Sandia National Laboratories test of een van de grootste en meest vervuilde meren van Californië kan veranderen in een van de meest productieve en winstgevende meren. De Salton Sea van 350 vierkante mijl in Zuid-Californië heeft goed gedocumenteerde problemen met betrekking tot verhoogde niveaus van stikstof en fosfor uit landbouwafval. Algen gedijen op deze elementen - een feit dat milieuproblemen veroorzaakt, maar ook een oplossing voor die problemen kan zijn.

Sandia is van plan de voorliefde van algen voor vruchtbare groei te benutten om deze verontreinigende stoffen op te ruimen en schadelijke algenbloei te stoppen en tegelijkertijd een hernieuwbare, binnenlandse brandstof. Algen kunnen eenvoudig worden omgezet in brandstoffen en chemicaliën met behulp van een door Sandia Labs gepatenteerd fermentatieproces.

Het Bioenergy Technology Office (BETO) van het Department of Energy schat dat de VS elk jaar minstens 1 miljard ton grondstoffen voor biobrandstoffen kunnen produceren, en dat zou een positieve sociale, economische en milieueffecten. Dat bedrag komt overeen met ongeveer 30 procent van de behoefte van ons land aan brandstoffen die niet geïmporteerd hoeven te worden. Onder deze grondstoffen, algen zijn uniek omdat ze exponentieel groeien:met andere woorden, onder de juiste voorwaarden, elke dag verdubbelen.

BETO financiert Sandia's Salton Sea Biomass Remediation, of SABRE, Project omdat het zal helpen bepalen of algen een levensvatbaar onderdeel kunnen zijn van de oplossing voor de behoefte van ons land aan diverse energiebronnen.

Na slechts enkele maanden, Sandia-biochemicus Ryan Davis is enthousiast over de vooruitzichten. "De eerste resultaten die we al krijgen van de Salton Sea lijken superieur te zijn aan de resultaten van vergelijkbare algensystemen. Het is echt veelbelovend."

De effectiviteit van een nieuwer algengroeisysteem testen

Toen staats- en lokale functionarissen bijeenkwamen bij een zijrivier van de Saltonzee, één helder, hete ochtend eind mei, het was de aftrap van de tweede fase van het project. Tijdens de eerste fase, Sandia werkte samen met Texas A&M AgriLife Research om te testen of een nieuwere methode voor het kweken van algen even productief zou kunnen zijn als een oudere, meer gevestigde methode.

traditioneel, bedrijven kweken afzonderlijke soorten algen in loopbanen - structuren die vaag lijken op kleine racebanen of gigantische badkuipen. De loopbanen produceren algen die zeer geschikt zijn voor het maken van hoogwaardige voedingsproducten zoals spirulina of bètacaroteen, evenals andere nutraceuticals. Raceways bieden telers ook veel controle. Maar er zijn een paar nadelen. Ze zijn over het algemeen onderhoudsvriendelijk, opgeleide technici nodig hebben, dure meststoffen, kooldioxide en water van hoge kwaliteit.

Aanvullend, naar schatting 30 procent van de productie op algenkwekerijen kan elk jaar verloren gaan als gevolg van aan plagen gerelateerde vijvercrashes. Sandia doet momenteel onderzoek om crashes te minimaliseren, inclusief het testen van algenstammen op resistentie tegen verschillende roofdieren en ziekten, en leren om de tekenen van een dreigende vijver crash te detecteren.

De nieuwere landbouwmethode wordt een "Algal Turf Scrubber" floway-systeem genoemd, gebruikt voor het kweken van een verzameling inheemse algensoorten. Voor het ongeoefende oog, het systeem ziet eruit als een vrijstaande regengoot. Het gorgelt stil terwijl het water in golven over een hellend stroomgebied wordt gepulseerd. De algen consumeren de voedingsstoffen, en er komt schoon water uit de onderkant.

Het systeem werkt met pompen op zonne-energie, die bijna geen onderhoud nodig hebben, behalve voor periodieke algenoogst die kan worden gedaan met behulp van gewone landbouwapparatuur. Sandia ontwierp het pompsysteem voor hernieuwbare energie dat water aan de floway levert. De technologie en componenten van de floway zijn ontwikkeld door een bedrijf genaamd HydroMentia Technologies LLC.

Op basis van de eerste resultaten van de tests in Texas, graswassers kunnen een hoeveelheid algen produceren die vergelijkbaar is met loopbanen. En ze zijn perfect geschikt voor plaatsen met hectares goedkoop onroerend goed, voedselrijk water (geen extra bemesting nodig) en tonnen zon, zoals de Saltonzee.

Het soort grasmatsysteem dat wordt getest voor het SABRE-project heeft nog andere voordelen. Het is groeiende algen die inheems zijn in het gebied, dus het is van nature beter bestand tegen aanvallen van lokale pathogenen en roofdieren. De dikke textuur van de algen leent zich ook voor een gemakkelijke oogst.

Een van de punten van kritiek op algen als bron van biobrandstof is dat het te veel water gebruikt. Davis is het niet eens met deze kritiek. "Er is water en dan is er water, " zei hij. "We hebben aangetoond dat we algen kunnen kweken in graswassersystemen met water vol vervelende componenten. En het gedijt nog steeds." Met andere woorden, er is niet veel dat met dit water kan worden gedaan totdat de verontreinigende stoffen zijn verwijderd.

Algen kweken om wild te bestrijden, ongecontroleerde algengroei

Algenbloei kan zo groot worden dat ze vanuit de ruimte zichtbaar zijn, zoals het geval is in Lake Okeechobee, Eriemeer, de Chesapeake Bay en de Golf van Mexico. Bloemen zijn niet direct giftig voor vissen, maar onder bepaalde omstandigheden kunnen ze schadelijk worden voor het leven in zee en de mens. Als de bloemen afsterven, het vervalproces kan waterwegen verlaten met "dode zones, " zuurstofarme gebieden waardoor vissen stikken. Bij inslikken, bepaalde schadelijke algensoorten kunnen ook griepachtige symptomen veroorzaken bij mensen en de dood bij huisdieren, volgens getuigenissen van het congres.

Algenbloei komt ook voor in de Salton Sea. Davis legt uit dat de zee het verzamelpunt is voor al het landbouwwater van een van de grootste landbouwgebieden in de Verenigde Staten. Stikstof, fosfor en andere elementen uit meststoffen worden continu in de zee afgezet. De aanwezigheid van deze elementen voedt algenbloei, met negatieve gevolgen die zich door het hele ecosysteem kunnen verspreiden.

Duizenden verstikte, dode vissen zijn elk jaar zichtbaar aan de oevers van de Salton Sea. De geur heeft niets positiefs gedaan voor bedrijven in de omgeving, volgens een studie opgesteld door Tourism Economics voor het Palm Springs Convention &Visitors Bureau. Aanvullend, studies suggereren dat de dood van vogels in het gebied verband kan houden met algenstammen die toxines produceren.

"Het vrijkomen van onbehandelde chemicaliën in open waterwegen heeft brede ecologische gevolgen, ' zei Davy.

Ironisch, het kweken van algen zou de schadelijke effecten van ongecontroleerde natuurlijke algengroei kunnen elimineren. Water uit een van de drie belangrijkste zijrivieren van de Salton Sea stroomt naar de 900 meter hoge SABRE Project-graswasser. Algen die in het scrubbersysteem groeien, voeden zich met en verwijderen de chemicaliën in het water als het er doorheen gaat. Als het water uit het systeem terug in de zijrivier stroomt, Het team van Sandia hoopt dat de elementen die de algenbloei op gang brengen, in grote hoeveelheden zijn verwijderd.

Mocht het SABRE-project succesvol blijken, het zou een model kunnen bieden voor de sanering van algenbloei in het hele land. Er zijn hoop dat de Imperial Valley ook zou profiteren. Door duizenden hectares droge, terugwijkende kusten van Salton Sea met algengewassen, graswassers kunnen de wijdverbreide luchtvervuiling door giftig stof verminderen. Algenraffinaderijen kunnen ook nieuwe economische kansen bieden.

Sandia werkte samen met het Imperial Irrigation District om het SABRE-project van de grond te krijgen. "Een voorstander van hernieuwbare energie en een pleitbezorger voor de Salton Sea, het district gelooft dat dit soort projecten het potentieel hebben om een ​​betekenisvol verschil te maken, " zei de officier van mediacommunicatiespecialist van het district, Marion kampioen. "We hebben goede hoop dat dit project goede, schone hernieuwbare energie terwijl het een natuurlijk en veilig proces biedt om chemicaliën te verwijderen, het beschermen van wilde dieren in het gebied voor de komende generaties."