Seaweeds, venirea revoluţiei

Seaweeds, venirea revoluţiei
Ignorate încă potenţial sus jucători în bioenergie, faţă de alimente joc.

Ricardo Radulovich

Schimbările climatice şi bioenergia fotosinteză agricultură şi-au pus înapoi în principalele etape. In afara de şanse, arătând ca nişte cremă pe vârful unui plin de farmec şi subventionata de piaţă, multe întrebări rămân fără răspuns. Acestea sunt abordate de către mai multe cu un discurs care prevede "o lume a curate de combustibili în luxuriant domenii produse de prosper agricultorilor" (1), forjare o energie-independent "bio-economiei" bazate pe "multifunctional" agricultura (2). Toate acestea susţinută de un contabile detaliate de biomasă surse, inclusiv a animalelor balegă şi nucă de cocos husks împreună cu porumb şi trestie de zahăr (3).

Alţii, însă, sunt mult mai precauţi. Vechi şi noi probleme au fost rapid, dovedite de această modificare, în scopul de a agriculturii tradiţionale şi presiunea de a extinde. O relevanţă deosebită sunt costurile de mediu, inclusiv a defrişărilor, de apă şi de gaze cu efect de seră, eficienţa energetică a limitări, şi produsele alimentare şi hrana oamenilor săraci probleme care afectează cel mai mult. De exemplu, o OCDE-FAO panoul de puncte de vedere comune şi a politicilor de biocombustibil tehnologii ca incertitudinile care ar putea dramatic impactul preţurilor la alimente (4) (şi pe care le-au crescut), în timp ce IFPRI de modele prevăd că a extins producţia de biocarburanţi va fi, de asemenea, însoţită de un "net scădere în disponibilitatea şi accesul la produse alimentare ", adăugând că" subvenţiile pentru biocombustibili care utilizează resurse de producţie agricolă sunt extrem de anti-saraci. "(5)

Totuşi, şi pentru a salva o scurtă menţionează într-un recent de hârtie de la Royal Society (6), principalul potenţial jucător în această cursă de bioenergie, producţia de biomasă, la mare, este ignorată (1,2,3,4,5,7). Cu toate acestea, a oceanelor, cel mai mare activ de carbon chiuveta de pe planeta, acoperă peste 70% din suprafata (predictat pentru a creste cu creşterea nivelului mării), şi de a primi chiar şi o proporţie mai mare de radiaţie photosynthetically active (din cauza la o şi mai mare de acoperire este la tropicale şi subtropicale şi curele), care merge în mare parte neutilizate în acest scop, de vreme ce, se estimează, doar 50% din lume, fotosinteză are loc natural, acolo, în cea mai mare parte prin fitoplanctonului (8), cu alte cuvinte, cu ochii de o agriculturalist, oceanele ar trebui să fie văzut ca marea şi grosolan underutilized domenii bine înzestraţi cu apă şi de expunere la soare.

În timp ce umanitatea a evoluat de milenii în urmă de la vânătoare de colectare în agricultură, de cultivare a mărilor au trebuit să aştepte până în ultimii ani, în cazul în acvacultură, mariculture şi în el ceva în termenul de "albastru de revolutie", a intrat o fază de creştere exponenţială a potenţialului acesteia, astfel cum a început pentru a desface (coincidenţă cu atingerea şi depăşeşte limitele durabile în domeniul pescuitului).

Conform FAO (9), producţia de acvacultură mutat de la mai puţin de un milion de tone la începutul anilor 1950 la 59.4 milioane de tone, cu o valoare de aproape 70 miliarde dolari SUA în anul 2004. Cu toate acestea, 91.5% din această producţie au venit din Asia şi Pacific regiune, în timp ce regiunea Europei a contribuit de 3,9%, America Latină şi Caraibe 2,3%, 1,3% în America de Nord şi Orientul Apropiat si Africa de 1,1%. Din acestea, 99,8% din cultivate plante acvatice, cu o piaţă de miliarde de dolari SUA şi milioane de tone de alge biomasei produse pe an, provin din Asia şi Pacific regiune, cea mai mare parte din China, Japonia şi Coreea (10).

Astfel, agricultura, bazată pe utilizarea sistematică de plante la recoltare a energiei solare, a evoluat deja la mare, deşi nu în emisfera de vest.

În prezent, numai macro-alge (seaweeds) sunt cultivate în mare, pentru care foarte simplu, de mecanisme sunt folosite (în principal pentru a le lega ancorate plutitoare rânduri). Intensive de CO2 şi-a îmbogăţit de micro-alge cultură pentru energie în saltwater rezervoare de pe teren este o foarte diferite şi specializate, de nişă. Seaweeds aseamănă cu plante superioare din multe puncte de vedere, inclusiv aspectul şi dimensiunile, în timp ce în altele nu, din moment ce aceştia nu au nevoie de sol (de cultivare, nici ei), şi sunt deja prevăzute cu toate acestea au nevoie de apă (în sine, un avantaj major, deoarece apa este cel mai factor limitativ pentru extinderea şi, cu care se confruntă cu schimbările climatice, chiar de supravietuire a agriculturii, a admis de CGIAR, până la punctul de a spune "este pe cale de reducere a gazelor, de adaptare este de aproximativ de apă" (7), care este, de asemenea, motivul Am pornit de mare de ani în urmă).

Seaweeds sunt clasificate în trei grupuri, pe baza largă de pigmentare şi alte caracteristici: maro (Phaeophyceae), rosu (Rhodophyceae) si verde (Chlorophyceae). Multe specii sunt cunoscute, care atestă o mare potenţial, deşi doar câteva sunt cultivate în prezent, recoltate sau la orice măsură (9.10). Istoric, seaweeds au fost evaluate în întreaga lume pentru o varietate de utilizări, în principal pentru alimente, dar, de asemenea, pentru a îngrăşămintelor, a hranei pentru animale, şi o creştere phycocolloid industriei în prezent în valoare de miliarde de dolari SUA. Deşi recoltare din natură este semnificativ şi greu de cuantificat, FAO estimează că un mare procent din producţia mondială este de la cultivare (10). Acest lucru este important, deoarece recoltarea masiva sume de natural alge populaţii (de exemplu, în Marea Sargasso) ar putea fi echivalentă cu scară largă defrişărilor din punct de vedere al atmosferei de CO2 plus şi pierderea habitatului şi fragmentare.

Început de încercări de a cultiva seaweeds pentru biocombustibili datează din anii 1970, în special în SUA, prin ceea ce a venit să fie cunoscut sub numele de Giant varec proiect, aparent cu o pereche din Japonia (11), şi a încercat să producă metan din biomasă. Astfel de eforturi cu care se confruntă de mai multe alge şi producerea de energie probleme şi au fost depuse ca imposibil. Având în vedere faptul că algele marine de cultivare şi tehnici de producţie de biocombustibil au avansat foarte mult în ultimii ani, precum şi pentru multe motive deja prezentate, este evident că nu doar de fezabilitate, dar, cel mai probabil, de nevoie este acum la indemana. Cel puţin noi, în Costa Rica şi altele din Japonia (11) sunt reporni seaweeds pentru producerea de energie.

Energie cererilor de la algele marine biomasă sunt similare cu cele din teren de vegetatie. Cea mai simplă opţiune este direct de ardere pentru energie electrică şi termică, precum este în prezent realizat cu bagasse din trestie de zahăr, şi nu spre deosebire de cărbune-concediat centrale electrice, în principiu, în fapt, co-ardere biomasă, împreună cu cărbunele este deja pusă în aplicare, în parte, pentru a reduce netă a emisiilor de CO2 în sectorul energiei electrice. Înainte este producţia de biocombustibili ca etanol, biodiesel şi metan. Current tehnologii de producţie de biocombustibil mai sunt suficiente pentru unele cazuri, în timp ce tehnologiile de generaţie următoare va veni pentru a îmbunătăţi randamentele de biocombustibil.

Cu toate acestea, chiar dacă numai pentru ardere pentru producerea de energie electrică, alge cultivare poate de repede începe obţinerii unor mari cantităţi de net de carbon-neutru biomasă, care ar putea fi arse direct sau după extragerea compuşi de mare valoare de piaţă (inclusiv unele pentru biocombustibili), un proces care ar trebui să includă presare la rece lichide sale, la care se adaugă, probabil, unele de uscare a profita de mare expunere la soare, unde sunt disponibile. Un speculative direct cuantificare bazate pe alge urmează arderea biomasei.

Având o producţie modestă de combustibile solide (substanţă uscată minus cenuşă) de 30 t / ha / an, asumându-şi o anumită densitate de energie de 15 MJ / kg, pentru uscat alge biomasei (comune pentru întreaga instalaţie biomasă) la randament brut de energie de 450 GJ / ha / an ar putea fi obţinute. Acest lucru este de aproximativ 10 de tone de echivalent petrol (toe) din punct de vedere al energiei sau a mai mult de 70 de barili de petrol / ha / an. La 100 dolari pe baril de petrol, de profit brut va fi de peste $ 7000/ha/yr-if de energie care ar putea fi folosită ca cost-eficient cu ulei. Timp de 10 Gtoe din lume, consumul anual de combustibili fosili şi 10 toe / ha / an de la algele marine biomasei la GHA sau 10 [7] km [2] din zonă maritimă ar trebui să crească seaweeds. Aceasta o suprafaţă similară într-o mare ţară, mai puţin de 3% din oceanele lumii, şi aproximativ 20% din suprafaţă, în prezent, în agricultură (70% din ceea ce este în păşune). Având în vedere mai degrabă modeste, biomasă şi biocarburanţi obiectivele stabilite pentru următorii ani în SUA şi UE, o mică parte din această zonă, astfel cum ar fi necesară pentru a înlocui în totalitate pentru producţia de biocarburanţi în teren.

Astfel de estimat de energie din biomasă alge randamentelor ar putea fi crescut foarte mult atunci când sunt introduse în mâinile corespunzătoare (de exemplu, la fel ca a ajuns la o creştere de cinci ori în producţiile de porumb din SUA pe parcursul secolului trecut, la fel ca şi în prezent pe scară largă terenul agricol zonele din jurul lume), promovarea biocarburanţilor şi a biomasei, a productivităţii, în parte, prin selectarea şi dezvoltarea algelor varietăţi cu trăsături dorit.

Mai mult decât atât, 30 GT din producţia de biomasă de la GHA 1 din fermele de iarbă de mare greutate de pe CO2 echilibru. Presupunând că-o în picioare, mai degrabă, plutitoare-biomasa între recoltele din 10 GT, care reprezintă, în sine, mai multe GT de CO2 din atmosferă permanent sechestrate. Cu toate acestea, cea mai mare contribuţie a reducerii emisiilor de CO2 provine de la tăiere netă adăugate de echivalent CO2 scade în arderea de combustibili fosili, cel de sus menţionate Gtoe obiectiv de 10 pe an. Cu o piata de carbon în prezent plătesc 30 dolari SUA pe tonă de CO2 echivalent, există o sumă de bani Astronomic doar în vânzare prin captarea carbonului alge de cultivare şi utilizare a biomasei pentru energie. O parte din banii pe care cu siguranţă ar putea fi folosit ca start-up de fonduri în scopuri experimentale alge agricultura la scară adecvată.

Odată ce ocean zonele adecvate pentru fiecare regiune, sunt identificate, în principal externe de intrare la punerea în aplicare la scară largă alge agricultura de energie va fi adăugarea de elemente nutritive, astfel cum a fost evidenţiată de către atât de multe ocean de fier fertilizare eforturile de promovare a micro-algal creştere. Cu toate acestea, cum ar fi agricultura-producţie necesită cantităţi mari de nutrienţi toate plante cantităţi mari, pentru că sunt eliminate de la recoltare. Agricole comune, fertilizare, în afară de a fi costisitoare şi consumatoare de energie, ar adăuga cantităţi mari de substanţe nutritive pentru a oceanelor cu necunoscut rezultate. Există, totuşi, o mare grosolan şi utilizarea abuzivă a resurselor nutritive: wastewaters intern. Aplicarea lor crescut cu alge mari domenii de energie-o opţiune deja explorate (12)-ar putea afla din punct de vedere economic-sunet utiliza pentru milioane de tone de netratate wastewaters fac obiectul unui dumping pe zi direct în mare, prin submarin outfalls sau "emisarii" peste tot în lume. De taxele de servicii care urmează a fi percepute în mod corespunzător de eliminare a wastewaters va veni pentru a reduce costurile de manipulare nutrienţi.

In afara de bioenergie, precum şi schimbările climatice, luând în considerare limitele de creştere a agriculturii, algele marine folosite ca alimente ar trebui să fie stabilită ca o prioritate a lumii. China este deja lider de modul consumatoare de 5 miliarde de tone pe an, care beneficiază de excelente alge nutriţionale compoziţie, care este în mod natural de înaltă protein9. Mai mult decât atât, pentru a se potrivi mai bine preferinţele, şi de multe alte caracteristici organoleptice ar putea fi modificat prin manipulare genetică şi produsele alimentare şi ştiinţă-tehnologie nimic nou la agricole oamenii de ştiinţă.

Astfel, alge de cultivare pentru energie, alimente şi alte utilizări poate aduce mari şi ecologice planetare îmbunătăţiri, extinderea noastre de leasing de pe Pământ în speranţa că, eventual, vom matur ca o specie şi o societate. Pentru acest lucru, şi având în vedere faptul că, în ape, în special cele din cadrul zonelor economice exclusive ale fiecărei ţări, se află încă în mâinile guvernelor, această nouă serie de activităţi pot de asemenea constitui baza pentru a genera un nou avere mai echitabil distribuite.

Ricardo Radulovich
Marea Gardens Director de proiect
Universitatea din Costa Rica

1.Childs, B. & Bradley, R. Plantele de la pompe (World Resources Institute, Washington, DC, 2007).

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

3. Consiliul Mondial al Energiei 2007 Ancheta a surselor de energie (WEC, Londra, 2007).

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

5. Von Braun, J. Lumea situaţiei alimentare. IFPRI de bianuală Privire de ansamblu asupra situaţiei alimentare Mondiale (IFPRI, Washington DC, 2007).

6. The Royal Society, durabilă a biocarburanţilor: perspective şi provocări (The Royal Society, Londra, 2008).

7. IWMI (International Water Management Institute) Apa: cheie pentru adaptarea la schimbările climatice (IWMI, Colombo, 2007).

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

9. FAO membru al World acvacultură. Pescuit tehnice Paper 500 (FAO, Roma, 2006).

10. FAO un ghid de Alge Industrie. Pescuit tehnice Paper 441 (FAO, Roma, 2003).

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

12. Edwards, P. Reutilizare de Deşeuri umane în acvacultură (UNDP-Banca Mondială, Washington DC, 1992).