Små alger med STOR POTENTIAL
Mikroalger är en grundförutsättning för livet på jorden. De kan också vara en del av lösningen på framtidens stora miljöproblem. Nu har forskare hittat metoder för att odla marina mikroalger även på våra breddgrader.
Mikroalger är mycket små, encelliga och fascinerande organismer som är oerhört viktiga för hela vår planets atmosfär. De producerar ungefär hälften av allt syre som människor och andra organismer på jorden behöver för att kunna andas. Samtidigt som de frigör syre så växer algerna och bildar bland annat fett, kolhydrater och proteiner från kol, väte, kväve, fosfor och svavel, vilket sammantaget utgör deras biomassa.
Mikroalger är basen i havets ekologiska näringskedja och föder bland annat mindre vattenlevande kräftdjur, som i sin tur blir föda för fisk som vi själva äter. Men mikroalger kan också odlas, och lyckas man göra det effektivt och storskaligt kan det få stor betydelse i framtiden.
Kungsbacka-Särö, Göteborgs södra skärgård. I vattnet växer många mikroalger med stor användningspotential. Foto: Cornelia Spetea Wiklund
Renar luft och vatten
Fördelen med mikroalger är att många arter producerar väldigt mycket biomassa på en liten yta jämfört med växter. Tänk på hur det ser ut vid en algblomning ¿ som en grönbrun soppa. Så kan det se ut när man odlar mikroalger. Förutom vatten och ljus behöver algerna koldioxid och näringsämnen för att kunna växa. Koldioxid har vi som bekant ett överflöd av. Det finns inte minst i industriutsläpp, och därför kan rökgas med fördel pumpas ner i en algodling. Näring kan man bland annat hitta i vatten från fiskodlingar och reningsverk.
Att odla mikroalger är alltså intressant av flera skäl. De kan användas som födoämnen, men också som ett sätt att fånga in koldioxid. De kan producera biomassa som kan ersätta fossil olja eller användas till biobaserad plast och andra biomaterial. De kan också användas för att ta upp näringsämnen som kväve och fosfor från olika utsläppskällor och på så sätt undvika övergödning någon annanstans.
Energivinsten avgör
Ett sätt att bedöma hur värdefull biomassan är, är att mäta hur mycket energi den innehåller. För storskalig odling måste algerna man odlar innehålla mer energi än den mängd energi man använder för att odla algerna. Annars blir det inte lönsamt varken energimässigt eller ekonomiskt.
För att producera energi och andra produkter från alger industriellt, liksom för vattenrening, krävs i princip odling nästan året runt. Därför krävs en ständig tillgång även till vatten och ljus.
Mängden färskvatten är begränsad, men om man odlar marina alger är det inget problem. Det finns gott om havsvatten. Solljus, som ger algerna värme och den energi de behöver för sin fotosyntes, finns det också gott om. I Sverige är det dock som bekant ljust på sommaren och mörkt på vintern, och dessutom varierar vattentemperaturen. Detta gör att det är svårt att odla året runt i nordiska förhållanden.
Problemet kan delvis lösas om man odlar klimatanpassade arter som trivs vid olika årstider, så kallad rotationsodling. Det skulle kunna göra den nordiska odlingssäsongen längre.
Odlingssystem i bioreaktorer på labb. Algerna odlas i näringsrikt vatten vid olika temperaturer och med styrd tillförsel av ljus samt koldioxid. Foto: Otilia Cheregi
Flera tänkbara arter
Havet hyser en stor mängd olika mikroalgarter och stammar av enskilda arter. Precis som för andra grödor finns inte en optimal algart som alltid fungerar oavsett säsong. Genom att testodla och mäta algernas energiinnehåll och hur mycket biomassa som bildas under en viss tid kan man utvärdera hur bra odlingen skulle fungera industrimässigt.
I ett projekt undersökte vi två marina arter från den svenska västkusten, kiselalgen Skeletonema marinoi och grönalgen Nannochloropsis granulata. Skeletonema trivs vid kalla förhållanden med relativt liten tillgång till ljus, medan Nannochloropsis trivs i varmare vatten med mycket ljus. Vi odlade dem på laboratoriet i havsvatten under tre simulerade odlingssäsonger; vinter, vår och sommar.
Under vår och sommar gav Nannochloropsis mer biomassa och energi. Under vintern växte Skeletonema bättre, men mängden energi var bara måttligt högre jämfört med Nannochloropsis. Biomassan för båda arter var rikast på protein på våren. Båda arter renade kväve från vattnet ungefär lika bra, men Skeletonema var bäst på fosforrening. Energieffektiviteten var bra på sommaren men inte tillräckligt bra på vintern. Här behöver man hitta en art som växer bättre än den vinteralg vi testade. Men även om vinteranpassade arter inte är lika energieffektiva som de arter som är anpassade för sommarförhållanden, så kan de ändå utnyttjas för att förlänga odlingssäsongen.
Kräver stora ytor
Algerna består till ungefär hälften av kol, och kan användas för att ta upp koldioxid från industriskorstenar (rökgas). För varje ton kol som byggs upp i biomassan behövs ungefär två ton koldioxid. Som vattenrenare kan de rena avlopps-, gödsel- eller processvatten från fosfor och kväve. Algerna lagrar näringsämnena i biomassan, vilken i sin tur kan kan användas som gödsel eller föda i till exempel fiskodlingar. Algerna kan också rena vatten från metaller och föroreningar som binder till algernas yta. Antingen kan man torka och använda algbiomassan ungefär som ett kolfilter eller så kan algerna fånga upp föroreningarna redan i odlingen.
För att veta om en odling fungerar för en industriprocess måste man räkna på vattenåtgång, energibalans och näringsämnen. Man måste inse att algodling för produktion av energi eller sådana produkter som används i enorma mängder (bulkprodukter) kommer att behöva ske i jordbruksskala. Det krävs å ena sidan mycket stora ytor, men man kan å andra sidan odla i princip var som helst.
Slutsatsen är ändå att det går att odla mikroalger både yt- och energieffektivt i Sverige.
Stora användningsområden
Möjligheterna är stora, och fiskeindustrier på västkusten är intresserade av samarbete. Fiskodling behöver foder och fisk- och skaldjursindustrin behöver rena sitt processvatten. Mikroalgerna skulle kunna leva på näringsämnen från processvatten från fiskindustrin och på så sätt rena vattnet. Det blir därmed ett slutet och hållbart system. Allt som behövs därutöver är solenergi och koldioxid från luften.
Många intresserar sig nu för hur man kan odla och utnyttja nutida mikroalger för olika syften i en biobaserad och kretsloppsanpassad värld.