Alga marinha gigante (Macrocystis pyrifera) tem potencial para ser a próxima safra de biocombustível / energia. paule858 / Getty Images Alga gigante, a maior espécie de algas marinhas do mundo, é uma fonte atraente para a produção de biocombustíveis. Em um estudo recente, testamos uma nova estratégia para o cultivo de algas que possibilitaria sua produção contínua em grande escala. A ideia principal é mover os estoques de algas marinhas diariamente para águas próximas à superfície para obter luz solar e para águas mais escuras para obter nutrientes.
Ao contrário das culturas energéticas de hoje, como milho e soja, cultivar algas não requer terra, água doce ou fertilizante. E as algas gigantes podem crescer mais de trinta centímetros por dia em condições ideais.
O Kelp normalmente cresce em zonas rasas perto da costa e prospera apenas onde a luz solar e os nutrientes são abundantes. Aí está o desafio:a camada iluminada pelo sol do oceano se estende cerca de 665 pés (200 metros) ou menos abaixo da superfície, mas esta zona geralmente não contém nutrientes suficientes para suportar o crescimento das algas.
Grande parte da superfície do oceano aberto é pobre em nutrientes o ano todo. Em áreas costeiras, ressurgência - águas profundas subindo para a superfície, trazendo nutrientes - é sazonal. Águas mais profundas, por outro lado, são ricos em nutrientes, mas carecem de luz solar.
Nosso estudo demonstrou que as algas resistiam a mudanças diárias na pressão da água conforme pedalávamos entre profundidades de 30 pés (9 metros) e 262 pés (80 metros). Nossas algas cultivadas adquiriram nutrientes suficientes nas profundezas, ambiente escuro para gerar quatro vezes mais crescimento do que as algas que transplantamos para um habitat nativo de algas costeiras.
A produção de biocombustíveis a partir de culturas terrestres, como milho e soja, compete com outros usos de terras agrícolas e água doce. Usar plantas do oceano pode ser mais sustentável, eficiente e escalonável.
A biomassa marinha pode ser convertida em diferentes formas de energia, incluindo etanol, para substituir o aditivo derivado de milho que atualmente é misturado à gasolina nos EUA. Talvez o produto final mais atraente seja o bio-cru - óleo derivado de materiais orgânicos. O bio-crude é produzido através de um processo denominado liquefação hidrotérmica, que usa temperatura e pressão para converter materiais como algas em óleos.
Esses óleos podem ser processados em refinarias existentes em biocombustíveis para caminhões e aviões. Ainda não é prático operar esses modos de transporte de longa distância com eletricidade, porque eles exigiriam baterias enormes.
Pelos nossos cálculos, produzir algas suficientes para abastecer todo o setor de transporte dos EUA exigiria o uso de apenas uma pequena fração da Zona Econômica Exclusiva dos EUA - a área do oceano a 200 milhas náuticas da costa.
Um mergulhador é visto aqui trabalhando no "elevador de algas". Maurice Roper / (CC BY-ND)
Nosso trabalho é uma colaboração entre o USC Wrigley Institute e a Marine BioEnergy Inc., financiado pelo programa ARPA-E MARINER (Macroalgae Research Inspiring Novel Energy Resources) do Departamento de Energia dos EUA. A equipe de pesquisa inclui biólogos, oceanógrafos e engenheiros, trabalhando com mergulhadores, operadores de navios, técnicos e estudantes de pesquisa.
Testamos a resposta biológica das algas ao ciclo profundo, anexando-as a uma estrutura de oceano aberto que chamamos de "elevador de algas, "projetado pelos engenheiros da equipe. O elevador está ancorado perto do Centro de Ciências Marinhas USC Wrigley, na Ilha Catalina, na Califórnia. Um guincho movido a energia solar o levanta e abaixa diariamente para dar um ciclo as algas entre águas profundas e rasas.
Nós ciclamos em profundidade 35 plantas juvenis de algas por três meses e plantamos um segundo conjunto em um leito de algas saudável próximo para comparação. Para nosso conhecimento, esta foi a primeira tentativa de estudar os efeitos biológicos da ciclagem de profundidade física nas algas. Estudos anteriores se concentraram em bombear artificialmente água rica em nutrientes para a superfície.
Nossos resultados sugerem que a ciclagem em profundidade é uma estratégia de cultivo biologicamente viável. Agora queremos analisar os fatores que podem aumentar os rendimentos, incluindo tempo, profundidade da água e genética das algas.
Muitas incógnitas precisam de mais estudos, incluindo processos para permitir e regular fazendas de algas, e a possibilidade de que o cultivo de algas em grande escala possa ter consequências ecológicas indesejadas. Mas acreditamos que a energia da biomassa marinha tem um grande potencial para ajudar a enfrentar os desafios de sustentabilidade do século 21.
Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Você pode encontrar o artigo original aqui .
Diane Kim é professor assistente adjunto de estudos ambientais e cientista sênior do USC Wrigley Institute, USC Dornsife College of Letters, Artes e Ciências. Ignacio Navarret e é um pós-doutorado e associado de pesquisa no Instituto USC Wrigley de Estudos Ambientais para Estudos Ambientais, USC Dornsife College of Letters, Artes e Ciências. Jessica Dutton é diretor associado de pesquisa e professor assistente adjunto de pesquisa do USC Wrigley Institute for Environmental Studies, Programa de Estudos Ambientais da USC, USC Dornsife College of Letters, Artes e Ciências.
