Gross-Wen Technologies är ett nystartat företag beläget i Ames, Iowa, i hjärtat av U.S. Corn Belt. Det nya algproduktionsföretaget är ett av ett antal företag som använder alger för att revolutionera sättet på mat, utfodra, och andra bioprodukter odlas och bearbetas i världen.
Det som gör att Gross-Wen Technologies sticker ut är dess patenterade algproduktionsteknologi, känd som systemet för roterande algbiofilm (RAB). RAB kan ta bort kväve och fosfor från avloppsvatten, förhindra att näringsämnena förorenar nedströms vattenförsörjning genom att mata dem till alger, som sedan kan förädlas till gödsel eller bioplast.
Från rent vatten, algerna som produceras av RAB kan användas som råvaror för högvärdiga produkter som högproteinmat och kosttillskott, djur- och vattenbruksfoder, och närings- och farmaceutiska produkter.
Zhiyou Wen, medgrundare av Gross-Wen Technologies (gross-wen.com), säger att företagets teknik för avloppsvattenrening testas i Cresco, Iowa, och Chicago. Ett livsmedelsföretag som han avböjde att namnge forskar också på användningen av alger från rent vatten som ett proteinrikt tillskott för mjöl.
Förutom att producera mat, utfodra, och gödselmedel, algproduktion ger fördelar genom att återvinna kol från atmosfären, ta bort föroreningar från avloppsvatten, och få in improduktiva tunnland i produktion, enligt Matt Carr, verkställande direktör för Algae Biomass Organization (algaebiomass.org).
På bondgården
Carr säger att algproduktionssystem kan vara ett ganska billigt sätt för bönder att minska avrinning av kväve och fosfor, hålla näringsämnena på gården, vilket eliminerar behovet av att köpa mer konstgödsel. Forskning bedrivs vid Utah State University om att använda alger för att minska och ta bort överskott av kväve och fosfor från avloppsvatten som produceras av mejeriverksamhet.
Alger som produceras på gården kan också bearbetas till djurfoder, Carr noterar. Till exempel, bönder som odlar räkor eller havskatt kan använda alger som är rika på protein och olja för att ersätta fiskmjöl i vattenbruksdieter. En fördel med algproduktion på gården, han observerar, är att skörden av alger per hektar är mycket högre än radgrödor, och avkastningen per hektar är betydligt högre. "Alger kan utöka landets jordbruksbas och ge mer intäkter för bönder, särskilt i marginella områden, säger Carr.
Jordbrukare kan odla alger på mark som är olämplig för radgrödor, han lägger till, eftersom alger inte behöver bra jord.
US Department of Energy (DOE) har stött algsystem för att producera alternativa transportbränslen, säger Carr. DOE bibehåller sitt stöd för algsystem, men den kommersiella sidan av branschen går från transportbränslen till mer jordbruksrelaterade produkter.
"Mat har blivit ett ledande segment av algproduktionsindustrin, säger Carr. "Det är svårt att få grepp om siffrorna, men idag, en stor majoritet av kommersiell algproduktion går nu till människors och djurs näring.”
Att använda alger för vattenbruksfoder är en stor drivkraft i den kategorin, säger Carr. ”Den mest utmanande ingrediensen i fiskfoder är fiskoljan som ökar omega-3-halten i fodret. Alger är rika på omega-3 som en hållbar källa som kan komplettera fiskolja, ” konstaterar han.
Carr säger att DOE:s 2016 Billion-Ton Report visar att USA kan producera stora mängder algbiomassa för bearbetning till livsmedelsingredienser, bränslen, foder och andra produkter. DOE:s rapport visar följande.
• Det finns cirka 140, 000 kvadratkilometer mark i USA som lämpar sig för algadlingar med öppna damm.
• Det finns tillräckligt med koldioxid (CO2) i USA som skulle kunna användas för att producera nästan 1,4 miljarder ton alger om året.
• En analys av en enda stam av saltvattenalger visar att den potentiellt skulle kunna producera 86 miljoner ton algbiomassa årligen och fånga upp 211 miljoner ton CO2 från kol, etanol, och naturgaskällor.
The Algae Biomass Organisation arbetar också med USDA för att främja algforskning och för att hitta användningsområden för alger som en jordbruksgröda. "Vi vill ge USDA en tydlig riktning för sitt stöd till algforskning för jordbruk, "Carr säger, "eftersom alger snabbt blir en betydande komponent i livsmedel och hälsoprodukter. Det är dags att denna nya gröda ges det stöd från USDA som andra grödor har tillhandahållits i decennier."
För att hjälpa till att vägleda USDA:s ansträngningar, Algae Agriculture Act infördes i det amerikanska representanthuset tidigare i år med bipartisan stöd, säger Carr. Lagstiftningen har vikas in i gårdsräkningslagstiftningen.
Bestämmelserna i Algae Agriculture Act kan dramatiskt påskynda algodlingen i USA, Carr säger, ge ekonomiska fördelar för landsbygdsområden och hållbara lösningar för världen. Dessa inkluderar ett algforskningsinitiativ, ett försäkringsprogram för alggrödor, och eliminering av uteslutningen av alger från Biomass Crop Assistance Program.
Det finns också ansträngningar i kongressen för att stödja användningen av alger för kolavskiljning och användning.
Algföretag
Företag som arbetar med att kommersialisera alger inkluderar globala jordbruksjättar som ADM och Bunge.
Ett stort projekt på gång är den 200 miljoner dollar algproduktionsanläggning som byggs i Blair, Nebraska, genom ett joint venture mellan DSM Nutritional Products och Evonik Nutrition &Care. Plantan, som beräknas starta i mitten av 2019, byggs för att producera omega-3-fettsyror från naturliga marina alger för djurnäring.
Carr säger att Veramaris algproduktionssystem passar in i den första av tre ganska distinkta typer av algproduktion, som består av större anläggningar som liknar industrianläggningar.
I andra änden av spektrumet finns anläggningar för produktion av öppna dammar som utgör den andra typen av algproduktion. Ett exempel, Carr säger, är Qualitis Health, som har huvudkontor i Houston, Texas, och producerar alger i friluftsdammar. Detta tillvägagångssätt kräver mindre kapital, han noterar, men är ett mer utmanande sätt att odla alger eftersom utomhusdammarna kan locka till sig konkurrerande organismer som kan begränsa produktionen, och ogynnsamma väderförhållanden kan skada algerna.
Den tredje typen, det är där Gross-Wen Technologies passar in, använder fotobioreaktorsystem för att producera alger i ett slutet område. Fotobioreaktorsystemet är det som är mest översättbart till gården, säger Carr.
Wen och medgrundaren Martin Gross, som var Wens doktorand vid Iowa State University, utvecklat sitt algproduktionssystem på Iowa State BioCentury Research Farm, där Gross och Wen uppfann den roterande bioreaktorn som gör att alger kan fästa på en yta. Ytan roteras in och ut ur ett odlingsmedium för att öka algernas tillväxthastighet.
Gödselmedel som produceras från alger som odlas i avloppsvatten testas i Iowa State.
