Africa: Biocombustibil – Cum noile tehnologii cu microalge pot grăbi sfârșitul dependenței noastre de petrol

Microalgele au fost folosite de chinezi în scopuri medicinale și nutriționale de mii de ani, crezând că ar putea vindeca aproape orice afecțiune de sănătate. Ideea că microalgele au puteri vindecătoare extraordinare nu este atât de exagerată pe cât ar putea crede unii. Deși chinezii antici credeau că microalgele sunt responsabile pentru beneficiile de îmbunătățire a sănătății, acum știm că, de fapt, compușii biochimici produși de aceste creaturi microscopice au fost cei care au oferit „magia”.

Există aproximativ 100.000 de specii de microalge, fiecare cu propriul set de proprietăți distincte. Această diversitate permite microalgelor să înflorească în aproape orice mediu de pe Pământ. În cea mai mare parte, ele există în habitate acvatice, cum ar fi apele proaspete sau uzate, dar au fost găsite în soluri umed – și chiar și în zăpadă.

Microalgele sunt de obicei descrise ca fiind verzi, iar acest lucru este valabil pentru specii precum B. braunii și C. vulgaris. Dar există și alte specii, precum C. officinalis, care este roșu sau F. spiralis, care este maro. Fiecare clasificare produce diferite tipuri sau cantități de compuși biochimici, făcându-i pe unii mai folositori pentru anumite aplicații decât pentru altele.

În ultimele decenii, cercetările au demonstrat potențialul uriaș al microalgelor, în special în producția de biocombustibil – combustibil care este creat din material vegetal sau deșeuri animale. Am vrut să revizuiesc această cercetare pentru a oferi un cadru pentru a stabili cele mai potrivite specii de microalge pentru producția de biocombustibili pe scară largă, care pot rivaliza în cele din urmă cu giganții de petrol și gaze și de a reduce dependența noastră de combustibilii fosili.

Magia mycoalge

Microalgele au o capacitate unică de a converti lumina solară și dioxidul de carbon într-o gamă largă de compuși biochimici. În ciuda faptului că sunt clasificate ca animale, ele metabolizează la fel ca și plantele, producând oxigen pentru a umple ceea ce consumăm noi, oamenii. Acest ciclu acționează ca un sistem de captare a carbonului, prin care CO₂ dăunător din atmosferă este transformat în oxigen util. Microalgele produc, de asemenea, o gamă largă de alți compuși găsiți în interiorul celulelor, iar aceștia fac ca microalgele să fie atât de bune în combaterea efectelor încălzirii globale.

În general, produsele din microalge pot fi grupate în trei clase: proteine, carbohidrați și lipide (grăsimi). Dar cercetările au descoperit că există câțiva alți compuși biochimici de mare valoare care au aplicații semnificative într-o gamă largă de industrii diferite. De exemplu, microalgele produc compuși cunoscuți sub numele de carotenoizi, cunoscuți mai frecvent sub numele de coloranți sau pigmenți. Acești compuși sunt responsabili pentru a da somonului culoarea roz, deoarece alimentele pe care le consumă conțin cantități mari de carotenoizi.

O altă clasă de compuși cu valoare ridicată sunt acizii grași polinesaturați (PUFA). Acești compuși fac parte din familia lipidelor și joacă un rol vital în furnizarea de energie a celulelor. Microalgele au fost considerate una dintre cele mai bogate surse ale acestor compuși, care ajută la tratarea efectelor diabetului și artritei.

Dar cum este posibil ca aceste organisme să producă ulei care poate fi folosit în mașini? Benzina și motorina utilizate în prezent sunt derivate din țiței care s-a format cu milioane de ani în urmă din creaturi ale mării moarte. Dar biocombustibilul modern este produs din organisme vii în timp real.

Cum este produs biocombustibilul

Biocombustibilul obținut din microalge este în prezent una dintre cele mai promițătoare alternative de combustibili fosili pentru a susține cererea de energie a lumii. Aceasta nu este o sarcină ușoară, mai ales că trebuie să concurezi cu o industrie foarte profitabilă care a fost stabilită de mai bine de un secol. Dar, spre deosebire de petrol, care este neregenerabil, biocombustibilul este o sursă de combustibil regenerabilă și durabilă. Din păcate, economia biocombustibilului nu poate concura încă cu combustibilii fosili tradiționali. Totul se rezumă la rezultatul final, iar în prezent tehnologia de extindere necesară nu este încă aici.

Microalgele nu produc direct biocombustibil – produc lipide (grăsimi). Pentru a produce biocombustibil, aceste grăsimi trebuie convertite printr-un proces cunoscut sub numele de transesterificare. Procesul presupune eliminarea cât mai multă apă, cunoscută sub denumirea de deshidratare, dar aceasta necesită cantități semnificative de energie, rezultând costuri mari de operare. Ca rezultat, procesul general devine prea scump pentru a concura cu industria petrolului și gazelor, în ciuda impactului său pozitiv asupra mediului.

Pe lângă economia, viitorul cultivării microalgelor și extracției lipidelor este extrem de promițător. Dezvoltarea tehnologiilor hibride va accelera schimbarea globală pentru a reduce dependența noastră de combustibilii fosili. Acestea includ fabrici de celule care folosesc nanoparticule de aur – particule subatomice asemănătoare atomilor care formează blocurile de bază ale materiei fizice – pentru a crește ratele de producție și a crește eficiența.