Mikroalger:Fremtidig stof til eftertanke

De er ansvarlige for mere end 75 procent af Jordens iltforsyning, men får ofte ingen kredit for det.

Mikroalger er encellede organismer, der fotosyntetisk omdanner kuldioxid og sollys til nyttige biokemiske produkter, med ilt som biprodukt. Mikroalger danner grundlaget for vandlivet, gør det muligt for vandområder at støtte livet.

For det utrænede øje, mikroalger ligner uinteressant grønt damskum. Stadig, for Monash University Malaysia School of Science lektor Dr. Foo Su Chern, det var disse mikroorganismeres kompleksitet og uklarhed, der vakte hendes interesse for at studere dem yderligere.

Selvom der er mere end 100, 000 arter af mikroalger, der er blevet dokumenteret der er langt flere, der mangler at blive opdaget, sagde Dr. Foo. De mere almindeligt kendte eksempler omfatter spirulina, chlorella og dunaliella, som bruges i de kosttilskud med næringsstoffer.

Med nutraceutiske egenskaber som betacaroten, klorofyl og flerumættede fedtsyrer, der gavner menneskers og dyrs sundhed, mikroalger er blevet fremhævet som fremtidens superfood, og er ideelle veganske proteinerstatninger.

Med stigende klimaforandringer, der er et stort behov for løsninger til at reducere kulstof i atmosfæren.

Dr. Foo mener, at mikroalger kan være en fordel i lyset af klimaforandringer:

• de vokser i ferskvand eller havvand
• de har også et højt udbytte
• de har et mindre kulstofaftryk i forhold til andre afgrøder.

Dyrkning af mikroalger er mere bæredygtig som afgrøde, da den har et mindre kulstofaftryk end ris. Førstnævnte producerer 0,3612 kg kuldioxid (CO ₂ ) pr. kg biomasse sammenlignet med 0,769 kg CO ₂ kilo ris.

Med hensyn til olieudbytte, mikroalger producerer 2000 liter olie pr. acre, sammenlignet med palmeoliens 653 gallon pr. acre.

Mikroalger kan dyrkes overalt - også indendørs - da de ikke kræver dyrkbar jord til dyrkning.

Med et tropisk klima og konstant solskin hele året, Malaysia har et stort potentiale for dyrkning af mikroalger. Med høj fotosyntetisk kapacitet og kræver kun syv dage til modning, mikroalger kan dyrkes som en alternativ biomassakilde for at supplere den eksisterende palmeolie i landet, samt levere råvarer til værditilvækstprodukter, mad og foder, hun sagde.

"Forskellige mikroalger har forskellige muligheder. Vi vil bioprospektere og identificere mikroalger, der ikke kun er unikke, men at udnytte hver arts styrke til at løse presserende problemer såsom klimaforandringer gennem kulstofopsamling, og samtidig bruge mikroalge biomasse i forskellige bioteknologiske anvendelser, " hun sagde.

For hendes nuværende forskningsprojekt, Dr. Foo vil bioprospektere tropiske mikroalger, der findes i Sunways South Quay -sø, med det formål at fremme kulstoffangst og producere værdifulde forbindelser.

Finansieret af Sunway Groups Sustainable Community Grant Scheme, projektet er tværfagligt, med fokus på biologiske ressourcer til kulstoffangst. Det er 60 procent fokuseret på mikroalger (akvatiske), mens 40 procent er centreret om træer (terrestriske).

Trækampagnen, ledet af Dr. Foo's pendant, School of Science lektor Dr. Holly Barclay, fokuserer på at identificere grønne områder i Subang Jaya. Forslag til grundlokationer vil derefter blive anbefalet til relevante parter som f.eks. Lokale kommunalbestyrelser.

Dr. Foos team sigter mod at identificere en art, der hurtigt kan fange kulstof, konvertere det til biokemiske produkter, der er nyttige som superfood for mennesker.

I den indledende fase, Dr. Foo og hendes team har målrettet en art, efter forsøg på forskellige arters vækstrater. En hurtigere vækstrate vil give teamet mulighed for at producere mere biomasse på kort sigt, hun sagde.

For anden fase, en Monash Malaysia School of Engineering lektor og en kandidatstuderende bygger en omkostningseffektiv fotobioreaktor til at dyrke mikroalgenes biomasse via fotosyntese i større skala.

Et lukket fotobioreaktorsystem er påkrævet for at producere monokulturmikroalger med mere end 80 procent renhed, især hvis det endelige mål er at producere kosttilskud i en bæredygtig, standardiseret måde, Dr. Foo forklarede.

"Vi planlægger en 50-liters fladskærms bioreaktor. Det vil ligne et lille forseglet 'akvarium' fyldt med lysegrønt vand oplyst af energieffektive LED-lys med en gasfordeler for at lufte kulturen."

Dyrkning af mikroalger er mere bæredygtig som afgrøde, da den har et mindre kulstofaftryk end ris.

I den tredje fase, biomassen høstes, og ioniske væsker vil blive brugt til at ekstrahere bioaktive stoffer, såsom antioxidanter fra mikroalge -cellerne.

Udfordringen er at sænke omkostningerne ved bioreaktoren for at fremme en højere optagelsesrate. "Vi vil indføre brug af mikroalger i hjem og virksomheder, men bioreaktorer på markedet er typisk uoverkommelige, "Sagde Dr. Foo.

I øjeblikket, omkring RM60, 000 til RM70, 000 (21 $, 000 til $ 26, 000) er blevet afsat til design og fremstilling af bioreaktoren. "En stor del penge går til at installere sensorer til at beregne kulstofopsamling, "Dr. Foo sagde, tilføjer, at forskningens første resultater vil blive offentliggjort inden marts 2020 i håb om at tiltrække yderligere finansiering.

Med hensyn til potentielle applikationer, bioreaktorpaneler er blevet brugt i lande som Tyskland for at supplere den ydre facade af deres grønne bygninger. "Udover arkitektonisk æstetik, energi produceret af mikroalger kan drive hele bygningen, "sagde hun. Andre muligheder inkluderer indførelse af alger kupler i offentlige parker for at udnytte naturligt sollys til vækst af mikroalger.

Dr. Foo og hendes team planlægger at præsentere deres fund på Green City Forum i juni 2020. "Vi vil også præsentere vores resultater for Sunway -gruppen for at se, om de ville være ivrige efter at implementere mikroalgerens bioreaktorer i deres indkøbscentre eller kommercielle bygninger, " hun sagde.

Bevæger sig fremad, Dr. Foo planlægger at starte en samling af mikroalger i Monash University Malaysia, og introducere brugervenlige mikroalger fotosynteseskolesæt.

"Vi håber at forfølge flere forskningsmuligheder og fremme mikroalger som en bæredygtig ressource i den sydøstasiatiske kontekst. Vi skal forstå, at mikroalger er meget nyttige. Mit ultimative mål er at gøre mikroalger mere tilgængelige for offentligheden, så jeg håber at løse presserende flaskehalse i dette voksende område, " hun sagde.