Новини з Японії - Зміна світу водоростями
Вирощування водоростей в озерах та на морському узбережжі стає все більш і більше у центрі досліджень з огляду на занепокоєння з приводу виснажених енергетичних ресурсів, таких як нафтова та харчова кризи через швидке зростання населення. Деякі види водоростей надзвичайно швидко розмножуються і багаті поживними речовинами; є навіть види, що виробляють маслянисті речовини, подібні до нафти. Вирощування цих видів водоростей приносить вищі врожаї порівняно з вирощуванням наземних рослин щодо необхідної площі обробітку. Ще одна велика привабливість полягає в тому, що фотосинтез водоростей можна використовувати для боротьби з глобальним потеплінням. Інтерес також спрямований на ініціативи компаній та дослідницьких установ Японії, які прагнуть використовувати водорості як ресурс.
Спіруліна - "Їжа майбутнього"
У 1981 році група японських хімічних компаній почала штучно культивувати мікроводорості спіруліну в Каліфорнійській пустелі, де є багато сонячного світла. Група виробляє 500 тонн водоростей на рік для споживання у найбільших у світі розмножувальних резервуарах для відкритих заводів загальною площею 180 000 м². Разом із заводом на південнокитайському острові Хайнань, який був відкритий у 1997 році та займає 100 000 м², щорічне виробництво спіруліни становить 850 тонн. Це робить групу компаній, чия продукція продається, серед іншого, найбільшим постачальником у світі.
Спіруліна в основному використовується як натуральний блакитний колір у жувальних гумках та морозиві, а також у формі таблеток як дієтична добавка. Він вважається «їжею майбутнього», оскільки містить понад п’ятдесят корисних поживних речовин, включаючи вітаміни, мінерали та амінокислоти. Водночас він здатний зменшити парникові гази. Цей тип водоростей виник на Землі понад три мільярди років тому і дав перший кисень на нашій планеті. Потенціал фотосинтезу настільки великий, що Японське агентство аерокосмічних досліджень (JAXA) використовує його як частину системи очищення повітря на космічній станції.
Розмножувач спіруліни в Каліфорнії (Фото: DIC Corporation)
Чи можете ви використовувати водорості як паливо для літаків?
За підрахунками, на землі налічується від 300 000 до десяти мільйонів видів водоростей. У деяких з них у клітинах є хлоропласти, розмір яких становить кілька мікрометрів або навіть більше; інші можуть рухатися як тварини. Водорості Евглена заслуговують на особливу увагу, оскільки вони поєднують ці дві властивості, а також здатні виробляти нафту як сировину. У 2005 році біопідприємницька компанія з Токійського університету стала першою у світі компанією, яка успішно розводила Euglena у великих масштабах на відкритих майданчиках. Компанія сприяє розповсюдженню Euglena шляхом виробництва дієтичних добавок, що використовують 59 поживних речовин цієї водорості. Зараз мета полягає у розробці та комерційному використанні водорості як палива для літаків приблизно до 2018 року.
Масло, виготовлене з очищеної маслянистої речовини, що виробляється компанією Euglena, дуже схоже на реактивне паливо; він надзвичайно легкий і високоякісний. Ще однією великою перевагою щодо масового виробництва є те, що, на відміну від більшості інших типів водоростей, Euglena не має клітинних стінок, тому жирна речовина може бути легко витягнута.
Зліва: порошок від Евглени знайдений на острові Ісігакідзіма
збирати в префектурі Окінава. (Фото: euglena Co., Ltd.)
Справа: "Сільськогосподарський транспорт Euglena", який працює на дизельно-масляній суміші,
олійну частину якого отримують з Евглени. (Фото: euglena Co., Ltd.)
Нова енергія зі стічних вод
Іншим проектом є система утилізації, в якій мікроводорості використовуються для очищення стічних вод та вироблення олії в процесі, яка потім використовується як паливо для спалювального обладнання. У 2012 році місто Сендай об’єднало зусилля з університетами Цукуби та Тохоку для спільного проекту, в якому два типи водоростей, включаючи гетеротрофний аурантіохітрій, використовуються для виробництва вуглеводнів (масел). Цього року планується побудувати пілотну установку на місці очисної споруди Сендай, а ввести її в експлуатацію в 2016 році.
Аурантіохітрій не здійснює фотосинтезу, а забирає органічні матеріали з осаду стічних вод і перетворює їх в олії. Водорості розмножуються кожні 2-4 години діленням; цей темп зростання набагато більший, ніж у фотосинтетичних організмів. Інший тип водоростей, Botryococcus Braunii, здатний виробляти олії завдяки фотосинтезу. У ньому використовуються неорганічний азот і фосфати, які залишаються в якості поживних речовин в очищених стічних водах. Тепло та вуглекислий газ, які виділяє сміттєспалювач, також можуть бути використані знову. Поєднання цих механізмів завершує революційну систему переробки, яка витягує нову енергію з побутових стічних вод.
Лабораторія з культурами водоростей Botryococcus Braunii.
(Фото: місто СЕНДАЙ)
Практичне використання біопалива
Провідний виробник автозапчастин також розробляє систему вторинної переробки, яка використовує мастило, що надходить у результаті фотосинтезу водоростей із заводських викидів вуглекислого газу. Цей виробник хоче розпочати масове виробництво Pseudochoricystis ellipsoidea, який під час фотосинтезу виробляє масло, яке нагадує легке масло. В рамках цього проекту також розробляються нові технології з використанням мікрохвильових печей, таких як мікрохвильові печі, з метою ефективного перетворення олії в біопаливо.
Головною проблемою комерціалізації біопалива є зменшення виробничих витрат. Одним з найкращих способів зробити водорості більш ефективними є вирощування вдосконалених штамів. Біо-венчурна компанія, заснована одним з провідних японських машинобудівників, прагне комерціалізувати "водорості енмото", вдосконалений штам ботріококів, який розмножується приблизно в тисячу разів швидше, ніж традиційні варіанти. Навіть якщо щільність організмів збільшується, обсяг продукції не зменшується. І той факт, що ця водорость стійка до небажаних бактерій, а також її можна вирощувати на відкритому повітрі, означає, що вартість може бути значно зменшена.
Кілька років тому біопаливо з водоростей здавалося утопією, але це дослідження для практичного застосування повинно ще більше пришвидшити темпи майбутнього розвитку.
Зліва: Емпіричні експерименти в племінному резервуарі площею 350 м² (Фото: DENSO Corp.).
Справа: "Водорості Enomoto" - вдосконалене розведення ботріококів сушать і підпалюють.
(Фото: ТОВ IHI NeoG Algae)