Správy z Japonska - Zmena sveta pomocou rias
Pestovanie rias v jazerách a na pobreží mora sa čoraz viac zameriava na výskum z hľadiska obáv o vyčerpanie energetických zdrojov, ako sú ropné a potravinové krízy, v dôsledku rýchleho rastu populácie. Niektoré druhy rias sa množia mimoriadne rýchlo a sú bohaté na živiny; dokonca existujú druhy, ktoré produkujú olejnaté látky podobné ropným látkam. Kultivácia týchto druhov rias prináša vyššie výnosy v porovnaní s kultiváciou suchozemských rastlín vo vzťahu k požadovanej kultivačnej ploche. Ďalším veľkým lákadlom je, že fotosyntéza rias sa dá použiť na boj proti globálnemu otepľovaniu. Záujem sa zameriava aj na iniciatívy spoločností a výskumných inštitúcií v Japonsku, ktoré sa usilujú využívať riasy ako zdroj.
Spirulina - „Potraviny budúcnosti“
V roku 1981 začala skupina japonských chemických spoločností umelo pestovať mikroriasy spirulina v kalifornskej púšti, kde je veľa slnečného žiarenia. Skupina ročne vyprodukuje 500 ton rias na najväčšiu chovnú nádrž na svete pre vonkajšie rastliny, ktoré majú celkovú plochu 180 000 m². Spolu so závodom na juhočínskom ostrove Hainan, ktorý bol otvorený v roku 1997 a má rozlohu 100 000 m², predstavuje ročná produkcia spiruliny 850 ton. To robí zo skupiny spoločností, ktorých výrobky sa predávajú v tridsiatich krajinách, okrem iného, najväčší svetový dodávateľ.
Spirulina sa používa hlavne ako prírodná modrá farba v žuvačkách a zmrzline a vo forme tabliet ako doplnok výživy. Považuje sa za „potravinu budúcnosti“, pretože obsahuje viac ako päťdesiat zdravých výživných látok vrátane vitamínov, minerálov a aminokyselín. Zároveň je schopný znižovať skleníkové plyny. Tento druh rias vznikol na Zemi pred viac ako tromi miliardami rokov a produkoval prvý kyslík na našej planéte. Potenciál fotosyntézy je taký veľký, že ho Japonská agentúra pre výskum letectva a kozmonautiky (JAXA) používa ako súčasť systému čistenia vzduchu vo vesmírnej stanici.
Chovná nádrž Spirulina v Kalifornii (Foto: DIC Corporation)
Môžete použiť riasy ako palivo pre lietadlá?
Odhaduje sa, že na zemi žije 300 000 až desať miliónov druhov rias. Niektoré z nich majú vo svojich bunkách chloroplasty, ktoré sú niekoľko mikrometrov alebo dokonca väčšie; ostatní sa môžu pohybovať ako zvieratá. Riasa Euglena si zaslúži osobitnú pozornosť, pretože spája tieto dve vlastnosti a je tiež schopná produkovať olej ako surovinu. V roku 2005 sa bio-podniková spoločnosť z Tokijskej univerzity stala prvou spoločnosťou na svete, ktorá úspešne chovala Euglenu vo veľkom rozsahu na voľnom priestranstve. Spoločnosť podporuje množenie Eugleny prostredníctvom výroby doplnkov výživy, ktoré využívajú 59 živín tejto riasy. Cieľom je teraz vývoj a komerčné využitie rias ako paliva pre lietadlá približne do roku 2018.
Olej vyrobený z vyčistenej olejovej látky produkovanej Euglenou je veľmi podobný leteckému palivu; je mimoriadne ľahký a vysoko kvalitný. Ďalšou veľkou výhodou, pokiaľ ide o hromadnú výrobu, je to, že na rozdiel od väčšiny ostatných druhov rias nemá Euglena bunkové steny, takže sa dá olejová látka ľahko extrahovať.
Vľavo: Prášok z Eugleny nájdený na ostrove Ishigakijima
v prefektúre Okinawa. (Foto: euglena Co., Ltd.)
Vpravo: „Farmárske vozidlo Euglena“, ktoré jazdí na zmesi nafty a oleja,
ktorého olejová časť sa získava od Eugleny. (Foto: euglena Co., Ltd.)
Nová energia z odpadových vôd
Ďalším projektom je recyklačný systém, v ktorom sa mikroriasy používajú na čistenie odpadových vôd a produkciu oleja, ktorý sa potom používa ako palivo pre spaľovňu. V roku 2012 sa mesto Sendai spojilo s univerzitami Tsukuba a Tohoku v rámci spoločného projektu, v rámci ktorého sa na výrobu uhľovodíkov (olejov) používajú dva druhy rias, vrátane heterotrofného aurantiochytria. V tomto roku sa plánuje zriadenie pilotného závodu v areáli čistiarne odpadových vôd Sendai a jeho uvedenie do prevádzky v roku 2016.
Aurantiochytrium nevykonáva fotosyntézu, ale odoberá organické materiály z čistiarenského kalu a prevádza ich na oleje. Riasy sa množia každé 2 - 4 hodiny delením; táto rýchlosť rastu je oveľa vyššia ako rýchlosť fotosyntetických organizmov. Iný druh rias, Botryococcus Braunii, je schopný produkovať oleje pomocou fotosyntézy. Využíva anorganický dusík a fosfáty, ktoré zostávajú ako živiny v upravenej odpadovej vode. Teplo a oxid uhličitý vydávaný spaľovňou sa môžu tiež znovu použiť. Kombinácia týchto mechanizmov završuje revolučný recyklačný systém, ktorý extrahuje novú energiu z odpadových vôd z domácností.
Laboratórium s kultúrami rias Botryococcus Braunii.
(Foto: SENDAI City)
Praktické využitie biopaliva
Popredný výrobca automobilových dielov tiež vyvíja recyklačný systém, ktorý využíva olej pochádzajúci z fotosyntézy rias z emisií oxidu uhličitého v továrni. Tento výrobca chce zahájiť hromadnú výrobu Pseudochoricystis ellipsoidea, ktorá pri fotosyntéze produkuje olej, ktorý sa podobá ľahkému oleju. V rámci tohto projektu sa vyvíjajú nové technológie využívajúce mikrovlny, ako sú napríklad tie, ktoré sa nachádzajú v mikrovlnných rúrach, s cieľom efektívnej premeny oleja na biopalivo.
Hlavnou výzvou pri komercializácii biopalív je znižovanie výrobných nákladov. Jedným z najlepších spôsobov, ako zefektívniť riasy, je pestovať vylepšené kmene. Spoločnosť zameraná na bio-podnikanie založená jednou z popredných japonských strojárskych spoločností sa zameriava na komercializáciu „enomoto rias“, vylepšeného kmeňa Botryococcus, ktorý sa reprodukuje asi tisíckrát rýchlejšie ako tradičné varianty. Aj keď sa hustota organizmov zvyšuje, objem produkcie neklesá. A skutočnosť, že táto riasa je odolná voči nežiaducim baktériám a dá sa pestovať aj vonku, znamená, že náklady sa dajú výrazne znížiť.
Biopalivo z rias sa pred niekoľkými rokmi javilo ako utópia, ale tento výskum pre praktické použitie by mal ďalej urýchliť tempo budúceho vývoja.
Vľavo: Empirické experimenty v chovnej nádrži s rozlohou 350 m² (Foto: DENSO Corp.).
Vpravo: „Enomoto Algae“ - vylepšený chov Botryococcus sa suší a zapaľuje.
(Foto: IHI NeoG Algae LLC)