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Libertando o potencial das algas marinhas como uma importante fonte de biocombustível

Traduzido de Science Daily

Há vários anos, os biocombustíveis que movem carros, jatos, navios e grandes caminhões vêm principalmente do milho e de outras safras agrícolas produzidas em massa. Os pesquisadores da USC, no entanto, procuraram no oceano o que poderia ser uma cultura de biocombustível ainda melhor: algas.

Cientistas do Instituto Wrigley de Estudos Ambientais da USC na Ilha de Santa Catalina, em colaboração com a indústria privada, relatam que uma nova técnica de aquicultura na costa da Califórnia aumenta drasticamente o crescimento de algas, produzindo quatro vezes mais biomassa do que os processos naturais. A técnica emprega um dispositivo chamado “levantador de algas” que otimiza o crescimento de algas cor de bronze flutuantes, elevando-as e baixando-as para diferentes profundidades.

As descobertas da equipe recentemente publicadas sugerem que pode ser possível usar o oceano aberto para cultivar algas marinhas para biocombustíveis de baixo carbono de forma semelhante à forma como a terra é usada para colher matérias-primas como milho e cana-de-açúcar. impactos.

O Conselho Nacional de Pesquisa indicou que a geração de biocombustíveis a partir de matérias-primas como milho e soja pode aumentar a poluição da água. Os agricultores usam pesticidas e fertilizantes em plantações que podem acabar poluindo córregos, rios e lagos. Apesar dessas desvantagens óbvias, 7% do combustível de transporte do país ainda vem das principais safras de alimentos. E quase tudo é etanol à base de milho.

“Forjar novas maneiras de produzir biocombustíveis exige a demonstração de que novos métodos e matérias-primas funcionam. Este experimento na costa do sul da Califórnia é um passo importante porque mostra que as algas podem ser manejadas para maximizar o crescimento”, disse Diane Young Kim, autora correspondente do estude. Diretor Associado de Projetos Especiais do Wrigley Institute da USC e Professor de Estudos Ambientais da Faculdade de Letras, Artes e Ciências Dornsife da USC.

O estudo foi publicado em 19 de fevereiro na revista Avaliações de energia renovável e sustentável. Os autores incluem pesquisadores da USC Dornsife, sede do Wrigley Institute, e da Marine BioEnergy, Inc., sediada em La Cañada, Califórnia, que projetou e construiu o sistema experimental para o estudo e atualmente está projetando a tecnologia para sistemas abertos. fazendas de algas marinhas.

Embora tenha seus obstáculos, as algas marinhas são promissoras como cultura de biocombustível

O governo e a indústria veem a promessa de uma nova geração de biocombustíveis ecológicos para reduzir as emissões líquidas de dióxido de carbono e a dependência do petróleo estrangeiro. Os novos biocombustíveis podem complementar ou substituir a gasolina, o diesel, o combustível de aviação e o gás natural.

Se viver de acordo com seu potencial, as algas marinhas são uma opção mais atraente do que as plantações de biocombustíveis usuais (milho, canola, soja e switchgrass) por duas razões muito importantes. Por um lado, as safras oceânicas não competem por água doce, terras agrícolas ou fertilizantes artificiais. E, em segundo lugar, a agricultura oceânica não ameaça habitats importantes quando terras marginais são cultivadas.

Os cientistas se concentraram nas algas gigantes, Macrocystis pyrifera, as algas marinhas que formam majestosas florestas subaquáticas ao longo da costa da Califórnia e em outros lugares e chegam às praias em densos tapetes. O Kelp é uma das plantas de crescimento mais rápido na natureza e seu ciclo de vida é bem conhecido, o que a torna adequada para o cultivo.

Mas o cultivo de algas marinhas exige a superação de alguns obstáculos. Para prosperar, as algas devem ser ancoradas a um substrato e crescer apenas em águas ensolaradas até cerca de 18 metros de profundidade. Mas em oceanos abertos, a camada superficial iluminada pelo sol carece de nutrientes disponíveis em águas mais profundas.

Para maximizar o crescimento neste ecossistema, os cientistas tiveram que descobrir como dar às algas marinhas um ponto de apoio, bastante luz solar e acesso a nutrientes abundantes. E eles tinham que ver se as algas marinhas sobreviveriam mais profundamente abaixo da superfície. Assim, a Marine BioEnergy inventou o conceito de ciclo de profundidade das algas, e os cientistas da USC Wrigley realizaram o ensaio biológico e oceanográfico.

O elevador de algas é feito de tubos de fibra de vidro e cabos de aço inoxidável que seguram as algas no oceano aberto. As algas juvenis são presas a uma viga horizontal, e toda a estrutura é elevada e abaixada na coluna d’água por meio de um guincho automático.

A partir de 2019, mergulhadores de pesquisa coletaram algas marinhas da natureza, colocaram-nas no elevador de algas marinhas e, em seguida, implantaram na costa noroeste da Ilha Catalina, perto da Wrigley Marine Field Station. Todos os dias, por cerca de 100 dias, o elevador levantava as algas até perto da superfície durante o dia para que pudessem absorver a luz do sol, depois as baixava para cerca de 260 pés à noite para que pudessem absorver nitratos e fosfatos nas águas. Enquanto isso, os pesquisadores verificaram continuamente as condições de água e temperatura enquanto comparavam suas algas com grupos de controle criados em condições naturais.

“Descobrimos que as algas de ciclo profundo cresceram muito mais rápido do que o grupo de controle de algas marinhas, produzindo quatro vezes a produção de biomassa”, disse Kim.

O impulso para desenvolver uma nova geração de biocombustíveis

Antes do experimento, não estava claro se as algas conseguiam absorver nutrientes com eficácia em ambientes profundos, frios e escuros. O nitrato é um grande fator limitante para plantas e algas, mas o estudo sugere que as algas encontraram tudo de que precisavam para prosperar quando mergulharam em águas profundas à noite. Tão importante quanto, as algas foram capazes de suportar a maior pressão debaixo d’água.

Brian Wilcox, cofundador e engenheiro-chefe da Marine BioEnergy, disse: “A boa notícia é que o sistema agrícola pode ser montado a partir de produtos prontos para uso, sem novas tecnologias. Depois de implementados, as fazendas de ciclo profundo podem levar a um novo caminho para produzir combustível acessível e neutro em carbono durante todo o ano. “

Cindy Wilcox, co-fundadora e presidente da Marine BioEnergy, estima que uma porção do oceano do tamanho de Utah seria necessária para produzir biocombustível suficiente a partir de algas marinhas para substituir 10% do óleo líquido consumido anualmente nos Estados Unidos. Um Utah ocuparia apenas 0,13% do total do Oceano Pacífico.

O desenvolvimento de uma nova geração de biocombustíveis tem sido uma prioridade para a Califórnia e o governo federal. A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada do Departamento de Energia dos Estados Unidos – Energia investiu US $ 22 milhões em esforços para aumentar a matéria-prima marinha para a produção de biocombustíveis, incluindo US $ 2 milhões para conduzir o estudo do elevador de algas marinhas. O Departamento de Energia tem um estudo para localizar um bilhão de toneladas de matéria-prima por ano para biocombustíveis; Cindy Wilcox, da Marine BioEnergy, disse que o oceano entre a Califórnia, o Havaí e o Alasca poderia contribuir para esse objetivo, ajudando a tornar os Estados Unidos um líder nessa nova tecnologia de energia.

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=IBsxRQt2tPE&feature=emb_logo



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