Kunne Giant Sea Kelp være den næste kilde til biobrændstof?

Kæmpe tang, verdens største arter af havalger, er en attraktiv kilde til fremstilling af biobrændstoffer. I en nylig undersøgelse, vi testede en ny strategi for dyrkning af tang, der kunne gøre det muligt at producere den kontinuerligt i stor skala. Nøgleidéen er at flytte tangbestande dagligt op til nær overfladevand til sollys og ned til mørkere vand for næringsstoffer.

I modsætning til nutidens energiafgrøder, såsom majs og sojabønner, voksende tang kræver ikke jord, ferskvand eller gødning. Og kæmpe tang kan vokse mere end en fod om dagen under ideelle forhold.

Tang vokser typisk i lavvandede zoner nær kysten og trives kun, hvor sollys og næringsstoffer begge er rigelige. Der er udfordringen:Havets solbeskinnede lag strækker sig omkring 200 meter eller mindre under overfladen, men denne zone indeholder ofte ikke nok næringsstoffer til at understøtte kelpvækst.

Meget af det åbne hav er overfladefattigt året rundt. I kystområderne, upwelling - dybt vand stiger til overfladen, at bringe næringsstoffer - er sæsonbestemt. Dybere vand, på den anden side, er rige på næringsstoffer, men mangler sollys.

Vores undersøgelse viste, at kelp modstod daglige ændringer i vandtrykket, da vi cyklede den mellem 9 meters dybde og 80 meter. Vores dyrkede tang erhvervede nok næringsstoffer fra de dybere, mørke omgivelser for at generere fire gange mere vækst end tang, som vi transplanterede til et indfødt kystnære habitat.

Hvorfor det betyder noget

Fremstilling af biobrændstoffer fra landbaserede afgrøder som majs og sojabønner konkurrerer med andre anvendelser til landbrugsjord og ferskvand. Det kan være mere bæredygtigt at bruge planter fra havet effektiv og skalerbar.

Marin biomasse kan omdannes til forskellige energiformer, herunder ethanol, at udskifte det majsafledte tilsætningsstof, der i øjeblikket blandes til benzin i USA Måske er det mest tiltalende slutprodukt bio-råolie, der stammer fra organiske materialer. Bio-rå produceres ved en proces kaldet hydrotermisk flydende, som bruger temperatur og tryk til at omdanne materialer som alger til olier.

Disse olier kan forarbejdes i eksisterende raffinaderier til biobaserede brændstoffer til lastbiler og fly. Det er endnu ikke praktisk at køre disse langdistance-transportformer på elektricitet, fordi de ville kræve enorme batterier.

Ved vores beregninger, at producere nok tang til at drive hele den amerikanske transportsektor ville kræve at bruge kun en lille brøkdel af den amerikanske eksklusive økonomiske zone - havområdet ud til 200 sømil fra kysten.

Hvordan vi gør vores arbejde

Vores arbejde er et samarbejde mellem USC Wrigley Institute og Marine BioEnergy Inc., finansieret af det amerikanske energiministeriums program ARPA-E MARINER (Macroalgae Research Inspiring Novel Energy Resources). Forskergruppen omfatter biologer, oceanografer og ingeniører, arbejder med dykkere, fartøjsoperatører, forskningsteknikere og studerende.

Vi testede tangens biologiske reaktion på dybdecykling ved at vedhæfte den til en åben havstruktur, vi kalder "tangelevator, "designet af teamets ingeniører. Elevatoren er forankret nær USC Wrigley Marine Science Center på Californiens ø Catalina. Et soldrevent spil hæver og sænker det dagligt for at cykle tang mellem dybt og lavt vand.

Vi dybdecyklerede 35 unge tangplanter i tre måneder og plantede et andet sæt på en nærliggende sund tangbed til sammenligning. Så vidt vi ved, dette var det første forsøg på at studere de biologiske virkninger af fysisk dybdecykling på tang. Tidligere undersøgelser fokuserede på kunstigt at pumpe dybt næringsrigt vand til overfladen.

Hvad er det næste

Vores resultater tyder på, at dybdecykling er en biologisk levedygtig dyrkningsstrategi. Nu vil vi analysere faktorer, der kan øge udbyttet, herunder timing, vanddybde og tanggenetik.

Mange ukendte har brug for yderligere undersøgelser, herunder processer til tilladelse og regulering af telfarme, og muligheden for, at opdræt af tang i stor skala kan have utilsigtede økologiske konsekvenser. Men vi mener, at marin biomasseenergi har et stort potentiale til at hjælpe med at klare bæredygtighedsudfordringer i det 21. århundrede.

Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons -licens. Du kan finde original artikel her .

Diane Kim er adjungeret adjunkt i miljøstudier og seniorforsker ved USC Wrigley Institute, USC Dornsife College of Letters, Kunst og videnskab. Ignacio Navarret e er en postdoktor og forskningsassistent ved USC Wrigley Institute for Environmental Studies for Environmental Studies, USC Dornsife College of Letters, Kunst og videnskab. Jessica Dutton er associeret direktør for forskning og adjungeret adjunkt i forskning ved USC Wrigley Institute for Environmental Studies, USC Environmental Studies Program, USC Dornsife College of Letters, Kunst og videnskab.