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海藻可能成为绿色过渡拼图中有利可图的一块

海藻可能成为绿色过渡拼图中有利可图的一块

一组研究科学家一致认为,海带可能与大豆和石油有许多共同的用途,它们还可以用来捕获二氧化碳。在各种情况下,海藻可以为气候友好的解决方案做出贡献。目前,有关海藻养殖的新技术正在加速该行业的工业化。

“我们可以将海藻分解成它们的基本成分,并将它们重组成有用的产品,”SINTEF的研究人员Silje Forbord说。她说:“我们可以用海藻来做衣服、家具材料、食品包装、吸管和可生物降解的瓶子。”

Forbord和她的同事一直活跃在一个名为MACROSEA的研究项目的前沿,该项目为挪威海藻养殖的潜力提供了新的见解。该项目还成功地制定了创新的解决方案,将有助于挪威海藻部门的工业化。

海藻食品

如果我们要满足日益增长的全球人口的粮食、动物饲料、原材料和能源需求,在海洋生产地区的农业是必不可少的。目前,中国、印度尼西亚、日本和韩国等亚洲国家生产的巨藻数量最多。然而,挪威正在迅速迎头赶上,在其狭长的海岸线上有巨大的潜力来培育各种各样的大型藻类物种。

该研究小组对褐藻的培养条件、污染和遗传进行了系统的研究,并在挪威首次成功地在海上的渔网中培育出令人垂涎的红藻Palmaria(也称为红藻dulse)。他们还开发了藻类生长模型,这些模型反过来又与三维水动力生态系统模型相联系,以估计海藻生产在不同条件下的进展情况。结果表明,海藻养殖有潜力成为挪威的一个主要新兴产业。

SINTEF Ocean AS的研究经理Aleksander Handa说:“我们已经开发了三种用于海藻养殖的设备原型,一种生产潜力模型,以及一种用于设计海洋海藻养殖设施的计算工具。”

坚实的知识基础

Silje Forbord是SINTEF Ocean的研究科学家和NTNU的博士生。她告诉Gemini,她的团队一直在研究如何通过在不同的环境条件下,在不同的地点培育海藻来控制大型海藻的生长和蛋白质等化学成分的含量。他们在挪威海岸的绳索上种植了海藻幼苗(胚胎植物),然后观察这些幼苗在从2月到9月的生长季节是如何生长的。

他们研究了在恶劣天气条件下、在受保护的地点、在峡湾淡水的影响下以及在不同的纬度下海藻的生长情况。他们还研究了光照、温度、养分有效性和种植深度的变化如何影响生长速度。

Forbord说:“我们还在海上用各种播种方法进行了试验,观察了不同年龄和发育阶段的幼苗在发育速度和化学成分方面是如何受到影响的。”

研究人员测量了海洋的拖曳力,并将这些数据输入到数值模型中,以模拟海藻养殖场设施在不同环境条件下的变形情况。结果现在被用来设计海藻农场为部署在海外网站的M?re og Romsdal,和大马哈鱼和海藻生产Nordland结合水产养殖设施。

海藻可能成为绿色过渡拼图中有利可图的一块

替代大豆和油基产品

“挪威海岸的大片地区为海藻提供了良好的生长条件,”Forbord说。“我们可以从2000万吨海藻中提取出10万吨蛋白质。这相当于挪威目前每年进口用于鲑鱼饲料的大豆蛋白量的三分之一,”她说。

MACROSEA项目由挪威研究委员会资助,是挪威和国际研究伙伴的共同努力。研究人员一致认为,海藻可能提供许多与大豆和石油相同的应用。因此,它们可以在许多不同的情况下代替这些资源。

“用一种环保的、以海藻为基础的塑料来取代油性塑料的想法非常有趣。然而,其他令人垂涎的大型藻类成分,如抗氧化剂、蛋白质等也很有趣,”Forbord说。

她认为,除了生产服装、食品包装、可生物降解的瓶子和其他由海藻制成的产品外,还需要做更多的工作来开发其他气候友好的、以海藻为基础的产品,以替代目前以石油和大豆等原材料为基础的产品。为了最大限度地发挥海藻养殖的环境潜力,必须开发一种新的标准化技术。此外,还需要将大型工业规模的农场设施建在离海岸更远的地方,以提高养殖的档次。

从鲑鱼养殖的繁荣中学习

研究人员正在比较目前的海藻养殖方式和20世纪70年代鲑鱼养殖方式。近几十年来,鲑鱼养殖业在标准化和工业化方面经历了一场革命,这使得从养鱼业和其他海洋和海运行业获取大量技术成为可能。

例如,研究人员认为,很有必要测试一种用于播种与海藻栽培相关的胚胎植物的工具。

“这个工具叫做辐条,看起来非常像一个大的自行车轮子,我们用所有的辐条来种植海藻,”Handa说。“这些辐条可以在海上展开,然后使用服务船上的机器人再次拆卸。这一概念利用了鲑鱼养殖部门的技术,实现了全面的自动化播种和收获操作,”他说。

韩大表示:“我们认为,这可能是一项有助于推动新工业部门发展的合理投资。”

海藻可能成为绿色过渡拼图中有利可图的一块

捕获温室气体

韩达告诉双子座,海草也有可能有助于捕获温室气体二氧化碳。光合作用使海藻能够将二氧化碳转化为碳水化合物和氧气。水柱上部的二氧化碳浓度与大气中的浓度是平衡的。通过将二氧化碳与水结合,就有可能从大气中捕获温室气体。

如果大环藻的原材料用于目前以化石燃料为原料生产的产品,这也将减少二氧化碳的排放。在整个生长季节,部分海藻叶片会自然脱落。叶片含有碳并下沉到海底,为底栖生物提供食物。它们还与底层沉积物结合,因此被永久地或长时间地储存着。

通过向深海倾倒生物质能,或利用它生产生物煤,就有可能对降低大气中二氧化碳的浓度作出积极贡献。种植2000万吨海藻可以吸收大约400万吨的二氧化碳。

Handa说:“大型藻类的工业规模生产可能成为创新和气候友好解决方案、绿色转型和低排放社会运动的主要贡献者,从而帮助我们实现《巴黎协定》设定的目标。”

为新的北方工业铺平道路

目前,全球巨藻年产量已超过3000万吨,主要依靠人工生产。到目前为止,在生产过程中很少使用自动化。MACROSEA项目的结果表明,挪威的峡湾和海岸线有潜力每公顷生产约70吨的巨藻,在适宜的地区每公顷可生产多达140吨的巨藻。研究人员认为,仅在挪威中部,就有可能培育出2000万吨(鲜重)的海藻,从而产生200万吨的干原料。为了实现这一目标,将需要4000平方公里的海域进行种植。相比之下,挪威目前在2800平方公里的土地上种植了约130万吨谷物。

SINTEF Ocean的高级研究科学家Ole Jacob Broch说:“如果制定出一项政策,在远离海岸线的近海培育海藻,其潜力可能会更大。”他接着说:“我们发现,随着我们沿着挪威海岸从南向北推进,最高产量的变化周期长达两个月。”“这是一个好消息,因为它表明,挪威生产的原材料可以在更长的时间内交付。这使我们的海岸线成为种植大型藻类的理想之地。

人们对海藻养殖寄予厚望,认为这是一种新兴的挪威产业。

Handa说:“在基础设施建设方面的全国性投资是工业生物质生产新技术的发展和标准化的成功的先决条件。”

研究人员认为,通过整合整个挪威海岸的知识中心和工业公司,将促进建立世界领先的创新集群,并加快在挪威和世界各地的相关研究。

“目前,主要是海藻的种植是有利可图的。然而,大规模生物质生产新技术的发展可能会改变这一点,”Handa说。“在未来的几十年里,世界将需要更多的动物饲料和大量的可再生原材料。海藻的工业生产可能成为解决方案的一部分。挪威漫长的海岸线,加上对海藻养殖的研究投资,将为挪威成功地将海藻养殖发展成一个商业产业奠定坚实的基础,”他说。

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