Морские водоросли, ближайшие революция

Морские водоросли, ближайшие революция
Проигнорированные но потенциально рейтинг игроков в биоэнергетики против питание игры.

Рикардо Radulovich

Изменение климата и биоэнергии сельское хозяйство и фотосинтеза поставили обратно на главной сцене. Помимо возможностей, глядя, как некоторые крема на вершине блистательной и субсидируемого рынка, многие вопросы остаются без ответа. Это рассматривается многими с дискурсом, что предполагает "мир чистого топлива в пышные поля получают путем процветающих фермеров" (1), кузнечно-энергетической независимости "био-экономику" на основе "многофункциональный" Сельское хозяйство (2). Все это поддерживается подробный учет источников биомассы, включая навоз и кокосового перикарпия вместе с кукуруза и сахарный тростник (3).

Другие, однако, более осторожен. Новые и старые проблемы были быстро свидетельствуют изменения в традиционных целей сельского хозяйства и давление расширяться. Особое значение имеют экологические затраты, в том числе обезлесению, воды и парниковых газов, повышению энергоэффективности ограничений, а также продовольствия и питания, вопросам, затрагивающим бедные слои населения в наибольшей степени. Например, ОЭСР-ФАО совместные просмотры панели биотоплива технологий и политики, как неопределенности, что может резко влияния цен на продукты питания (4) (а они выросли), а МИИПП модели предсказывают, что расширение производства биотоплива также будет сопровождаться "чистая снижение доступности и доступа к продуктам питания ", добавив, что" субсидии для биотоплива, что использование сельскохозяйственных производственных ресурсов крайне против бедных. "(5)

Тем не менее, и за исключением краткого упоминания В недавней работе Королевского общества (6), основной потенциал игрока в этой гонке биоэнергетике, производство биомассы в море, игнорируется (1,2,3,4,5,7). Вместе с тем, океаны, крупнейший активного поглощения углерода на планете, охватывают более 70% ее площади (по прогнозам, расти вместе с повышением уровня моря), и получить еще большую долю фотосинтетически активной радиации (в связи с еще большим охватом в тропических и субтропических поясов), который идет в основном неиспользуемые для этой цели, поскольку, согласно оценкам, лишь 50% мирового фотосинтез происходит, естественно, существует, в основном за счет фитопланктона (8)-иными словами, на глазах земледелец, океаны следует рассматривать как огромный и явно недостаточно поля хорошо обеспечены водой и инсоляции.

Хотя человечество развивается тысячелетий назад из охотничьего сбора в сельское хозяйство, выращивание морей пришлось ждать до последних лет, когда аквакультуры и марикультуры в этом что-то в перспективе "голубой революции", вступил экспоненциальной фазе роста, а ее потенциал начали разворачиваться (по совпадению, с широким и превысил пределы устойчивости рыболовства).

По данным ФАО (9), производство продукции аквакультуры переехала от менее одного миллиона тонн в начале 1950-х годов до 59,4 млн. тонн, на сумму около 70 млрд. долл. в 2004 году. Вместе с тем, 91,5% этой продукции из Азии и Тихоокеанского региона, в то время как европейский регион способствовало 3,9%, Латинская Америка и Карибский бассейн 2,3%, 1,3% Северная Америка и Ближний Восток и Африка 1,1%. Из этой суммы 99,8% культивируемых водных растений, с рынка миллиардов долларов США и млн. тонн водорослей производства биомассы в год, из Азиатско-Тихоокеанского региона, в основном из Китая, Японии и Корее (10).

Таким образом, сельское хозяйство, основанное на систематическом использовании установок для сбора солнечной энергии, уже превратился в море, хотя и не на Западном полушарии.

В настоящее время только в макро-водоросли (морские водоросли) выращиваются на море, для которых весьма простые механизмы используются (в основном, увязывая их с плавающей закрепленные линии). Интенсивный и СО2-обогатили микроводорослей культуры для производства энергии в морских цистерн на землю очень разные и специализированные ниши. Водоросли напоминают высшие растения по-разному, в том числе внешний вид и размер, а не в других, поскольку они не требуют почвы (или ее выращивания), и уже предоставлены все они нуждаются воды (само по себе значительное преимущество, поскольку вода является наиболее ограничивающим фактором для расширения и, столкнувшись с изменением климата, даже выживание сельского хозяйства, и эта точка зрения поддержана КГМИСХ к месту сказать "о газе по смягчению последствий, адаптации о воде" (7), которая также является причиной, почему Я повернулся к морю лет назад).

Водоросли делятся на три основные группы, базирующиеся на пигментация и другие характеристики: коричневый (Phaeophyceae), красный (Rhodophyceae) и зеленого (Chlorophyceae). Многие виды, как известно, подтверждающие огромный потенциал, хотя лишь немногие из них в настоящее время заготавливается или культивируемых на любой степени (9.10). Исторически сложилось так, что водоросли были ценится во всем мире для различных целей, в основном продукты питания, но также и для удобрения, корма, а также растущее phycocolloid промышленность в настоящее время оценивается в миллиарды долларов США. Хотя заготовки из дикого является значительным и с трудом поддается количественной оценке, по оценкам ФАО, значительная доля мирового производства из мака (10). Это важно, поскольку добыча огромное количество естественных популяций морских водорослей (например, Саргассово море) можно было бы эквивалентно крупномасштабных обезлесением с точки зрения атмосферного СО2 того сокращение и фрагментацию.

Ранние попытки Cultivate водорослями для биотоплива, датируются 1970-х годах, особенно в США, через то, что стал известен в качестве гигантской бурых водорослей проекта, по-видимому, с партнером в Японии (11), и стремится производить метан из биомассы. Такие усилия сталкиваются некоторые водоросли и производство энергии и проблемы были поданы как неосуществимым. Учитывая, что морские водоросли выращиваются и методы производства биотоплива значительно продвинулся в последние годы, и по целому ряду причин, уже представлены, очевидно, что не только возможность, однако, скорее всего, нужно сейчас под рукой. По крайней мере, мы в Коста-Рике и других лиц в Японии (11) перезапуская производство морских водорослей для производства энергии.

Энергии из биомассы водоросли, похожие на те из земли растительность. Самым простым вариантом является прямое сжигание для производства электроэнергии и тепла, как, например, это делается в настоящее время с багасса из сахарного тростника, а не в отличие от электростанций, работающих на угле, в принципе в самом деле, совместного сжигания биомассы с углем, уже выполнены, частично сократить чистые выбросы CO2 в секторе электроснабжения. Следующее является производство биотоплива, например этанола, биодизельного топлива и метана. Нынешние технологии производства биотоплива может быть достаточно для некоторых случаев, в то время как следующее поколение технологии придут на улучшение биотоплива урожайности.

Однако, даже если только для сжигания для выработки электроэнергии, выращивание водорослей может быстро приступить приносит значительные суммы чистых углерод-нейтральная биомасса, которая может быть сожжены прямо или после извлечения соединений высокой рыночной стоимости (в том числе на биотопливо), процесс, который должен включать нажав ее холодной жидкости, а также, возможно, некоторые сушки с использованием высоких инсоляции, если таковые имеются. Спекулятивная прямой количественной основанные на сжигании биомассы водорослей следующем.

Принимая скромный производства горючих твердых веществ (сухой золы минус) от 30 т / га / год, и исходя из конкретной энергетической плотностью 15 МДж / кг сухой биомассы морских водорослей (общее для всей растительной биомассы) в валовой энергии урожайности 450 ГДж / га / год может быть получена. Это примерно 10 тыс. тонн нефтяного эквивалента (т н.э.) с точки зрения энергопотребления и более чем в 70 баррелей нефти / га / год. На $ 100 за баррель нефти, валовая прибыль будет более $ 7000/ha/yr-if энергии, которые могли бы быть использованы в качестве экономически эффективно, как нефть. За 10 Гт мирового годового потребления ископаемого топлива и 10 тнэ / га / год из биомассы морских водорослей с GHA или 10 [7] км [2] от моря необходимо будет расти водоросли. Этот район, похожий на большой стране, менее чем 3% мирового океана, и около 20% площади суши в настоящее время в сельском хозяйстве (70% из которых в пастбища). Учитывая довольно скромные биомассы и биотоплива целей на ближайшие годы в США и ЕС, небольшую часть этой области, как будет необходимо для полной заменой для производства биотоплива, в земле.

Такое оценкам, энергия из биомассы водорослей урожайности можно было бы значительно увеличить, если в надлежащий руки (например, вид, что достигнуто в пять раз увеличить урожайность кукурузы в США в течение прошлого века, и вид, что в настоящее время обширные сельскохозяйственные районы вокруг земли мире), развитие биотоплива и биомассы производительности, частично за счет отбора и развития водорослей сорта с заданными признаками.

Кроме того, 30 Гт биомассы производства GHA 1 водорослей фермах весить на СО2 баланса. Если предположить, что стоячих скорее плавающей биомассы между урожаи 10 Гт, что само по себе представляет несколько Гт атмосферного СО2 постоянно поглощенным. Однако, наибольший вклад в сокращение СО2 из чистой резки дополнениями от эквивалента СО2 уменьшается на ископаемые виды топлива, в верхней упоминалось Гт цели 10 процентов в год. В углеродном рынке в настоящее время выплаты 30 долл. США за тонну СО 2 эквивалента, есть астрономической суммы денег только в продаже углерода на основе морских водорослей культивирования и использования биомассы для получения энергии. Некоторые из этих денег, безусловно, могли бы быть использованы в качестве начальных средств для проведения экспериментальных водорослями земледелия на должном уровне.

После того, как адекватное океанических областей для каждого региона определены основные внешнего источника для реализации крупномасштабных водоросли земледелия на энергоносители будут добавлением питательных веществ, о чем свидетельствуют многие океанов железом оплодотворения усилия для содействия микро-водорослей роста. Вместе с тем, сельского хозяйства, как производство требует больших количествах, все питательные вещества для растений, поскольку в больших количествах удаляются при сборе урожая. Общей сельскохозяйственной оплодотворение, помимо того, что дорогостоящие и потребителями энергии, хотел бы добавить большое количество питательных веществ в океане с неизвестными результатами. Существует, тем не менее, большой и явно неправильное питание ресурса: внутренние стоки. Их применение выросли на крупных водорослей поля энергии вариант уже изучили (12)-может найти экономически обоснованного использования для миллионов тонн неочищенных сточных вод сбрасываются в день прямой в море через подводную лодку outfalls или "эмиссаров" повсюду в мире. Плата за услугу будет взиматься плата за надлежащее удаление сточных вод, придет к снижению питательной обработка расходов.

Кроме того, биоэнергетики, а также с изменением климата, считая растущих ограничений для сельского хозяйства, морских водорослей, используемых в качестве продовольствия должна быть установлена в качестве мировой приоритет. Китай уже является ведущим образом потребляющего 5 млрд. тонн в год, воспользовавшись отличным питанием состав морских водорослей, которые, естественно, высоко в protein9. Кроме того, чтобы лучше костюм предпочтений, а также многие другие органолептические характеристики могут быть изменены в результате генетической манипуляции и пищевой технологии, наука ничего нового для сельскохозяйственных ученых.

Таким образом, выращивание водорослей для производства энергии, продовольствия и других видов использования может привести к крупным и экологически дружественных планет улучшение, расширение нашего аренды на Земле о надежде на то, что в конечном счете мы будем зрелых как вида и общества. Для этого и учитывая тот факт, что в водах, особенно в пределах исключительных экономических зон, в каждой стране, все еще находятся в руках правительства, это новый комплекс мероприятий могут также послужить основой для создания нового богатства более равномерно распределены.

Рикардо Radulovich
Море сад Директор проекта
Университет Коста-Рики

1.Childs, Б. И Брэдли, Р. Растения на насос (Институт мировых ресурсов, Вашингтон, округ Колумбия, 2007).

2. Иордания, Н. и др.. Наука 316, 1570-1571 (2007).

3. Всемирный энергетический совет 2007 Обзор источников энергии (ВЭС, Лондон, 2007).

4. ОЭСР-ФАО Agricultural Outlook 2007-2016 (ОЭСР, Париж, 2007).

5. Фон Браун, Ж. Всемирная продовольственная ситуация. МИИПП в Полугодовой обзор Всемирная продовольственная ситуация (МИИПП, Вашингтон, округ Колумбия, 2007).

6. Королевское общество по устойчивому развитию биотоплива: перспективы и проблемы (Королевское общество, Лондон, 2008).

7. IWMI (Международный институт управления водными ресурсами) Вода: Ключ для адаптации к изменению климата (IWMI, Коломбо, 2007).

8. Beardall, J. И Ворон, JA Phycologia 43, 26-40 (2004).

9. ФАО "Состояние мировых аквакультуры. Рыболовство Техническая бумага 500 (ФАО, Рим, 2006).

10. ФАО Руководство для водорослей промышленности. Рыболовство Техническая бумага 441 (ФАО, Рим, 2003).

11. Yokoyama, С. и др.. IJECSE 1, 168-171 (2007).

12. Эдвардс, П. Повторное использование людских отходов в аквакультуре (ПРООН, Всемирный банк, Вашингтон, округ Колумбия, 1992).