p Como os combustíveis fósseis emitem poluentes prejudiciais ao meio ambiente e à saúde pública, os pesquisadores estão explorando diligentemente alternativas mais sustentáveis. Uma dessas alternativas são os biocombustíveis. p Os biocombustíveis são fontes de energia renováveis ​​criadas a partir de plantas como milho ou switchgrass que podem ser cultivadas como safras anuais ou perenes. Outra fonte usada para criar biocombustível são as algas - microalgas unicelulares e macroalgas como a alga marinha. Embora os biocombustíveis de algas sejam uma alternativa mais sustentável aos combustíveis fósseis, ainda há espaço para melhorar a produção das algas usadas para criá-los.

p Ken Reardon, o Jud e Pat Harper Professor de Engenharia Química e Biológica, está liderando um projeto de US $ 2,1 milhões que visa aumentar a produção de algas, melhorando a utilização do dióxido de carbono. O projeto de três anos é parte de um esforço liderado pelo Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável do Departamento de Energia para melhorar a competitividade de custos e a sustentabilidade ambiental de combustíveis e produtos baseados em microalgas. Uma equipe de cinco membros do corpo docente da Colorado State University e três pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) irão colaborar para atingir os objetivos do projeto de 1) melhorar a entrega de CO2 às algas e 2) aumentar o consumo de CO2 pelas algas.

p O projeto também é uma parceria com duas empresas. A New Belgium Brewing fornecerá CO2 de seus processos de fermentação, e Qualitas Health, uma empresa que produz nutracêuticos ômega-3 a partir de algas, ajudará a testar a tecnologia aprimorada de entrega de CO2 em seu local de cultivo em Imperial, Texas.

p Entrega:Trazendo CO2 para as algas

p Para fins de cultivo em massa, microalgas são normalmente cultivadas em grandes, lagoas rasas que permitem que a luz penetre na água para as células das algas. Como plantas, as algas requerem luz solar, CO2, e nutrientes para crescer. Para fornecer CO2, o ar é espalhado, ou empurrado através de pequenos orifícios em um tubo, no fundo da lagoa. Usando este método de entrega, grande parte do CO2 borbulha para a superfície e é desperdiçado, em vez de ser usado pelas algas.

p Para melhorar a entrega de CO2 para a cultura de microalgas, Reardon trabalhará com Travis Bailey, professor associado do Departamento de Engenharia Química e Biológica, e a parceira do NREL, Deanne Sammond, para projetar uma membrana polimérica contendo uma enzima que irá converter CO2 em bicarbonato solúvel em água, que as algas podem usar para crescer. Essa membrana transferirá CO2 para a água com muito mais eficácia do que pulverizar.

p David Dandy, professor do Departamento de Engenharia Química e Biológica, irá desenvolver um modelo computacional que prevê quando e onde na lagoa as algas crescerão mais rápido, permitindo que o bicarbonato seja direcionado para esses locais. Para evitar a entrega excessiva de bicarbonato, um sistema de monitoramento a laser desenvolvido por um parceiro do NREL detectará quando há muito CO2 na superfície da lagoa.

p "Teremos a capacidade de fornecer mais bicarbonato do que é possível atualmente, "disse Reardon." Queremos ter certeza de que estamos colocando o bicarbonato onde e quando as algas mais precisarão. "

p Absorção:Consumindo CO2

p Assim que o método de entrega for aperfeiçoado, as algas serão modificadas para poderem acompanhar o aumento do bicarbonato. A equipe está utilizando duas abordagens para melhorar as algas. O primeiro será liderado por Graham Peers, professor associado do Departamento de Biologia, que irão manipular geneticamente as algas para absorver e metabolizar o bicarbonato mais rápido do que normalmente fariam. A parceira do NREL, Lieve Laurens, utilizará uma abordagem de seleção natural que envolve a seleção de cepas geneticamente superiores, já que as algas são marrons em ambientes ricos em bicarbonato.

p "Estamos tentando duas abordagens, então temos certeza de ter pelo menos uma modificação bem-sucedida, "disse Reardon." Cada versão também pode ser usada para diferentes aplicações. "

p Embora a abordagem dos pares resulte em um organismo geneticamente modificado (OGM), Laurens não. Algumas empresas preferem usar algas sem OGM em seus produtos, portanto, a criação dessas duas opções permite aplicativos mais diversos.

p Quantificando o sucesso

p Avaliar se as melhorias de entrega e absorção são eficazes ou não depende de Jason Quinn, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica, e o parceiro do NREL, Ryan Davis. Usando uma avaliação do ciclo de vida para medir a sustentabilidade ambiental do processo e uma análise técnico-econômica para estimar o custo, Quinn e Davis determinarão se a equipe teve sucesso em melhorar a competitividade de custos por meio de suas melhorias na utilização de CO2.

p "Estou confiante de que seremos capazes de aumentar a produtividade de um sistema que produzirá mais biomassa, "disse Reardon." E estou convencido de que ultrapassaremos nossa meta de utilização aprimorada de CO2. "