Παραγωγή ενέργειας από φύκια: Μια επιστημονική πρόκληση του μέλλοντος

Οι ερευνητές του Ωκεανογραφικού Ιδρύματος Woods Hole (WHOI) εργάζονται πάνω σε ένα πρότζεκτ που αποσκοπεί στο να αποδείξει ότι τα σπίτια και τα οχήματα θα μπορούσαν να τροφοδοτηθούν με καύσιμα από θαλάσσια φύκια που καλλιεργούνται σε μεγάλες υπεράκτιες φάρμες.

Το WHOI χρηματοδοτήθηκε με 5,7 εκατομμύρια δολάρια από το ερευνητικό ίδρυμα ARPA-E του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ για δύο ναυτιλιακά (“MARINER”) προγράμματα που αναπτύσσουν εργαλεία και τεχνολογία προώθησης της μαζικής παραγωγής φυκιών για βιοκαύσιμα και βιολογικά χημικά.

Επί του παρόντος, στις ΗΠΑ, τα φύκια χρησιμοποιούνται κυρίως στα τρόφιμα και την επεξεργασία τροφίμων για ανθρώπους και ζώα και προέρχονται κυρίως από εισαγόμενη παραγωγή από υποθαλάσσιες φάρμες ή από φυσική συγκομιδή. Η επέκταση της καλλιέργειας των φυκιών στην εγχώρια αγορά ανακουφίζει την πίεση στα φυτικά αποθέματα, δημιουργεί θέσεις εργασίας και αναζωογονεί την υπεράκτια παραγωγή. Η πιο διευρυμένη και αποτελεσματικότερη παραγωγή θα οδηγήσει σε διευρυμένες αγορές, συμπεριλαμβανομένων των πρώτων υλών για τα βιοκαύσιμα. Στις ΗΠΑ η συνδυασμένη καλλιέργεια καφέ και κόκκινων φυκιών θα μπορούσε να αποφέρει περίπου 300 εκατομμύρια μετρικούς τόνους ξηρής παραγωγής ετησίως. Όταν μετατραπεί σε ενέργεια, αυτή θα μπορούσε να τροφοδοτήσει περίπου το 10% των ετήσιων μεταφορικών αναγκών του έθνους.

“Το πρόγραμμα MARINER φιλοδοξεί να αντιμετωπίσει μια κρίσιμη πρόκληση που είναι απίθανο να λύσουν τα συστήματα γεωργικής παραγωγής στην στεριά”, εξηγεί ο βιολόγος Scott Lindell, ο οποίος είναι επικεφαλής της ερευνητικής προσπάθειας στον WHOI. “Πώς θα αντιμετωπίσουμε τις αυξανόμενες παγκόσμιες ανάγκες σε βιοκαύσιμα και θα καλύψουμε επίσης την αύξηση της ζήτησης τροφίμων κατά 50-100% μέχρι το 2050; Η καλλιέργεια φυκιών αποφεύγει τον αυξανόμενο ανταγωνισμό για εύφορη γη, ενεργειακά λιπάσματα και υδάτινους πόρους που συνδέονται με την παραδοσιακή γεωργία.

Με 3,7 εκατομμύρια δολάρια, ο Lindell και μια ομάδα βιολόγων θαλάσσιας χλωρίδας, γενετιστών και επιχειρηματιών θα αναπτύξουν ένα πρόγραμμα αναπαραγωγής των κέλπιων Saccharina latissima, ένα από τα πιο εμπορικά σημαντικά είδη. Το πρόγραμμα αναπαραγωγής θα δημιουργήσει μια βιβλιοθήκη γενετικών πόρων που σχετίζονται με χαρακτηριστικά φυτών που παράγουν βελτίωση από 20 έως 30 τοις εκατό σε σχέση με τα άγρια φυτά. Ο Lindell αναφέρει ότι η ομάδα αναμένει να αναπτύξει καινοτόμα γονιδιωματικά εργαλεία που θα επιταχύνουν την παραγωγή βελτιωμένων εγκαταστάσεων μειώνοντας παράλληλα την ανάγκη για δαπανηρές υπεράκτιες αξιολογήσεις πεδίου.

Τα υπόλοιπα κονδύλια ύψους 2 εκατομμυρίων δολαρίων θα χρησιμοποιηθούν από μια ομάδα του Τμήματος Εφαρμοσμένης Φυσικής Ωκεανών και Μηχανικής για την ανάπτυξη ενός αυτόνομου συστήματος υποβρύχιας παρατήρησης για την παρακολούθηση μεγάλων φάρμων φυκιών για παρατεταμένες χρονικές περιόδους χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.

Η ομάδα του WHOI θα εξοπλίσει ένα μη επανδρωμένο υποβρύχιο όχημα με ακουστικούς, οπτικούς και περιβαλλοντικούς αισθητήρες για την παρακολούθηση της ανάπτυξης των φυκιών και της υγείας, της κατάστασης του εξοπλισμού και των ιδιοτήτων των παρακείμενων υδάτων, όπως η περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά.

Η ομάδα θα χρησιμοποιήσει το όχημα REMUS (Remote Environmental Monitoring Unit) 100, το οποίο είναι ένα μικρό ρομποτικό όχημα που αναπτύχθηκε στο WHOI για την έρευνα ρηχών παράκτιων περιοχών.