Новини от Япония - Промяна на света с водорасли
Култивирането на водорасли в езерата и по морския бряг все повече се насочва към фокуса на изследванията с оглед на опасенията относно изчерпаните енергийни ресурси като петролни и хранителни кризи в резултат на бързия растеж на населението. Някои видове водорасли се размножават изключително бързо и са богати на хранителни вещества; има дори видове, които произвеждат маслени вещества, които са подобни на петрола. Отглеждането на тези видове водорасли носи по-високи добиви в сравнение с отглеждането на земни растения спрямо изискваната площ за обработка. Друга голяма атракция е, че фотосинтезата на водорасли може да се използва за борба с глобалното затопляне. Интересът е насочен и към инициативи на компании и изследователски институции в Япония, които се стремят да използват водораслите като ресурс.
Спирулина - "Храна на бъдещето"
През 1981 г. група японски химически компании започват изкуствено да култивират микроводораслите спирулина в пустинята в Калифорния, където има много слънчева светлина. Групата произвежда 500 тона водорасли годишно за консумация от човека в най-големите в света резервоари за разплод на открити растения, които имат обща площ от 180 000 м². Заедно със завод на южния китайски остров Хайнан, който беше открит през 1997 г. и обхваща 100 000 м², годишното производство на спирулина е 850 тона. Това означава, че групата компании, чиито продукти се намират в тридесет държави, наред с други най-големият доставчик в света.
Спирулината се използва главно като естествен син цвят в дъвките и сладоледа и под формата на хапчета като хранителна добавка. Счита се за „храна на бъдещето“, защото съдържа над петдесет здравословни хранителни вещества, включително витамини, минерали и аминокиселини. В същото време той е в състояние да намали парниковите газове. Този вид водорасли са възникнали на Земята преди повече от три милиарда години и са произвели първия кислород на нашата планета. Потенциалът за фотосинтеза е толкова голям, че Японската агенция за аерокосмически изследвания (JAXA) го използва като част от система за пречистване на въздуха в космическата станция.
Резервоар за размножаване на спирулина в Калифорния (Снимка: DIC Corporation)
Можете ли да използвате водорасли като гориво за самолети?
Смята се, че на земята има от 300 000 до десет милиона вида водорасли. Някои от тях имат хлоропласти в клетките си, които са няколко микрометра или дори по-големи; други могат да се движат като животни. Водораслите Euglena заслужават специално внимание, защото съчетават тези две свойства и също така са в състояние да произвеждат масло като суровина. През 2005 г. компания за биопредприятия от Токийския университет стана първата компания в света, която успешно развъжда Euglena в голям мащаб в открити съоръжения. Компанията насърчава разпространението на Euglena чрез производството на хранителни добавки, които използват 59 хранителни вещества от тази водорасли. Междувременно целта е да се развият и използват водораслите като гориво за самолети до около 2018 г.
Маслото, направено от пречистеното маслено вещество, произведено от Euglena, е много подобно на реактивното гориво; той е изключително лек и висококачествен. Друго голямо предимство по отношение на масовото производство е, че за разлика от повечето други видове водорасли, Euglena няма клетъчни стени, така че масленото вещество може лесно да бъде извлечено.
Вляво: Прах от Euglena, намерен на остров Ishigakijima
да бъдат събрани в префектура Окинава. (Снимка: euglena Co., Ltd.)
Вдясно: „Селскостопанско превозно средство Euglena“, работещо на дизелово-смесена смес,
чиято маслена част се получава от Euglena. (Снимка: euglena Co., Ltd.)
Нова енергия от отпадъчни води
Друг проект е система за рециклиране, при която микроводораслите се използват за пречистване на отпадъчни води, произвеждайки масло, което след това се използва като гориво за изгаряне. През 2012 г. град Сендай обедини усилията си с университетите в Цукуба и Тохоку за съвместен проект, в който два вида водорасли, включително хетеротрофният аурантиохитриум, се използват за производството на въглеводороди (масла). Планира се тази година да се изгради пилотна инсталация на мястото на пречиствателната станция в Сендай и да се въведе в експлоатация през 2016 г.
Aurantiochytrium не извършва фотосинтеза, но взема органични материали от утайките от отпадъчни води и ги превръща в масла. Водораслите се размножават на всеки 2-4 часа чрез разделяне; този темп на растеж е много по-голям от този на фотосинтетичните организми. Друг вид водорасли, Botryococcus Braunii, е в състояние да произвежда масла чрез фотосинтеза. По този начин той използва неорганичен азот и фосфати, които са останали като хранителни вещества в пречистените отпадъчни води. Топлината и въглеродният диоксид, отделяни от инсинератора, също могат да бъдат използвани отново. Комбинацията от тези механизми допълва революционна система за рециклиране, която извлича нова енергия от битовите отпадъчни води.
Лаборатория с култури от водораслите Botryococcus Braunii.
(Снимка: SENDAI City)
Практическа употреба на биогориво
Водещ производител на авточасти също разработва система за рециклиране, която използва маслото, което идва от фотосинтезата на водорасли от емисиите на въглероден диоксид във фабриката. Този производител иска да започне масовото производство на Pseudochoricystis ellipsoidea, който по време на фотосинтезата произвежда масло, което прилича на леко масло. Като част от този проект се разработват нови технологии, използващи микровълни, като тези, открити в микровълновите печки, с цел ефективно превръщане на маслото в биогориво.
Основното предизвикателство при комерсиализирането на биогоривата е намаляването на производствените разходи.Един от най-добрите начини за повишаване на ефективността на водораслите е отглеждането на подобрени щамове. Фирма за биопредприятия, основана от един от водещите японски производители на машини, има за цел да комерсиализира „Enomoto-Algae“, подобрен щам на Botryococcus, който се възпроизвежда около хиляда пъти по-бързо от традиционните варианти. Дори ако плътността на организмите се увеличи, обемът на продукцията не намалява. А фактът, че тази водорасли е устойчива на нежелани бактерии и може да се култивира и на открито, означава, че разходите могат да бъдат значително намалени.
Биогоривото от водорасли изглеждаше утопия преди няколко години, но това изследване за практическо приложение трябва допълнително да ускори темпото на бъдещо развитие.
Вляво: Емпирични експерименти в размножителен резервоар от 350 m² (Снимка: DENSO Corp.).
Вдясно: "Водорасли Enomoto" - подобрено размножаване на Botryococcus се изсушава и запалва.
(Снимка: IHI NeoG Algae LLC)