p Uma mistura diversa de espécies melhora a estabilidade e o rendimento do óleo combustível dos sistemas de biocombustíveis de algas, bem como sua resistência à invasão de estranhos, de acordo com os resultados de um estudo ao ar livre financiado pelo governo federal por pesquisadores da Universidade de Michigan. p Os cientistas da U-M cultivaram várias combinações de espécies de algas de água doce em 80 lagoas artificiais em U-M's E.S. George Reserve perto de Pinckney na primeira grande escala, experimento controlado para testar a ideia amplamente aceita de que a biodiversidade pode melhorar o desempenho dos sistemas de biocombustíveis de algas no campo.

p Geral, os pesquisadores descobriram que diversas misturas de espécies de algas, conhecidas como policulturas, executaram mais funções-chave em níveis mais altos do que qualquer espécie - eles eram melhores em multitarefa. Mas, surpreendentemente, os pesquisadores também descobriram que as policulturas não produziam mais massa de algas, conhecido como biomassa, do que a espécie mais produtiva, ou monocultura.

p "Os resultados são fundamentais para o projeto de sistemas de biocombustíveis sustentáveis ​​porque mostram que, embora uma monocultura possa ser a escolha ideal para maximizar a produção de algas a curto prazo, policulturas oferecem uma safra mais estável por longos períodos de tempo, "disse o autor principal do estudo, Casey Godwin, um pesquisador de pós-doutorado na Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade da U-M.

p As descobertas da equipe estão programadas para publicação em 18 de junho na revista Biologia da Mudança Global-Bioenergia .

p O petróleo biológico derivado de algas está sendo estudado como uma alternativa potencial de energia renovável aos combustíveis fósseis. Porque eles crescem rapidamente e podem ser convertidos em bio-óleo, as algas têm o potencial de gerar mais combustível com menos área de superfície do que culturas como o milho. Mas os desafios técnicos envolvidos no cultivo de grandes quantidades dessas plantas aquáticas microscópicas em grandes tanques de cultura ao ar livre retardaram o progresso em direção ao cultivo em escala comercial.

p Fora - longe das condições controladas do laboratório - um sistema de cultivo de biocombustível de algas deve se manter estável, crescimento estável de algas prontas para combustível em face das condições climáticas flutuantes, a ameaça de quedas populacionais causadas por doenças e pragas, e invasão por espécies incomodativas de algas.

p Décadas de pesquisas ecológicas demonstraram que as comunidades de plantas e animais contendo uma rica mistura de espécies são, na média, mais produtivo do que comunidades menos diversificadas, mais estável em face das flutuações ambientais, e mais resistentes a pragas e doenças.

p Mas a ideia de que as policulturas de algas podem superar as monoculturas nunca foi rigorosamente testada em condições de campo em grande escala. Com financiamento da National Science Foundation e do U-M Energy Institute, O ecologista da U-M Bradley Cardinale e seus colegas decidiram testar esta hipótese, usando um estudo de duas partes.

p A primeira fase envolveu o cultivo de várias combinações de seis espécies de algas lacustres da América do Norte em 180 tanques semelhantes a aquários no porão do Edifício Dana no campus Ann Arbor da U-M. Todas as seis espécies são comumente usadas em sistemas de biocombustíveis.

p A segunda fase envolveu o teste de campo das quatro espécies de algas e misturas de espécies mais promissoras, cultivando-as ao ar livre dentro de tanques de gado de 290 galões no 1, Reserva U-M de 300 acres. Esse trabalho foi feito no verão de 2016 e levou ao próximo Biologia da Mudança Global-Bioenergia papel.

p Em ambas as fases do estudo, colegas do U-M College of Engineering usaram uma técnica chamada liquefação hidrotérmica para converter as algas em óleos combustíveis, ou biocrude, que pode ser refinado para fazer combustíveis de transporte como o biodiesel.

p "Primeiro avaliamos diferentes combinações de algas em laboratório, e então trouxemos os melhores para a natureza, onde foram expostos a condições climáticas flutuantes, pragas, doenças e todos os outros fatores que têm atormentado os esforços de pesquisa de combustível à base de algas por 40 anos, "Godwin disse.

p Em sua análise das amostras de algas coletadas durante as 10 semanas E.S. Estudo George Reserve, pesquisadores compararam a capacidade de monoculturas e policulturas de realizar vários trabalhos ao mesmo tempo:cultivar muita biomassa de algas, para produzir biocrude de alta qualidade, para permanecer estável ao longo do tempo, para resistir a quedas populacionais e para repelir invasões de espécies indesejáveis ​​de algas.

p Sua análise mostrou que o uso de policulturas atrasou significativamente a invasão por espécies indesejadas de algas; que os rendimentos do biocrude foram significativamente maiores nas policulturas de duas e quatro espécies do que nas monoculturas; e que diversas safras de algas eram mais estáveis ​​ao longo do tempo.

p E embora as monoculturas tendam a ser boas em um ou dois empregos por vez, policulturas realizaram mais trabalhos em níveis mais elevados do que qualquer uma das monoculturas, uma característica chamada multifuncionalidade.

p Mas ao mesmo tempo, as policulturas produziram menos biomassa do que a monocultura de melhor desempenho. E o uso de policulturas não teve efeito significativo na magnitude e no momento do repentino, declínios bruscos na produção de algas, conhecidos como quedas populacionais.

p "Nossas descobertas sugerem que há uma compensação fundamental ao cultivar biocombustível de algas, "disse Cardinale, professora da Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade da U-M.

p “Você pode cultivar culturas de uma única espécie que produzem grandes quantidades de biomassa, mas são instáveis ​​e produzem menos biocrude. se você está disposto a abrir mão de algum rendimento, você pode usar misturas de espécies para produzir um sistema de biocombustível que seja mais estável ao longo do tempo, mais resistente a espécies de pragas, e que rende mais petróleo biológico. "

p Autores do Biologia de Mudança Global papel, além de Godwin e Cardinale, são Aubrey Lashaway e David Hietala da U-M, e Phillip Savage, da Pennsylvania State University.

p Membros da mesma equipe de pesquisa publicaram outros artigos recentes que examinam os benefícios da diversidade em sistemas de biocombustíveis de algas para minimizar o uso de fertilizantes, reciclar resíduos, e melhorando as propriedades químicas do biocrude.

p "Coletivamente, esses resultados mostram como a aplicação de princípios da ecologia pode ajudar no projeto de sistemas de combustível renovável de próxima geração, "Godwin disse.