I dagens artikel kommer vi att berätta allt du behöver veta om algodling. Från varför är alger viktiga, användning, algodling, hur används de för biobränsle och mycket, mycket mer.
Alger (lat. Alger), en bred grupp av övervägande vattenlevande, fotosyntetiska autotrofa organismer (från encelliga till flercelliga), som liknar växter som kallas växtplankton, mer känd som en levande växtorganism utan rötter, blad eller blommor. Det uppskattas att det finns mer än 25 000 arter av alger. De flesta är mestadels tång i haven; resten består av sötvattenalger. Vattenblommor, vattenmossor, havsväxter eller sjögräs är alla former av alger. Algerna är av olika storlek, från litet pikoplankton som måste ökas 1 000 gånger innan vi kan se det, till jättegräs i haven som är upp till 160 fot långa.
Ett gemensamt drag för alla alger är fotosyntes, där de producerar syre som en biprodukt (till skillnad från vissa fotosyntetiska bakterier). Med undantag för blågrönt är alger eukaryoter, dvs deras celler innehåller organeller inklusive kärnan och mitokondrierna separerade av det cytoplasmatiska membranet. Eukaryota alger innehåller också en kloroplast som innehåller pigment för absorption av solenergi under fotosyntesprocessen. Hos de flesta alger, med andra pigment som ger dem en karakteristisk färg (fykoerytrin – rött, fykocyanin och allofykocyanin – blått, fucoxantin – brunt, violaxantin – lila, etc.), är det primära pigmentet klorofyll (a).
Även om de har många likheter med landväxter, är makroalger inte riktiga växter eftersom de saknar ett specialiserat kärlsystem (vätske- och näringsledningssystem) rot, stjälk, löv (tar näring, vätska och gaser direkt från vattenpelaren) och slutna reproduktionsförmåga. organ (blomma eller kotte). Alger behöver bara mineraler, solljus och vatten för att förhindra att de torkar ut. Biokemiska reaktioner tillåter alger att skapa sin egen föda från de omgivande gaserna och mineralerna.
Användning av alger
Makroalger används som föda för människor. I asiatiska länder används traditionellt alger i kosten. De största konsumenterna idag är Japan, Kina och Korea men även Island, Irland och Kanada. 90 % av efterfrågan täcks av algvattenbruk och cirka 10 % kommer från naturliga livsmiljöer. Kina är den största producenten av ätbara alger, med uppskattningsvis fem miljoner ton per år. Laminaria japonica Japan producerar den största andelen brunalger i Japan, och producerar 600 000 ton ätbara alger årligen, där 75 % av produktionen är Nori (tunna alger som används för att slå in sushi-ris). Nori är gjord av Porphyra-arter.
Alger kan användas som kosttillskott. Brunalger samlas in, mals och torkas producerar algmjöl (gröt), som används som fodertillsats för boskap.
Den höga fiberkoncentrationen håller kvar fukten och koncentrationen av alghaltiga mineraler berikar jorden och är en källa till spårämnen. Därför kan alger också användas som ett högvärdigt gödningsmedel.
Vissa makroalger har förmågan att absorbera tungmetalljoner från förorenat vatten, som zink eller kadmium. Dränerande vatten innehåller ofta en stor mängd organiskt material som skapar problem för att leva i närliggande vatten. Makroalger kan använda föroreningar som en näringskälla för sin ämnesomsättning och på så sätt rena vatten.
Isolerade ämnen som agar, alginater och karragenan utvinns från olika röda och bruna alger och används i stor utsträckning inom olika industrier (kosmetik, läkemedel, kemi, livsmedel, textil ...).
Varför är alger viktiga?
En genomsnittlig amerikan äter 3,5 oz protein om dagen, dubbelt så mycket som han behöver, vilket i slutet av berättelsen blir ohållbart i en värld där FN säger att vi kommer att behöva producera 70 procent mer mat till 2050 för att mata ytterligare 2,5 miljarder människor. De specificerade inte att skillnaden mellan 70 procent och 2,5 miljarder härrör från det faktum att det, förutom nya människor, är nödvändigt att hitta tillräckligt med mat på jorden för dem som redan är hungriga idag.
Därför är alger en bra lösning, främst på grund av vattnet, eftersom de inte behöver färskt vatten, praktiskt taget drickbart. Idag är situationen runt om i världen sådan att 70 procent av detta vatten går till växtbevattning och boskapsuppfödning. Alger, däremot, kan växa i hål, akvarier, hav och är packade med alla de näringsämnen de behöver, och de behöver så lite för att växa att de kan växa även i öknen.
Vissa typer av alger innehåller så mycket protein att de utgör 40 procent av dess vikt. Det betyder att på samma yta ger dessa alger sju gånger mer protein än sojabönan (som till exempel är högt ansedd).
CO2? Låt oss säga detta, å ena sidan är jordbruk (inklusive boskap) en av de värsta föroreningarna på jorden, med 50 procent av världens syre från alger. Med odlingen av nya alger kommer vi att få fler av dessa organismer som producerar syre, på bekostnad av enorma, förödande jordbruksmark. Allt du behöver för att njuta av i den är poolerna där vatten pumpas, lite gödsel och CO2, och sedan lämnas allt i solen.
Framtiden förbereder sig alltså för att vara både läcker och näringsrik och 100 procent hållbar.
Biobränsle framställt av alger
Alger framställda biobränslen är ett alternativ till fossila bränslen och även andra källor till biobränslen, som majs och sockerrör. De tillhör tredje generationens biobränslen, som inkluderar arter som inte har odlats tidigare och som inte äventyrar livsmedelsförsörjningen.
Laboratorieforskning har visat att alger kan producera upp till trettio gånger mer energi per hektar jord än spannmål, som sojabönor. Biobränslen, inklusive producerade alger, forskas och produceras alltmer på grund av den globala ökningen av oljepriset, de negativa effekterna av växthusgaser och behovet av säker energiförsörjning.
Några av deras främsta fördelar är att de kan odlas med minimal påverkan på den omgivande biosfären, kan odlas i söt- och saltvatten, och är resistenta mot avloppsvatten och kan naturligt filtrera vatten.
Dessutom utför alger naturligt fotosyntesprocessen, tar CO2 från miljön och omvandlar den till O2, renar luften genom att minska antalet växthusgaser i atmosfären. Bränsle är också naturligt nedbrytbart, vilket gör att det inte har en negativ inverkan på miljön vid spill. Alger är dyrare per massaenhet jämfört med andra generationens biobränslen på grund av höga investerings- och driftskostnader men kan producera mellan 10 och 100 gånger mer bränsle per ytenhet.
Bidragande till detta är att algodlingar även kan sättas upp vertikalt, i ”golv”, vilket inte är fallet när man odlar landlevande växtarter. Den huvudsakliga begränsningen vid vertikal algplacering är det tillgängliga ljuset som är nödvändigt för algerutveckling. Enligt det amerikanska energidepartementet skulle alltså endast 0,42 % av deras yta krävas för att helt ersätta petroleumbränslen med algerhärledda bränslen.
Enligt forskning från multinationella oljebolag kommer algproducerade biobränslen att bli kommersiella först om cirka 20-25 år.
Algadling
Alger växer mycket snabbare än matgrödor och kan producera hundratals gånger mer olja per ytenhet. Eftersom skördeperioden för alger varar mellan 1 och 10 dagar, tillåter deras odling mycket mer skörd än de landlevande arterna, som vanligtvis skördas en gång om året. Dessutom kan alger växa i områden som är ogynnsamma för landlevande arter, inklusive torra områden, vilket minskar konkurrensen i dessa områden. Den mesta algforskningen har fokuserat på att odla billiga, men också rena, fotobioreaktorer och i friluftsdammar som underhålls billigt men också är mottagliga för kontaminering.
Polykultur
Hittills har den mesta forskningen fokuserat på att odla endast en separat art av alger. Men nyare studier visar att odling av flera typer av alger i ett samhälle (polykultur) samtidigt kan ge en högre mängd lipid än monokulturer, och att polykulturalger är mer motståndskraftiga mot effekterna av olika sjukdomar och parasiter, och i allmänhet till de negativa effekterna av miljön.
Tillverkning av biobränsle
Efter skörd av algerna bearbetas biomassan genom en rad operationer, som kan variera beroende på typ av alger och önskat bränsle. Denna del av processen forskas för närvarande mest på, eftersom den representerar den högsta kostnaden och det största hindret för kommersiell användning av algproducerade biobränslen.
Uttorkning
Alger är oftast uttorkade och energirika ämnen som triglycerider utvinns från det torkade materialet med hjälp av lösningsmedel. De separerade ämnena kan omvandlas till bränsle genom standardförfaranden (t.ex. separerad triglycerid som reagerar med metanol skapar biodiesel genom omförestringsprocess). Olika sammansättning av fettsyror i olika typer av alger ger olika bränslekvalitet.
Hydrotermisk upplösning
Hydrotermisk upplösning är en alternativ process där våta alger kontinuerligt utsätts för höga temperaturer (662°F) och förhöjt tryck (21 000 kPa). Denna process producerar råolja, som kan vidareförädlas till fotogen, bensin eller diesel. Mellan 50 % och 70 % av kolet från alger kan omvandlas till bränsle. Andra produkter inkluderar rent vatten, gas, kväve, fosfor och kalium.
Miljöpåverkan
Jämfört med landlevande växtarter som används för biobränslen (t.ex. sojabönor eller majs) har odling av mikroalger en betydligt lägre miljöpåverkan på grund av det högre oljeinnehållet. Alger kan också växa i områden som är oanvändbara för odling av vanliga arter och kan använda icke-dricksvatten som inte kan användas vid odling av andra arter. De kan också växa på havsytan, vilket gör dem till en källa till ren energi med liten inverkan på mat och vattenförsörjning och biologisk mångfald. Algodling kräver inte heller användning av några insekticider eller herbicider, vilket eliminerar denna ytterligare föroreningskälla. Biobränslen som framställs av alger är mycket mindre giftiga än petroleumbaserade bränslen och bryts också långsammare ned. Men som med alla brännbara bränslen finns det även risk för antändning vid spill, även om denna risk är något lägre än för oljebaserade bränslen.
Studier har visat att om man ersätter fossila bränslen med förnybara energikällor kan CO2-utsläppen minska med så mycket som 80 %. Ett algbaserat system skulle kunna fånga upp till 80 % av den CO2 som släpps ut från ett kraftverk samtidigt som det ger tillgång till solljus. Denna CO2 kommer fortfarande att släppas ut i atmosfären genom förbränning av bränsle, men detta utnyttjas åtminstone ytterligare. Möjligheten att minska CO2-utsläppen ligger därför i att undvika användningen av fossila bränslen. Jämfört med fossila bränslen släpps dessutom varken svavel- eller kväveoxider ut i atmosfären under produktion och förbränning av algbaserade biobränslen, vilket resulterar i mindre kolmonoxid och oförbrända kolväten.
Ekonomisk hållbarhet
Av hela produktionsprocessen för biobränsle för alger är för närvarande det största hindret för kommersiell användning de höga investeringskostnaderna för en anläggning för bearbetning av algbränsle. Exploateringen av alger för bränsle som ett seriöst alternativ till fossila bränslen har börjat övervägas relativt nyligen, efter att ha ökat den globala miljömedvetenheten, och det är inte förvånande att det ännu inte är kommersiellt konkurrenskraftigt. Framsteg kan förväntas i nästan alla delar av processen, och därmed en ökad kostnadseffektivitet. Till exempel nämns möjligheten att öka effektiviteten av omvandlingen av solenergi till biomassa från nuvarande 3 till möjliga 5 till 7 %.
Biprodukterna
Många biprodukter från alger kan användas på olika sätt, och vissa har ännu längre användningshistorik än biobränslen. Några av dem är naturliga färgämnen och pigment, antioxidanter och andra bioaktiva ämnen. Dessa kemikalier och överskott av biomassa har olika användningsområden i andra industrier.
