verdejantes produzidos por agricultores próspera" (1), forja uma energia independente de "bio-economia" baseada no "multifuncional" da agricultura (2). Tudo isto apoiado por uma contabilidade detalhada das fontes de biomassa, incluindo estrume animal e cascas de coco juntamente com o milho e cana de açúcar (3).

Outros, no entanto, são mais cautelosos. Novos e velhos problemas foram rapidamente evidenciada por esta mudança de finalidade tradicional da agricultura ea pressão para expandir. De particular importância são os custos ambientais, incluindo o desmatamento, a água e os gases com efeito de estufa, a eficiência energética limitações, alimentar e nutricional e as questões que afectam os mais pobres. Por exemplo, um painel da OCDE-FAO conjunta opiniões biocombustível tecnologias e políticas de incertezas que poderiam dramàtica impacto dos preços dos alimentos (4) (e eles subiram), enquanto IFPRI's modelos predizem que expandiu produção de biocombustíveis também será acompanhado de "um líquido diminuição da disponibilidade e do acesso aos alimentos ", acrescentando que" as subvenções para os biocombustíveis que usam recursos da produção agrícola são extremamente anti-pobres ". (5)

No entanto, e guardar para uma breve referência a um estudo recente da Royal Society (6), o principal jogador potencial nesta corrida bioenergia, produção de biomassa no mar, é ignorado (1,2,3,4,5,7). No entanto, os oceanos, o maior ativo sumidouro de carbono no planeta, cobrem mais de 70% da sua superfície (prevista para crescer com a subida do nível do mar), e até mesmo receber uma proporção maior de radiação fotossinteticamente ativa (devido a uma ainda maior cobertura é nas áreas tropicais e subtropicais cintos), que vai em grande parte não utilizada para esta finalidade, uma vez que, estima-se, apenas 50% do consumo mundial de fotossíntese ocorre naturalmente lá, principalmente através de fitoplâncton (8)-em outras palavras, aos olhos de um agriculturalist, os oceanos deverá ser visto como grande e grosseiramente subutilizados campos bem provida de água e insolação.

Enquanto a humanidade evoluiu milênios atrás de caça-coleta em agricultura, o cultivo do Mar tinha de esperar até anos recentes, quando da aquicultura, a maricultura e dentro de algo em que o termo "revolução azul", entrou uma fase exponencial de crescimento como começou o seu potencial para desdobrar (coincidentemente com o alcance e superando os limites da sustentabilidade da pesca).

Segundo a FAO (9), a produção aquícola movida de menos de um milhão de toneladas no início dos anos 1950 para 59,4 milhões de toneladas, com um valor próximo de E.U. $ 70 bilhões em 2004. No entanto, 91,5% desta produção veio da Ásia e região do Pacífico, enquanto que a região europeia contribuiu com 3,9%, a América Latina e Caribe 2,3%, 1,3% na América do Norte, e do Próximo Oriente e África 1,1%. Destes, 99,8% das cultivadas plantas aquáticas, com um mercado de bilhões de E.U. $ milhões de toneladas de algas e biomassa produzidos por ano, vêm da Ásia e região do Pacífico, principalmente da China, Japão e Coreia (10).

Assim, a agricultura, baseada no uso sistemático de colheita de plantas de energia solar, já evoluiu para o mar, embora não no Hemisfério Ocidental.

Atualmente, só de macro-algas (algas) são cultivadas no mar, para o qual muito simples mecanismos são utilizados (principalmente vinculando-os a ancoradas linhas). Intensivo de CO2 e enriquecidos com micro-algas cultura de energia em tanques de água salgada em terra é muito diferente e nichos especializados. Algas assemelham plantas superiores em muitos aspectos, incluindo a aparência e tamanho, embora não em outros, uma vez que não exigem solo (nem a sua cultura), e já estão equipados com toda a água de que necessitam (em si uma grande vantagem uma vez que a água é o mais fator limitante para a expansão e, confrontado com as alterações climáticas, até mesmo a sobrevivência da agricultura, uma visão apoiada pelo CGIAR a ponto de dizer "é de cerca de gás mitigação, adaptação é sobre a água" (7)-que também é a razão pela qual Eu virei para o mar anos atrás).

Algas são classificados em três grandes grupos, com base na pigmentação e outras características: marrom (Phaeophyceae), vermelho (Rhodophyceae) e verdes (Chlorophyceae). Muitas espécies são conhecidas evidenciando um grande potencial, mas apenas alguns estão actualmente cultivada ou colhida a qualquer medida (9.10). Historicamente, algas foram avaliados em todo o mundo para uma variedade de usos, principalmente para a alimentação, mas também para os fertilizantes, alimentos para animais, e uma crescente indústria phycocolloid actualmente avaliado em milhares de milhões de E.U. $. Embora a partir da colheita selvagem é significativa e difícil de quantificar, a FAO estima que uma grande percentagem da produção mundial é de cultivo (10). Isto é importante, uma vez que enormes quantidades de colheita naturalmente algas populações (por exemplo, mar dos Sargaços) poderia ser equivalente ao desmatamento em larga escala em termos de CO2 atmosférico além habitat e perda e fragmentação.

Primeiras tentativas de cultivar algas para biocombustíveis remontam à década de 1970, especialmente no E.U.A. através daquilo que veio a ser conhecido como o Gigante barrilha Projeto, aparentemente com uma contrapartida no Japão (11), e procurou para produzir metano a partir da biomassa. Tais esforços enfrentou vários problemas com algas ea produção de energia e foram arquivadas como inviável. Dado que a alga produção de biocombustíveis e cultivo técnicas têm avançado muito nos últimos anos, e as muitas razões já apresentadas, é óbvio que não só viabilidade, mas a necessidade é mais provável agora na mão. Pelo menos nós, na Costa Rica e outros no Japão (11) estão reiniciando a produção de algas para a energia.

Energia aplicações a partir de algas biomassa são semelhantes aos da terra vegetação. A opção mais simples é combustão directa de electricidade e de calor, como é atualmente feito com bagaço de cana e não ao contrário do carvão-despedido usinas, em princípio, na verdade, co-combustão da biomassa, juntamente com o carvão já está implementado, em parte para diminuir líquida das emissões de CO2 no sector da energia eléctrica. Em seguida é a produção de biocombustíveis como o etanol, o biodiesel eo metano. Atual tecnologias produção de biocombustíveis pode ser suficiente para alguns casos, enquanto a próxima geração de tecnologias virão para melhorar a produção de biocombustíveis.

No entanto, mesmo que seja só para queimar para produzir electricidade, algas cultivo podem rapidamente começar produzindo grandes quantidades de líquido de carbono neutro em termos de biomassa, que poderiam ser queimadas diretamente ou após a extração dos compostos de alto valor no mercado (incluindo alguns para os biocombustíveis), um processo que deve incluir pressionando o seu frio líquidos, talvez mais alguns aproveitando secagem de alta insolação, onde disponível. A quantificação direta especulativos baseados em algas queimadas segue.

Tomando uma modesta produção de combustíveis sólidos (matéria seca menos cinzas), de 30 t / ha / ano, e assumindo uma densidade energética de 15 MJ / kg de biomassa seca algas (comum para toda a biomassa vegetal) para produzir energia bruta de 450 GJ / ha / ano poderiam ser obtidos. Isto é de aproximadamente 10 toneladas de equivalente de petróleo (tep) em termos de energia ou mais de 70 barris de óleo / ha / ano. Por US $ 100 por barril de petróleo, o lucro bruto seria mais de US $ 7000/ha/yr-if energia que poderia ser utilizado como custo-eficiente quanto o petróleo. Para 10 Gtoe do mundo anual do consumo de combustíveis fósseis e 10 pés / ha / ano a partir de biomassa de algas ou GHA 10 [7] km [2] da zona marítima seria necessário para crescer algas. Esta uma área semelhante a um grande país, menos de 3% dos oceanos do mundo, e cerca de 20% da área atualmente na agricultura (70% do que está em pastagem). Considerando a biomassa e biocombustíveis bastante modestas metas estabelecidas para os próximos anos nos E.U.A. e da UE, uma pequena fração do que a área que seria necessário para substituir integralmente para a produção de biocombustíveis na terra.

Essa estimativa da biomassa produz energia a partir de algas poderia ser significativamente aumentada quando colocado no bom mãos (por exemplo, a espécie que obteve um aumento de cinco vezes na E.U.A. milho rendimentos durante o século passado, e do tipo que, actualmente, cerca de áreas extensas terras agrícolas do mundo), fazer avançar os biocombustíveis ea biomassa produtividade, em parte através da seleção e desenvolvimento de algas variedades com características desejadas.

Além disso, 30 Gt de produção de biomassa a partir de 1 de algas GHA fazendas pesar sobre as emissões de CO2 equilíbrio. Assumindo um pé-sim, flutuando entre as colheitas de biomassa-10 GT, que por si só, representa vários Gt de CO2 atmosférico seqüestrado permanentemente. No entanto, a maior contribuição para redução de CO2 é proveniente de corte adições líquidas de CO2 equivalentes diminuições na queima de combustíveis fósseis, no canto superior mencionados Gtoe meta de 10 por ano. Com um mercado de carbono actualmente E.U. pagando $ 30 por tonelada de CO2 equivalente, há uma quantidade astronómica de dinheiro apenas em vender o sequestro de carbono através de algas cultivo e à utilização de biomassa para energia. Parte desse dinheiro poderia certamente ser utilizados como fundos de start-up experimental algas agricultura na escala adequada.

Depois oceano áreas adequadas para cada região são identificadas, as principais contribuições externas para aplicação em larga escala algas agricultura de energia será a adição de nutrientes, como evidenciado por tantos oceano ferro adubação esforços para promover o crescimento de micro-algas. No entanto, a agricultura, tal como a produção requer grandes quantidades de todos os nutrientes de plantas, pois grandes quantidades são retirados no momento da colheita. Agrícola comum adubação, além de ser dispendiosa e que consomem energia, gostaria de acrescentar grandes quantidades de nutrientes para os oceanos com resultados desconhecidos. Há, no entanto, um grande e grave desvio nutricional recurso: águas residuais domésticas. A sua aplicação algas cultivadas em grandes campos de energia, uma opção já explorada (12), poderia encontrar-economicamente boa utilização para os milhões de toneladas de águas residuais não tratadas despejadas diariamente directa para o mar através de descargas submarinas ou "emissários" em todo o mundo. A taxa de serviço a ser cobrado para escoamento das águas residuárias correctamente viria a custos mais baixos nutrientes movimentação.

Além de bioenergia e mudança climática, considerando crescentes limitações à agricultura, algas usadas como alimento deve ser estabelecido como uma prioridade mundial. A China já é líder da maneira que consomem 5 mil milhões de toneladas por ano, tirando partido das algas excelente composição nutricional, que é naturalmente de elevado teor em protein9. Além disso, para se adequar melhor às preferências, e muitas outras características organolépticas poderiam ser alteradas através de manipulação genética, ciência e tecnologia alimentar-nada de novo para cientistas agrícolas.

Assim, algas cultivo de energia, alimentos e outros usos podem trazer grandes melhorias e ecológicos planetários, alargando os nossos locação na Terra, na esperança de que finalmente vamos amadurecer como uma espécie e uma sociedade. Por isso, e dado o fato de que, como águas, especialmente aquelas dentro das zonas económicas exclusivas de cada país, ainda estão nas mãos dos governos, este novo conjunto de actividades pode bem constituir a base para a geração de uma nova riqueza mais equitativamente distribuída.

Ricardo Radulovich
Diretor do Projeto Mar Jardins
Universidade da Costa Rica

1.Childs, B. & Bradley, R. Plantas na bomba (World Resources Institute, Washington, DC, 2007).

2. Jordânia, N. et al. Ciência 316, 1570-1571 (2007).

3. Conselho Mundial da Energia 2007 Survey Fontes de Energia (WEC, London, 2007).

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

5. Von Braun, J. A Situação Mundial da Alimentação. IFPRI's semestral Panorama da Situação Mundial da Alimentação (IFPRI, Washington, DC, 2007).

6. A Royal Society, biocombustíveis sustentáveis: perspectivas e desafios (The Royal Society, Londres, 2008).

7. IWMI (International Water Management Institute) Água: Chave para a adaptação às alterações climáticas (IWMI, Colombo, 2007).

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

9. FAO Estado do Mundo da Aquicultura. Fisheries Technical Paper 500 (FAO, Roma, 2006).

10. FAO Um Guia para a Indústria Algas. Fisheries Technical Paper 441 (FAO, Roma, 2003).

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

12. Edwards, P. Reutilização de Resíduos de Aquicultura Humano (PNUD, Banco Mundial, Washington DC, 1992).