Kdy tráva není tráva? Jednoduchá odpověď zní:když jsou to mořské řasy. Řasy – které mohou mít podobu vodou přenášeného plevele nebo běžného jezírkového bahna – jsou dnes nesmírným příslibem, protože nás zásobují vším od krmiva pro zvířata po letecký benzín.
Algakultura je komerční pěstování řas. Řasy (jednotné číslo je „alga“, latinsky „mořská řasa“, ale zřídka najdete jen jednu) jsou jednoduché zelené rostliny, které rostou ve vodě. Jejich zelená barva znamená, že si produkují vlastní jídlo pomocí fotosyntézy, stejně jako tráva, stromy a kukuřice. Řasy přicházejí ve dvou hlavních formách. Makrořasy jsou mořské řasy. Řasa dorůstá v oceánu do délky více než 180 stop (55 metrů) [zdroj:Edwards]. Nori je odrůda, kterou najdete zabalenou kolem svého sushi. Mikrořasy jsou drobné, jednobuněčné rostliny, které plavou ve vodě, každá je viditelná pouze mikroskopem.
Algakultura není nic nového. Mořské řasy byly poprvé pěstovány v Japonsku nejméně před 1500 lety a produkce řas je tam stále velkým byznysem [zdroj:Guiry]. Dulse se dlouho konzumoval na Britských ostrovech a mikrořasy spirulina byly sklizeny Aztéky z Mexika 16. století. Kromě poskytování lidské potravy se mořské řasy používají jako hnojiva. Poskytují zahušťovadlo karagenu a další želírující látky a stabilizátory, které se objevují ve všem, od polévky po zubní pastu. Celosvětově je produkce řas obchodem v hodnotě 6 miliard $ [zdroj:Organizace OSN pro výživu a zemědělství].
Řasy dnes přitahují nový zájem a investice do výzkumu, protože mají potenciál poskytovat energii a bojovat proti ekologickým hrozbám. Část organické hmoty řas má formu oleje, který lze vytlačit a přeměnit na bionaftu. Řasy porážejí suchozemské rostliny v účinnosti, s jakou produkují ropu. Některé druhy řas poskytují olej, který lze rafinovat na benzín a dokonce i na letecký benzín. Sacharidová část rostlin může být fermentována pro výrobu etanolu.
Řasy mohou přeměnit odpadní oxid uhličitý, skleníkový plyn, který se valí z komínů, na použitelné produkty. Mohou pomoci vyčistit špinavou vodu a přeměnit znečišťující látky na biomasu. Mají další použití ve farmacii a kosmetice.
Se vším tímto potenciálem si tento „plevel“ rozhodně zaslouží bližší pohled.
Obsah
Proč řasy v posledních letech vyvolaly vzrušení a přilákaly investice do výzkumu? Stejně jako všechny zelené rostliny obsahují řasy chloroplasty v jejich buňkách. Tyto drobné struktury jsou nabité chlorofylem, molekulou, která využívá světelnou energii ke spojení uhlíku a vody do jednoduchého cukru. Buňky dále transformují některé z těchto cukrů na proteiny a lipidy nebo olej.
Ale pokud řasy dělají totéž jako kukuřice, pšenice a jabloně, proč se obtěžovat jejich pěstováním? Kukuřičný klas, sladké rohlíky a jablečný koláč totiž většině z nás chutnají lépe než mořské řasy. Zde jsou některé z věcí, které se řasám hodí:
Kultivátoři řas, přitahováni všemi těmito výhodami, pilně pracují na tom, aby přišli s účinnými a ekonomickými způsoby pěstování a sklizně rostlin. Faktor nákladů je v současnosti velkou výzvou, kterou je třeba překonat, aby byly řasy komerčně životaschopné.
Veškerá algakultura vyžaduje tři základy:vodu, světlo a živiny.
Voda je nejjednodušší. Nemusí být pitná; různé druhy řas rostou pěkně ve sladké vodě, slané vodě a špinavé vodě. Sluneční světlo, protože je zdarma, je preferovaným světlem. Ale sluneční světlo dosahuje pouze 3 nebo 4 palce (7 až 10 centimetrů) do masy řas, takže pěstitelé musí řasy protřepat, aby je všechny vystavili světlu [zdroj:Chemeurope.com]. Hlavní živinou je oxid uhličitý, který může pocházet ze vzduchu nebo z jiného zdroje. Míchání nebo bublání jej rozpouští ve vodě. Pěstitel musí dodat další živiny, jako je dusík a stopové prvky, pokud již nejsou ve vodě.
Existují tři základní systémy pěstování řas, z nichž každý má své výhody a nevýhody:
Všechny tyto systémy jsou určeny pro pěstování mikrořas, jednobuněčných odrůd, které plavou ve vodě. Pěstitelé obvykle pěstují makrořasy na otevřeném moři. Voda již obsahuje živiny, které řasy potřebují, a poskytuje dobré podmínky pro růst. Tradiční metodou bylo jednoduše sklízet divoké mořské řasy, a to se stále provádí v pobřežních oblastech po celém světě.
Se zvýšenou poptávkou začali pěstitelé pěstovat mořské řasy. U některých odrůd, jako je řasa, se spóry přichytí na lana, která se poté ukotví v oceánu a řasa se nechá růst. Jiné druhy rostou z kousků mořských řas, které jsou připevněny k sítím nebo uloženy v bazénech.
Zemědělství existuje již 10 000 let [zdroj:Lienhard]. Algakultura je relativně nová. Vědci a inženýři aktivně studují nejlepší způsoby, jak efektivně pěstovat řasy. Sklizeň rostlin je dalším předmětem intenzivního výzkumu.
Ovládání proměnnýchChovatel řas musí ovládat dvě důležité proměnné, aby získal dobrou úrodu. Důležitá je hladina pH vody -- řasy preferují pH 7 až 9 -- mírně zásadité. Teplota je také kritická. Řasy většinou rostou mezi 60 a 80 stupni Fahrenheita (16 až 27 stupňů Celsia) a různé druhy mají různé preference [zdroj:oilgae.com].
Sklizeň mikrořas znamená odstranění mikroskopických rostlin z vody, ve které rostou, a jejich koncentraci do pasty. Pěstitel pak potřebuje odstranit vlhkost a zanechat hustou biomasu. Malá velikost mikrořas představuje problém, pokud jde o sklizeň.
Jednou z metod je filtrace . Pěstitel může propustit vodu obsahující řasy přes celulózovou membránu, jejíž póry jsou menší než buňky řas. To může být obtížné, protože filtry se rychle zaplní řasami a ucpou se. Výzkumníci hledají lepší způsoby, jak efektivně filtrovat řasy.
Vločkování , další způsob sklizně, znamená, že se řasy shluknou. Přidání chemikálií nebo druhů řas, které se přirozeně shlukují, může způsobit, že mikrořasy vytvoří shluky, které se snáze shromažďují.
Dalším způsobem, jak sklízet řasy, je flotace . Zde pěstitel používá stlačený vzduch k vytvoření pěny z bublinek a řas, která vynese drobné rostlinky na povrch, kde je lze sejmout.
Odstředivka je další metodou sklizně. Otáčení nádoby naplněné vodou a řasami způsobí, že se řasy shromažďují na jednom konci.
Aby pěstitelé algakultury sklízeli své plodiny co nejefektivněji, někdy tyto metody kombinují. Mohou použít flokulaci k vytvoření shluků řas a poté je oddělit flotací nebo odstředivkou. Klíčem ke snížení nákladů na pěstování je nalezení skutečně efektivního způsobu sklizně mikrořas.
Sklizeň makrořas zahrnuje různé problémy. Sběr divokých mořských řas je proces náročný na práci. Některé druhy mořských řas pěstovaných v kontrolovaných podmínkách lze sbírat do sítí. Řasa zvednutá na lanech může být vytažena a zavěšena, aby uschla. Řasové lesy v mělkých mořích mohou být koseny stroji, které sundávají vršky podmořských řas.
Po sklizni musí být řasy zbaveny vody a vysušeny. Odstředivka může odstředit vodu, ale je poměrně drahá. Některé systémy kombinují sklizeň a zpracování, rozprostírají řasy na pásových filtrech, které propouštějí vodu, a poté odstraňují další vodu pomocí kapilárního média, které vodu odčerpává z biomasy řas.
Dalším krokem je rozbití buněčných stěn řas, aby se z nich extrahoval olej. Řasy se protlačují šroubovým nebo pístovým lisem. Chemikálie, elektromagnetické pulzy nebo ultrazvuk mohou být také použity k rozbití buněk. Po vypuštění oleje se zbývající biomasa stlačí do koláče, který se použije jako doplněk krmiva pro zvířata nebo jako hnojivo.
Řasy našly širokou škálu použití, ta nejzajímavější v energetické oblasti.
O řasách se říká, že jsou ideálním zdrojem obnovitelné energie a mohly by být tím nejlepším zeleným palivem. Výzkum prováděný vládou USA a společnostmi jako Boeing, Chevron a Honeywell vyvíjejí způsoby, jak učinit z algakultury ekonomicky životaschopný základ pro novou generaci energie [zdroj:Chemeurope.com]. Součástí lákadel je řada paliv, na která lze řasy přeměnit.
Řasám se ve znečištěné vodě skutečně daří, což znamená, že je lze použít k čištění odpadních vod. Řasy přeměňují znečišťující látky z komunálních, průmyslových nebo zemědělských odpadních vod na využitelné vedlejší produkty jako krmivo pro zvířata nebo biomasu pro přeměnu na energii. Řasy přirozeně hromadí těžké kovy pro odstranění nebo recyklaci.
Protože oxid uhličitý, skleníkový plyn, který přispívá ke změně klimatu, je oblíbenou potravou řas, lze rostliny využít k zachycování uhlíku . Přeměňují plyn na organické sloučeniny uhlíku mnohem rychleji než suchozemské rostliny. Jedna libra (453,6 gramů) řas spotřebuje 2 libry (907,2 gramů) oxidu uhličitého [zdroj:Edwards]. Přiveďte odpadní plyn z uhelné elektrárny do masy řas a ty to doslova sežerou. Odpadní plyn lze skladovat pro trvalé odstranění z atmosféry nebo přeměnit na palivo, aby se snížilo používání fosilních paliv.
Řasy nadále hrají roli jako lidské jídlo a doplňky. Lidé jedí mořské řasy v salátech a sushi a berou doplňky vyrobené z mikrořasy spirulina. Řasy poskytují kompletní bílkoviny, omega-3 mastné kyseliny a vitamíny. Carageen se získává z červených mořských řas známých jako irský mech a používá se jako zahušťovadlo.
Řasy se také používají jako krmivo pro dobytek a pro mořské živočichy, jako jsou krevety a korýši. Biomasa zbylá po zpracování řas může být někdy aplikována jako organické hnojivo na zemědělská pole. Řasy nacházejí menší využití také v kosmetice a farmacii.
Výzkum pěstování, sklizně a zpracování řas postupuje na mnoha frontách. Vzhledem k jeho nesmírné hodnotě není pochyb o tom, že tento jednoduchý „plevel“ bude hrát rostoucí roli v budoucnosti naší společnosti a ekonomiky.
Zelená surováPokud se vám zdá zvláštní představovat si, že vaše auto jezdí na mořských řasách, zamyslete se znovu. Surovina, kterou dnes přeměňujeme na benzín, vznikala miliony let z květů řas, které se usadily na dně moře a byly pokryty sedimentem. Teplo a komprese přeměnily drobné rostliny na ropu. Propagátoři paliva na bázi řas ho označují jako „zelenou ropu“ [zdroj:Jha].
Před zkoumáním tohoto článku jsem upřímně nevěděl, že řasy a mořské řasy jsou různé formy stejné malé zelené rostliny. Jsem ohromen potenciálem řas v mnoha směrech:jídlo, energie, kontrola znečištění. Zdá se, že pilotní projekty se objevují všude, od experimentů s mořskými řasami v Long Island Sound přes úsilí o bionaftu v Západní Virginii až po projekt absorpce uhlíku v Oregonu. Nabyl jsem dojmu, že můžeme být velmi dobře na pokraji revoluce v oblasti řas.
