Wanneer is onkruid geen onkruid? Het simpele antwoord is:als het zeewier is. Tegenwoordig zijn algen -- die de vorm kunnen aannemen van een watergedragen onkruid of gewoon vijveruitschot -- een enorme belofte in zich om ons van alles te voorzien, van veevoer tot vliegtuigbrandstof.
Algacultuur is de commerciële kweek van algen. Algen (het enkelvoud is 'alge', Latijn voor 'zeewier', maar je zult er zelden één vinden) zijn eenvoudige groene planten die in water groeien. Door hun groene kleur produceren ze hun eigen voedsel met behulp van fotosynthese, net als gras, bomen en maïs. Algen zijn er in twee hoofdvormen. Macroalgen zijn zeewieren. Kelp groeit tot meer dan 55 meter lang in de oceaan [bron:Edwards]. Nori is de variëteit die je om je sushi gewikkeld zult vinden. Microalgen zijn kleine, eencellige planten die in het water drijven, elk alleen zichtbaar door een microscoop.
Algacultuur is niets nieuws. Zeewier werd minstens 1500 jaar geleden voor het eerst gekweekt in Japan en de productie van algen is daar nog steeds een grote onderneming [bron:Guiry]. Dulse wordt al lang gegeten op de Britse eilanden en de microalgen spirulina werden geoogst door de Azteken van het 16e-eeuwse Mexico. Naast het verstrekken van voedsel voor de mens, zijn zeewieren gebruikt voor meststoffen. Ze leveren het voedselverdikkingsmiddel carrageen en andere geleermiddelen en stabilisatoren die in alles voorkomen, van soep tot tandpasta. Wereldwijd is de productie van algen een bedrijf van $ 6 miljard [bron:Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties].
Tegenwoordig trekken algen nieuwe belangstelling en onderzoeksinvesteringen aan vanwege hun potentieel om energie te leveren en bedreigingen voor het milieu te bestrijden. Een deel van de organische massa van algen neemt de vorm aan van olie, die kan worden uitgeperst en omgezet in biodieselbrandstof. Algen verslaan landplanten zonder twijfel in de efficiëntie waarmee ze olie produceren. Sommige soorten algen leveren een olie op die kan worden geraffineerd tot benzine en zelfs vliegtuigbrandstof. Het koolhydraatgedeelte van de planten kan worden gefermenteerd voor de productie van ethanol.
Algen kunnen afvalkooldioxide, een broeikasgas dat uit schoorstenen stroomt, omzetten in bruikbare producten. Ze kunnen helpen om vuil water te zuiveren en verontreinigende stoffen om te zetten in biomassa. Ze hebben extra toepassingen in farmaceutische producten en cosmetica.
Met al dit potentieel lijkt deze "wiet" zeker een nadere beschouwing te verdienen.
Inhoud
Waarom hebben algen de afgelopen jaren voor opwinding gezorgd en onderzoeksinvesteringen aangetrokken? Zoals alle groene planten bevatten algen chloroplasten in hun cellen. Deze kleine structuren zijn geladen met chlorofyl, een molecuul dat lichtenergie gebruikt om koolstof en water te combineren tot een eenvoudige suiker. De cellen zetten sommige van deze suikers verder om in eiwitten en lipiden of olie.
Maar als algen hetzelfde doen als maïs-, tarwe- en appelbomen, waarom zou je ze dan grootbrengen? Maïskolven, zoete broodjes en appeltaart smaken immers voor de meesten van ons beter dan zeewier. Hier zijn enkele van de voordelen van algen:
Aangetrokken door al deze voordelen, hebben algenkwekers ijverig gewerkt om efficiënte en economische manieren te bedenken om de planten te kweken en te oogsten. De kostenfactor is momenteel de grote uitdaging die moet worden overwonnen om algen commercieel levensvatbaar te maken.
Alle algacultuur vereist drie basisprincipes:water, licht en voedingsstoffen.
Water is het gemakkelijkst. Het hoeft niet drinkbaar te zijn; verschillende soorten algen groeien mooi in zoet water, zout water en vuil water. Zonlicht, omdat het gratis is, heeft de voorkeur. Maar zonlicht bereikt slechts 7 tot 10 centimeter (3 of 4 inch) in een massa algen, dus telers moeten de algen in beweging brengen om alles aan het licht bloot te stellen [bron:Chemeurope.com]. De belangrijkste voedingsstof is koolstofdioxide, dat uit de lucht of een andere bron kan komen. Door roeren of borrelen lost het op in het water. De teler moet andere voedingsstoffen aanleveren, zoals stikstof en sporenelementen, als die niet al in het water zitten.
Er zijn drie basissystemen voor het kweken van algen, elk met zijn voor- en nadelen:
Al deze systemen zijn ontworpen voor het kweken van microalgen, de eencellige soorten die in water drijven. Telers kweken macroalgen meestal op open zee. Het water bevat al de voedingsstoffen die de algen nodig hebben en zorgt voor goede groeiomstandigheden. De traditionele methode was simpelweg om wild zeewier te oogsten, en dit wordt nog steeds gedaan in kustgebieden over de hele wereld.
Met de toegenomen vraag begonnen telers zeewier te telen. Voor sommige soorten, zoals kelp, worden sporen bevestigd aan touwen die vervolgens in de oceaan worden verankerd en het zeewier mag groeien. Andere soorten groeien uit stukjes zeewier die aan netten zijn bevestigd of in bassins worden gedeponeerd.
Landbouw bestaat al 10.000 jaar [bron:Lienhard]. Algacultuur is relatief nieuw. Wetenschappers en ingenieurs bestuderen actief de beste manieren om algen efficiënt te kweken. Het oogsten van planten is een ander onderwerp van intensief onderzoek.
De variabelen beherenDe algenkweker moet twee belangrijke variabelen beheersen om een goede oogst te krijgen. De pH-waarde van het water is belangrijk - algen geven de voorkeur aan een pH van 7 tot 9 - licht alkalisch. De temperatuur is ook kritisch. Algen groeien meestal tussen de 60 en 80 graden Fahrenheit (16 tot 27 graden Celsius) en verschillende soorten hebben verschillende voorkeuren [bron:oilgae.com].
Het oogsten van microalgen betekent het verwijderen van de microscopisch kleine planten uit het water waarin ze groeien en het concentreren tot een pasta. De teler moet dan het vocht verwijderen, waardoor een dichte biomassa achterblijft. De minuscule grootte van microalgen vormt een probleem bij het oogsten.
Een methode is filtratie . De teler kan het water met de algen door een cellulosemembraan laten lopen waarvan de poriën kleiner zijn dan de algencellen. Dit kan lastig zijn omdat filters snel vollopen met algen en verstopt raken. Onderzoekers zoeken naar betere manieren om algen efficiënt te filteren.
Flocculatie , een andere manier van oogsten, houdt in dat de algen aan elkaar gaan klonteren. Door chemicaliën of soorten algen toe te voegen die van nature klonteren, kunnen microalgen klonten vormen die gemakkelijker te verzamelen zijn.
Een andere manier om algen te oogsten is door flotatie . Hier gebruikt de teler perslucht om een schuim van bellen en algen te creëren dat de kleine plantjes naar de oppervlakte brengt waar ze kunnen worden afgeschept.
Een centrifuge is nog een andere oogstmethode. Door een bak gevuld met water en algen rond te draaien, verzamelen de algen zich aan één kant.
Om hun gewassen zo effectief mogelijk te oogsten, combineren algenteelttelers deze methoden soms. Ze kunnen flocculatie gebruiken om algenklonten te vormen en ze vervolgens te scheiden met flotatie of een centrifuge. Het bedenken van een echt efficiënte manier om microalgen te oogsten, is van cruciaal belang om de teeltkosten te verlagen.
Het oogsten van macroalgen brengt verschillende problemen met zich mee. Het verzamelen van wild zeewier is een arbeidsintensief proces. Sommige soorten zeewier die onder gecontroleerde omstandigheden worden gekweekt, kunnen in netten worden verzameld. Kelp die aan touwen is grootgebracht, kan worden uitgetrokken en opgehangen om te drogen. Kelpbossen in ondiepe zeeën kunnen door machines worden gemaaid, waarbij de toppen van onderzeese kelpbedden worden verwijderd.
Eenmaal geoogst, moeten algen worden ontdaan van het water en gedroogd. Een centrifuge kan water ronddraaien, maar is relatief duur. Sommige systemen combineren oogst en verwerking, verspreiden de algen op bandfilters die het water doorlaten en verwijderen vervolgens meer water met behulp van een capillair medium dat water uit de biomassa van algen haalt.
De volgende stap is het afbreken van de celwanden van de algen om de olie eruit te halen. De algen worden door een schroef- of pistonpers gehaald. Chemicaliën, elektromagnetische pulsen of ultrageluid kunnen ook worden gebruikt om de cellen af te breken. Wanneer de olie is afgetapt, wordt de resterende biomassa samengeperst tot een koek om te gebruiken als aanvulling op veevoer of als meststof.
Algen hebben een breed scala aan toepassingen gevonden, de meest opwindende op het gebied van energie.
Het geroezemoes over algen is dat het een ideale bron van hernieuwbare energie is en de ultieme groene brandstof zou kunnen zijn. Onderzoek door de Amerikaanse overheid en bedrijven als Boeing, Chevron en Honeywell ontwikkelen manieren om van algenteelt een economisch levensvatbare basis te maken voor een nieuwe generatie energie [bron:Chemeurope.com]. Onderdeel van de attractie is het aanbod van brandstoffen waarin algen kunnen worden omgezet.
Algen gedijen namelijk goed op vervuild water, wat betekent dat ze kunnen worden gebruikt voor afvalwaterzuivering. Algen zetten verontreinigende stoffen uit gemeentelijk, industrieel of agrarisch afvalwater om in bruikbare bijproducten zoals veevoer of biomassa voor omzetting in energie. Algen accumuleren van nature zware metalen voor verwijdering of recycling.
Omdat kooldioxide, het broeikasgas dat bijdraagt aan klimaatverandering, het favoriete voedsel van algen is, kunnen de planten worden gebruikt voor koolstofopvang . Ze zetten het gas veel sneller om in organische koolstofverbindingen dan landplanten. Een pond (453,6 gram) algen verbruikt 2 pond (907,2 gram) koolstofdioxide [bron:Edwards]. Voer het afvalgas van een kolengestookte elektriciteitscentrale in een massa algen, en ze eten het letterlijk op. Afvalgas kan worden opgeslagen om permanent uit de atmosfeer te worden verwijderd, of het kan worden omgezet in brandstof om het gebruik van fossiele brandstoffen te verminderen.
Algen blijven een rol spelen als menselijke voeding en supplementen. Mensen eten zeewier in salades en sushi en nemen supplementen die gemaakt zijn van de microalg spirulina. Algen leveren complete eiwitten, omega-3-vetzuren en vitamines. Carageen wordt gewonnen uit rood zeewier dat bekend staat als Iers mos en wordt gebruikt als verdikkingsmiddel.
Algen worden ook gebruikt als voer voor vee en voor zeedieren zoals garnalen en schaaldieren. De biomassa die overblijft nadat algen zijn verwerkt, kan soms als organische meststof op landbouwgronden worden toegepast. Algen vinden ook kleine toepassingen in cosmetica en farmaceutische producten.
Het onderzoek naar het kweken, oogsten en verwerken van algen vordert op veel fronten. Gezien de enorme waarde, lijdt het geen twijfel dat deze simpele "wiet" een steeds grotere rol zal spelen in de toekomst van onze samenleving en economie.
Groen RuwAls het vreemd lijkt om je voor te stellen dat je auto op zeewier rijdt, denk dan nog eens goed na. De grondstof die we tegenwoordig in benzine omzetten, is in de loop van miljoenen jaren gevormd uit algenbloei die zich op de bodem van de zee vestigde en bedekt was met sediment. Warmte en compressie transformeerden de kleine plantjes in ruwe olie. Promotors van op algen gebaseerde brandstof noemen het "groene ruwe olie" [bron:Jha].
Voordat ik dit artikel onderzocht, wist ik eerlijk gezegd niet dat algen en zeewier verschillende vormen van hetzelfde kleine groene plantje waren. Ik sta versteld van het potentieel van algen in zoveel richtingen:voedsel, energie, bestrijding van vervuiling. Proefprojecten lijken overal op te duiken, van zeewierexperimenten in Long Island Sound tot biodieselinspanningen in West Virginia tot een koolstofabsorptieproject in Oregon. Ik heb de indruk gekregen dat we misschien wel aan de vooravond van een algenrevolutie staan.
