Wiedza i Życie 02/2018
W numerze m.in.:
Chemia
Coś tu cuchnie…; Mirosław Dworniczak

Technika
Strzał 2.0; Marek Matacz

Fizyka
Zawrót głowy; Mirosław Dworniczak

Społeczeństwo
Eutanazja w cenie; Kamil Nadolski
Nauka dostarcza coraz więcej dowodów na to, że obróbka termiczna żywności znacząco wpłynęła na rozwój naszego gatunku – doprowadziła do powstania dużego mózgu, pozwoliła zasiedlić całą planetę, a nawet zmodyfikowała relacje społeczne.
Aktualne numery
06/2018
05/2018
Kalendarium
Maj
23
W 1995 r. Marek Kamiński i Wojciech Moskal jako pierwsi Polacy po 70-dniowej pieszej wędrówce dotarli do Bieguna Północnego.
Warto przeczytać
Mechanika kwantowa jest piękną, precyzyjną i logiczną konstrukcją matematyczną, doskonale opisująca Naturę. Z tym że właściwie nikt nie wie, jak należy ją rozumieć.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2012-06-28
Jazda na glonach

(Na zdjęciu: zbiorniki z glonami ustawione na eksperymentalnej farmie w Imperial Valley w Kalifornii, prowadzonej przez biotechnologów z University of California w San Diego)

Drobiazg zamieszkujący morza, jeziora i rzeki mógłby zastąpić ropę jako główne źródło paliwa. Glony mają wiele zalet, ale też kilka wad. Jednak te drugie dałoby się - zdaniem naukowców - usunąć dzięki inżynierii genetycznej.

Jednokomórkowe glony to fotosyntetyzujące organizmy i do życia potrzebują światła słonecznego, wody, dwutlenku węgla oraz soli mineralnych. W sprzyjających warunkach potrafią się błyskawicznie namnażać, wytwarzając olbrzymią ilość biomasy. Niektóre glony podwajają swoją masę w ciągu doby. Ważnym, a dla poszukiwaczy alternatywnych źródeł paliw najważniejszym składnikiem tej glonowej biomasy są tłuszcze. Wchodzą one w skład błon komórkowych i stamtąd próbują je wydobyć badacze, aby przerobić na biopaliwo. Glony mogą wytworzyć od 10 do100 razy więcej tłuszczów niż palma oleista, soja, rzepak czy kukurydza. To pierwsza zaleta tych maleństw.

Druga - bardzo istotna - jest taka, że mikroskopijne organizmy nie potrzebują ziemi uprawnej, czego nie da się powiedzieć o roślinach będących źródłem obecnie stosowanych biopaliw coraz częściej konkurujących z produkcją żywności. Nie wystarczyłoby pól, gdybyśmy zapragnęli zaspokoić nimi wszystkie potrzeby paliwowe ludzkości, która gremialnie przesiada się do samochodów i masowo korzysta z komunikacji lotniczej. Glony żyją w wodzie, wiele z nich w słonej, której na Ziemi jest w bród. Wszak oceany i morza zajmują dwie trzecie planety.

Na dodatek - to kolejna, trzecia już korzystna cecha glonów - wiele rodzin jednokomórkowców świetnie czuje się w wodzie niezbyt czystej i przenawożonej. Przy okazji można ją więc oczyścić. Takich akwenów na Ziemi nie brakuje. Najwięcej jest ich w pobliżu gęsto zamieszkałych lądów. Do takich zbiorników, by nie szukać daleko, należą Bałtyk, Morze Północne i Morze Śródziemne. Rzeki znoszą do nich duże ilości azotu i fosforu, które powodują eutrofizację środowiska. Jedną z konsekwencji jest właśnie zakwit glonów dość skutecznie zniechęcający do kąpieli, a przede wszystkim zagrażający faunie morskiej.

Można sobie jednak wyobrazić, że taka przenawożona woda byłaby wykorzystywana do "karmienia" glonów w zamkniętych bioreaktorach lub otwartych uprawach w stawach. Mikroorganizmy wyłapywałyby potrzebne im substancje pokarmowe i przy okazji oczyszczały wodę, która wracałaby do morza bez groźnego dla środowiska ładunku. A glonową breję przerabiałoby się na biopaliwa i inne produkty. Poza tłuszczami, których zwykle jest około 25-30%, z glonów można bowiem uzyskiwać surowce do produkcji kosmetyków, pasz dla zwierząt czy odżywek.

Glony mogłyby też pomóc w zmniejszeniu emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Obfitość tego gazu w powietrzu zachęca je do wzrostu. Mogłyby więc stworzyć udany symbiotyczny związek z konwencjonalną elektrownią czy cementownią. Zamiast zanieczyszczać atmosferę, CO2 byłby pompowany do bioreaktorów. Tu też można by więc upiec dwie pieczenie na jednym ogniu - uzyskać więcej energetycznego surowca i zarazem zmniejszyć trochę emisję gazu cieplarnianego. Taka niewielka instalacja testowa już zresztą istnieje od kilku lat w Arizonie - zbudowała ją GreenFuel, jeden z pionierów "glonowego biznesu". Z tym biznesem to na razie lekka przesada. Na biopaliwach z glonów nie da się jeszcze zarobić. Ale to może się niedługo zmienić, bo zainteresowanie nimi, także wśród największych firm, wyraźnie rośnie.

Czy będzie z tego kasa?

ałe to pozytywne zamieszanie wokół energii z glonów zaczęło się w kilka lat po tym, jak w Stanach wyprawiono pogrzeb tej technologii. W 1996 roku administracja Clintona zaprzestała finansowania projektu o nazwie Aquatic Species Programme, który wystartował w 1978 roku. Po trwających prawie 20 lat badaniach uznano, że szansa na zastosowanie ich wyników jest niewielka, ponieważ wyprodukowane z glonów paliwo będzie zbyt drogie. Rządowy instytut National Renewable Energy Laboratory, który prowadził ów projekt, opublikował wówczas liczący ponad 300 stron close-out report, który do dziś jest najważniejszą publikacją naukową na temat możliwości wytworzenia biopaliw z glonów. Badacze z NREL próbowali zidentyfikować gatunki najlepiej nadające się do tego celu.

Wykonano niezwykle żmudną pracę. Naukowcy zbadali około 3000 różnych alg, z których około 300 wybrali do dalszych analiz i testów. Szukano szczepów zdolnych wyprodukować w krótkim czasie dużą ilość biomasy, zarazem zasobnych w tłuszcze, mało wrażliwych na zmiany temperatury wody, odpornych na ataki wirusów i nadających się do uprawy w otwartych zbiornikach. Ideału nie znaleziono. Na dodatek doświadczenia z eksperymentalnych upraw wskazywały, że wyekstrahowanie tłuszczów z glonów jest trudne i kosztowne. Następna faza produkcji - od glonowego oleju do gotowego biopaliwa - jest już dobrze znana. Jest podobna jak przy wytwarzaniu biodiesla z rzepaku czy soi.

W raporcie z 1996 roku badacze oceniali, że paliwo z glonów kosztowałoby od 40 do 60 dolarów za baryłkę, czyli 2-3 razy więcej niż w tym czasie baryłka ropy. W miarę jak ta ostatnia taniała, amerykański rząd coraz mniej chętnie finansował Aquatic Species Programme. W latach 90. przeznaczano na niego najwyżej kilkaset tysięcy dolarów rocznie, choć właśnie wtedy, m.in. dzięki osiągnięciom genetyki, postępy badań były najszybsze.

O glonach zrobiło się cicho. Ale na krótko. Upłynęło bowiem kilka lat i oto pierwsi odważni naukowcy w Stanach zaczęli zakładać niewielkie firmy biotechnologiczne, uznając, że mimo wszystko glony warte są dalszych badań. Naukowcom udało się pozyskać trochę kapitału od prywatnych inwestorów lub z funduszy wysokiego ryzyka. Śmiałków nie było wielu. Cztery lata temu dałoby się ich policzyć na palcach obu rąk. Oczywiście badania nad glonami jako potencjalnym źródłem paliwa samochodowego kontynuowano na wielu uczelniach na świecie, jednak bez większej nadziei, że w pobliżu pojawi się inwestor z wypchanym portfelem.

Płyną grube ryby

Nagle nastąpił zwrot i od mniej więcej trzech lat szybko przybywa chętnych do inwestowania. Dziś w Stanach jest już około 150 takich spółek - niektórzy żartują, że ostatnio mnożą się one szybciej niż same glony. Know-how czerpią zwykle z pobliskich uniwersytetów.

Powodów tego raptownego wzrostu zainteresowania glonopaliwami jest kilka, ale główny jeden - ceny ropy są dziś znacznie wyższe niż w latach 90. Zapewne dlatego po płotkach pojawiły się grube ryby urzeczone pociągającą wizją glonowego eldorado, która co prawda może okazać się fatamorganą, ale nie zawadzi sprawdzić.

Pod koniec zeszłego roku mała kalifornijska firma Sapphire Energy ogłosiła, że zebrała już ponad 100 mln dolarów na badania nad zmodyfikowanymi genetycznie glonami - skoro natura nie potrafi zaspokoić naszych potrzeb, trzeba ją trochę poprawić. Pieniądze wyłożył m.in. fundusz Cascade Investment założony przez Billa Gatesa. Firma współpracuje blisko z dwiema placówkami naukowymi - Scripps Research Institute i University of California w San Diego. Zrodzone w nich koncepcje i pomysły są teraz rozwijane przez Sapphire. Jej szefowie (przeważnie także naukowcy) mają nadzieję, że w ciągu trzech lat wyhodują zmutowane glony, które zamiast tłuszczów będą wytwarzały duże ilości lekkich węglowodorów dających się szybko przerobić na dobrej jakości benzynę. Jeśli udowodnią, że można to zrobić za rozsądną cenę, popłynie rzeka pieniędzy.