No artigo de hoje, vamos contar tudo o que você precisa saber sobre o cultivo de algas. Por que as algas são importantes, uso, cultivo de algas, como elas são usadas para biocombustível e muito, muito mais.
Algas (Lat. Algas), um amplo grupo de organismos autotróficos predominantemente aquáticos, fotossintéticos (de unicelulares a multicelulares), assemelhando-se a plantas conhecidas como fitoplâncton, mais conhecido como um organismo vegetal vivo sem raízes, folhas ou flores. Estima-se que existam mais de 25.000 espécies de algas. A maioria são principalmente algas marinhas nos oceanos; o resto é composto de algas de água doce. Flores aquáticas, musgos aquáticos, plantas marinhas ou ervas marinhas são todas formas de algas. As algas são de tamanhos diferentes, desde o minúsculo picoplâncton que deve ser aumentado 1.000 vezes antes que possamos vê-lo, até gramíneas gigantes nos oceanos de até 160 pés de comprimento.
Uma característica comum de todas as algas é a fotossíntese, na qual elas produzem oxigênio como subproduto (ao contrário de algumas bactérias fotossintéticas). Com exceção do azul-verde, as algas são eucariotas, ou seja, suas células contêm organelas, incluindo o núcleo e as mitocôndrias, separadas pela membrana citoplasmática. As algas eucarióticas também contêm um cloroplasto que contém pigmentos para a absorção da energia solar durante o processo de fotossíntese. Na maioria das algas, com outros pigmentos que lhes conferem uma cor característica (ficoeritrina – vermelho, ficocianina e aloficocianina – azul, fucoxantina – marrom, violaxantina – roxo, etc.), o pigmento primário é a clorofila (a).
Embora tenham muitas semelhanças com as plantas terrestres, as macroalgas não são plantas reais porque não possuem um sistema vascular especializado (sistema de condução de fluidos e nutrientes) raiz, caule, folhas (retiram nutrientes, líquidos e gases diretamente da coluna de água) e sistema reprodutivo fechado. órgãos (flor ou cone). As algas precisam apenas de minerais, luz solar e água para evitar que sequem. As reações bioquímicas permitem que as algas criem seu próprio alimento a partir dos gases e minerais circundantes.
Uso de algas
As macroalgas são usadas como alimento para humanos. Nos países asiáticos, as algas são tradicionalmente usadas na dieta. Os maiores consumidores hoje são Japão, China e Coréia, mas também Islândia, Irlanda e Canadá. 90% da demanda é coberta pela aquacultura de algas e cerca de 10% é de habitats naturais. A China é o maior produtor de algas comestíveis, com uma estimativa de cinco milhões de toneladas por ano. A Laminaria japonica Japan produz a maior parte da produção combinada de algas marrons no Japão, produzindo 600.000 toneladas de algas comestíveis anualmente, onde 75% de sua produção é Nori (alga fina usada para embrulhar arroz de sushi). Nori é feito de espécies Porphyra.
As algas podem ser usadas como suplemento alimentar. As algas marrons são coletadas, moídas e secas para produzir farinha de algas (mingau), que é usada como aditivo alimentar para o gado.
A alta concentração de fibras retém a umidade e a concentração de minerais contendo algas enriquece o solo e é uma fonte de oligoelementos. Portanto, as algas também podem ser usadas como fertilizante de alta qualidade.
Algumas macroalgas têm a capacidade de absorver íons de metais pesados de águas poluídas, como zinco ou cádmio. As águas de drenagem geralmente contêm uma grande quantidade de matéria orgânica que cria problemas para viver em águas próximas. As macroalgas são capazes de utilizar a poluição como fonte de nutrientes para seu metabolismo e assim purificar a água.
Substâncias isoladas como ágar, alginatos e carragenina são extraídas de várias algas vermelhas e marrons e são amplamente utilizadas em diversas indústrias (cosmética, farmacêutica, química, alimentícia, têxtil…).
Por que as algas são importantes?
O americano médio come 3,5 onças de proteína por dia, duas vezes mais do que precisa, o que no final da história se torna insustentável em um mundo onde a ONU diz que precisaremos produzir 70% mais alimentos até 2050 para alimentar mais 2,5 bilhão de pessoas. Eles não especificaram que a disparidade entre 70% e 2,5 bilhões se origina do fato de que, exceto para novas pessoas, é necessário encontrar comida suficiente na Terra para aqueles que já estão com fome hoje.
Assim, as algas são uma ótima solução, principalmente por causa da água, pois não precisam de água doce, praticamente potável. Hoje, a situação em todo o mundo é tal que 70% dessa água é gasta na irrigação de culturas e na pecuária. As algas, por outro lado, podem crescer em buracos, aquários, oceanos e estão repletas de todos os nutrientes de que precisam, e precisam de tão pouco para crescer que podem crescer mesmo no deserto.
Alguns tipos de algas contêm tanta proteína que representam 40% do seu peso. Isso significa que, na mesma superfície, essas algas produzem sete vezes mais proteína do que a soja (que é, por exemplo, altamente considerada).
CO2? Digamos que, por um lado, a agricultura (incluindo a pecuária) é um dos piores poluentes da Terra, com 50% do oxigênio do mundo vindo de algas. Com o cultivo de novas algas, teremos mais desses organismos produzindo oxigênio, às custas de vastas e devastadoras terras agrícolas. Tudo o que você precisa para aproveitar são as piscinas onde a água é bombeada, um pouco de fertilizante e CO2, e depois tudo é deixado ao sol.
Assim, o futuro se prepara para ser delicioso e nutritivo e 100% sustentável.
Biocombustível produzido a partir de algas
Os biocombustíveis derivados de algas são uma alternativa aos combustíveis fósseis e até mesmo outras fontes de biocombustíveis, como milho e cana-de-açúcar. Eles pertencem à terceira geração de biocombustíveis, que inclui espécies que não foram cultivadas antes e não colocam em risco o abastecimento de alimentos.
Pesquisas de laboratório mostraram que as algas podem produzir até trinta vezes mais energia por acre de solo do que os cereais, como a soja. Os biocombustíveis, incluindo as algas produzidas, estão sendo cada vez mais pesquisados e produzidos devido ao aumento global do preço do petróleo, ao impacto adverso dos gases de efeito estufa e à necessidade de fornecimento seguro de energia.
Algumas de suas principais vantagens são que podem ser cultivadas com impacto mínimo na biosfera circundante, podem ser cultivadas em água doce e salgada, são resistentes a águas residuais e podem filtrar a água naturalmente.
Além disso, as algas realizam naturalmente o processo de fotossíntese, retirando CO2 do meio ambiente e convertendo-o em O2, purificando o ar ao reduzir o número de gases de efeito estufa na atmosfera. O combustível também é naturalmente degradável, o que significa que não tem um efeito adverso no meio ambiente em caso de derramamento. As algas são mais caras por unidade de massa em comparação com os biocombustíveis de segunda geração devido ao alto investimento e custos operacionais, mas podem produzir entre 10 e 100 vezes mais combustível por unidade de área.
Contribui para isso o fato de as fazendas de algas também poderem ser montadas verticalmente, em “pisos”, o que não acontece no cultivo de espécies vegetais terrestres. A principal limitação na colocação vertical de algas é a luz disponível necessária para o desenvolvimento das algas. Assim, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA, apenas 0,42% de sua área de superfície seria necessária para substituir completamente os combustíveis de petróleo por combustíveis derivados de algas.
De acordo com pesquisas de empresas multinacionais de petróleo, os biocombustíveis produzidos por algas só se tornarão comerciais em cerca de 20 a 25 anos.
Cultivo de algas
As algas crescem muito mais rápido do que as culturas alimentares e podem produzir centenas de vezes mais óleo por unidade de área. Como o período de colheita das algas dura entre 1 e 10 dias, seu cultivo permite muito mais colheita do que as espécies terrestres, que geralmente são colhidas uma vez por ano. Além disso, as algas podem crescer em áreas desfavoráveis às espécies terrestres, incluindo regiões áridas, reduzindo assim a competição nessas áreas. A maioria das pesquisas com algas se concentrou no cultivo de fotobiorreatores baratos, mas também limpos, e em lagoas ao ar livre que são de manutenção barata, mas também suscetíveis à contaminação.
Policicultura Até agora, a maioria das pesquisas se concentrou no cultivo de apenas uma espécie separada de algas. No entanto, estudos mais recentes mostram que o cultivo de vários tipos de algas em uma comunidade (policultura) ao mesmo tempo pode produzir uma quantidade maior de lipídios do que as monoculturas, e que as algas da policultura são mais resistentes aos efeitos de várias doenças e parasitas, e geralmente aos efeitos adversos do meio ambiente.
Produção de Biocombustível
Após a colheita das algas, a biomassa é processada por uma série de operações, que podem variar de acordo com o tipo de alga e o combustível desejado. Essa parte do processo está sendo a mais pesquisada atualmente, pois representa o maior custo e a maior barreira para o uso comercial de biocombustíveis produzidos por algas.
Desidratação As algas são mais comumente desidratadas e substâncias ricas em energia, como os triglicerídeos, são recuperadas do material seco usando solventes. As substâncias separadas podem ser convertidas em combustível por procedimentos padrão (por exemplo, triglicerídeos separados reagindo com metanol criam biodiesel pelo processo de transesterificação). Diferentes composições de ácidos graxos em diferentes tipos de algas resultam em diferentes qualidades de combustível.
Dissolução hidrotérmica A dissolução hidrotermal é um processo alternativo no qual as algas úmidas são continuamente submetidas a altas temperaturas (662°F) e pressão elevada (21.000 kPa). Este processo produz petróleo bruto, que pode ser refinado em querosene, gasolina ou diesel. Entre 50% e 70% do carbono das algas pode ser convertido em combustível. Outros produtos incluem água limpa, gás, nitrogênio, fósforo e potássio.
Impacto ambiental
Em comparação com espécies de plantas terrestres usadas para biocombustíveis (por exemplo, soja ou milho), o cultivo de microalgas tem um impacto ambiental significativamente menor devido ao maior teor de óleo. As algas também podem crescer em áreas inúteis para o cultivo de espécies comuns e podem usar água não potável que não pode ser usada no cultivo de outras espécies. Eles também podem crescer na superfície do oceano, tornando-os uma fonte de energia limpa com pouco impacto no abastecimento de alimentos e água e na biodiversidade. O cultivo de algas também não requer o uso de inseticidas ou herbicidas, eliminando essa fonte adicional de poluição. Os biocombustíveis produzidos a partir de algas são muito menos tóxicos do que os combustíveis à base de petróleo e também são degradados mais lentamente. No entanto, como acontece com qualquer combustível combustível, também existe o risco de ignição em caso de derramamento, mesmo que este risco seja ligeiramente inferior ao dos combustíveis à base de óleo.
Estudos mostraram que a substituição de combustíveis fósseis por fontes de energia renovável pode reduzir as emissões de CO2 em até 80%. Um sistema baseado em algas pode capturar até 80% do CO2 emitido por uma usina de energia, permitindo o acesso à luz solar. Esse CO2 ainda será liberado na atmosfera pela combustão do combustível, mas pelo menos será mais utilizado. A possibilidade de reduzir as emissões de CO2 está, portanto, em evitar o uso de combustíveis fósseis. Além disso, em comparação com os combustíveis fósseis, durante a produção e combustão de biocombustíveis à base de algas, nem enxofre nem óxidos de nitrogênio são liberados na atmosfera, resultando em menos monóxido de carbono e hidrocarbonetos não queimados.
Sustentabilidade econômica
De todo o processo de produção de biocombustíveis de algas, atualmente, a maior barreira para o uso comercial são os altos custos de investimento de uma planta de processamento de combustível de algas. A exploração de algas como combustível como alternativa séria aos combustíveis fósseis começou a ser considerada há relativamente pouco tempo, depois de aumentar a conscientização ambiental global, e não é de surpreender que ainda não seja comercialmente competitivo. O progresso pode ser esperado em quase todas as partes do processo e, portanto, um aumento na relação custo-benefício. Por exemplo, é mencionada a possibilidade de aumentar a eficiência de conversão de energia solar em biomassa dos atuais 3 para possíveis 5 a 7%.
Os subprodutos
Muitos subprodutos de algas podem ser usados de maneira diferente, com alguns com históricos de uso ainda mais longos do que os biocombustíveis. Alguns deles são corantes e pigmentos naturais, antioxidantes e outras substâncias bioativas. Esses produtos químicos e o excesso de biomassa têm vários usos em outras indústrias.
