Η τεχνολογία θαλάσσιας καλλιέργειας ανοίγει την πόρτα στις πλούσιες πηγές καθαρής ενέργειας στους ωκεανούς μας
Παρά την αυξανόμενη ζήτηση και προσφορά ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, εξακολουθούμε να βασιζόμαστε στα ορυκτά καύσιμα για μεγάλο μέρος της παγκόσμιας ενέργειάς μας. Όμως, βαθιά κάτω από τον ωκεανό, υπάρχει μια πηγή καθαρής ενέργειας άνθρακα που περιμένει να συλλεχθεί, η οποία θα συμβάλει σημαντικά στη μείωση της εξάρτησής μας από το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και τον άνθρακα – φύκια.
Μια πρόσφατη μελέτη στο Nature Geoscience υπολόγισε ότι τα φύκια που επιπλέουν στα βάθη του ωκεανού δεσμεύουν φυσικά 173 εκατομμύρια τόνους άνθρακα ετησίως, όσο περίπου εκπέμπει η πόλη της Νέας Υόρκης, και οι εταιρείες αναζητούν έξυπνες μεθόδους συλλογής αυτής της αναξιοποίητης ενέργειας.
Είναι ένα από τα εξαιρετικά έργα που διερευνώνται στο νέο βιβλίο Μετά τη Γεωμηχανική:Κλιματική Τραγωδία, Επισκευή και Αποκατάσταση από την Holly Jean Buck, η οποία εξετάζει τις καινοτόμες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής.
Σε αυτό το απόσπασμα από το βιβλίο, μιλά με μια από τις εταιρείες που χρησιμοποιούν τεράστιες φάρμες φυκιών για τη δημιουργία βιοκαυσίμων, τα οποία θα μπορούσαν κάποια μέρα να προστεθούν στον αυξανόμενο κατάλογο των τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αποκατάσταση του πλανήτη.
Ocean Food and Energy Farms
Αιχμαλωτίστε το φως του ήλιου, μετατρέψτε το σε καύσιμο:ακούγεται σαν μια φουτουριστική φόρμουλα. Ωστόσο, μια από τις πρωτοποριακές προσπάθειες στην καλλιέργεια φυκιών, το έργο Ocean Food and Energy Farm (OFEF), ξεκίνησε το 1972 με μια έγχυση χρηματοδότησης από το Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ. Ο OFEF συγκέντρωσε επίσης χρηματοδότηση από τη Διοίκηση Ενεργειακής Έρευνας και Ανάπτυξης των Ηνωμένων Πολιτειών (ο πρόδρομος του Υπουργείου Ενέργειας), το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και την Αμερικανική Ένωση Αερίου, η οποία ήλπιζε ότι η παραγωγή μεθανίου σε σημαντική κλίμακα θα μπορούσε να συμβάλει στον εθνικό εφοδιασμό φυσικού αερίου . (Φανταστείτε έναν αστερισμό σαν αυτόν που ενδιαφέρεται για τα καύσιμα φυκιών σήμερα.)
«Εάν υλοποιηθεί επιτυχώς, αυτή η τεχνολογία θα επιτρέψει στους ωκεανούς του πλανήτη να γίνουν μια τεράστια νέα πηγή τροφών, τροφίμων, καυσίμων και χημικών ουσιών - σταθερού άνθρακα και σταθερού αζώτου - προς όφελος της ανθρωπότητας», έγραψε ο επικεφαλής του έργου, Δρ Χάουαρντ Γουίλκοξ. , σημειώνοντας ότι το κύριο ερώτημα ήταν η οικονομική σκοπιμότητα. «Αλλά», πρόσθεσε, «το θέμα είναι περισσότερο «πότε» παρά «αν» η ιδέα τελικά θα αποδώσει».
Η ιδέα του Wilcox ήταν να καλλιεργήσει το γιγάντιο φύκι Macrocystis στα επιφανειακά νερά του ανοιχτού ωκεανού. Επειδή τα περισσότερα από αυτά τα επιφανειακά νερά είναι έρημο, από άποψη θρεπτικών στοιχείων, πρότεινε να αντληθεί νερό από τα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά νερά που βρίσκονται περίπου 300 μέτρα κάτω. Αλλά η κατασκευή των δομών στις οποίες θα αναπτυσσόταν η φύκια, καθώς και οι μηχανισμοί για την άντληση νερού, παρουσίασαν τεράστιες ανθρώπινες προσπάθειες μηχανικής για την καλλιέργεια αυτού του ρευστού εδάφους. Πώς θα μπορούσαν να συγκρατηθούν τα φύκια μαζί σε μια αγροτική μονάδα χωρίς να χαθούν από την παλίρροια και τα ρεύματα;
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη γεωμηχανική:
- Μπορεί η γεωμηχανική να προκαλέσει κλιματικό πόλεμο;
- Επτά τολμηρές ιδέες για την αντιστροφή της υπερθέρμανσης του πλανήτη
- Πώς να σταματήσετε ένα ηφαίστειο
Για να λύσει αυτά τα προβλήματα, ο Wilcox φαντάστηκε ελεύθερα πλωτές φάρμες που θα χρησιμοποιούσαν συστήματα πρόωσης για να τα διατηρήσουν να κυκλοφορούν γύρω από τα τεράστια στροβιλικά μοτίβα του ωκεανού. Η ζυγαριά ήταν επίσης ένα πρόβλημα:για να φτιάξεις καύσιμο από φύκια, χρειάζεσαι πολύ. Οι υπολογισμοί του Dr Wilcox έδειξαν ότι τα αγροκτήματα θα έπρεπε να εκτείνονται σε 100.000 στρέμματα ή περισσότερο για να είναι μια ανταγωνιστική από πλευράς κόστους πηγή ενέργειας. Επιπλέον, στα τέλη της δεκαετίας του 1970, ο τομέας του φυσικού αερίου απελευθερώθηκε και τα εμπάργκο πετρελαίου έληξαν. Και μέχρι το 1982, οι χρηματοδότες δεν ενδιαφέρθηκαν πλέον.
Ωστόσο, έχει σημειωθεί αξιοσημείωτη πρόοδος στη μηχανική σε θαλάσσια περιβάλλοντα, και στην τεχνολογία ευρύτερα, από τη δεκαετία του 1970. Θα μπορούσαν οι πρόοδοι στη ρομποτική να βοηθήσουν τις εκμεταλλεύσεις φυκιών να κλιμακωθούν; Η startup Marine BioEnergy θα μπορούσε να θεωρηθεί κατά κάποιο τρόπο ως απόγονος του OFEF, καθώς ιδρύθηκε από τον γιο του Dr Howard Wilcox, Brian Wilcox, και τη σύζυγό του, Cindy.
Η Marine BioEnergy ερευνά την καλλιέργεια φυκιών με παραγάδι σε ρομποτικά αγροκτήματα—έργο που έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον του Τύπου όπως η Fast Company , Εθνική Δημόσια Ραδιοφωνία , και τους New York Times . Η ιδέα της νέας φάρμας φυκιών είναι απλή:ολόκληρη η φάρμα φυκιών μετακινείται προς τα κάτω τη νύχτα για να λάβει θρεπτικά συστατικά από τα βαθύτερα νερά και προς τα πάνω κατά τη διάρκεια της ημέρας για να φτάσει στο φως του ήλιου. Αυτή είναι μια σημαντική διαφορά με την ιδέα της δεκαετίας του 1970:η βύθιση των φυκιών αντί της κατασκευής μιας μεγάλης υποδομής άντλησης εξοικονομεί πολλά χρήματα, επειδή σημαίνει ότι τα αγροκτήματα μπορεί να είναι μικρότερα.
Τα υποβρύχια drone θα ρυμουλκούσαν αυτές τις φάρμες φυκιών σε νέα ύδατα, επικοινωνώντας με θεριστικές μηχανές μέσω δορυφόρου, γεγονός που θα εξοικονομούσε κόστος εργασίας. Τα drones θα μπορούσαν επίσης να βυθίσουν τις φάρμες για να αποφύγουν μεγάλες καταιγίδες και διερχόμενα πλοία. Πρόκειται για ένα φιλόδοξο αλλά καλά μελετημένο έργο, στο οποίο συμμετέχουν πολλοί συνεργάτες και υποστηρίζεται από την ARPA-E (την κυβερνητική υπηρεσία των ΗΠΑ που είναι επιφορτισμένη με την προώθηση και τη χρηματοδότηση έρευνας και ανάπτυξης προηγμένων ενεργειακών τεχνολογιών ).
Το πρώτο βήμα για την κοινοπραξία Marine BioEnergy είναι να καταλάβει τους μηχανισμούς της εκτροφής φυκιών. Όπως μου είπε η Cindy Wilcox, «Αυτή τη στιγμή το ερώτημα της βιολογίας είναι το κυρίαρχο ερώτημα:Ευδοκιμεί ένα ταχέως αναπτυσσόμενο φύκι όταν βυθίζεται σε βάθος για να απορροφήσει θρεπτικά συστατικά και βγαίνει στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της ημέρας για να απορροφήσει το φως του ήλιου;»
Εάν απολαμβάνετε αυτήν τη λειτουργία, ίσως να απολαύσετε επίσης ένα πρόσφατο επεισόδιο του Science focus Podcast, όπου μιλήσαμε με τον οραματιστή επιστήμονα και περιβαλλοντικό στοχαστή, Jame Lovelock.
Η Marine BioEnergy συνεργάζεται με θαλάσσιους βιολόγους και επιστημονικούς δύτες στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια για να κατανοήσει καλύτερα αυτό το κομμάτι του παζλ. Τα διάφορα είδη θα δοκιμαστούν σε μια αγκυροβολημένη ερευνητική σημαδούρα - επίσης γνωστή ως «the kelp elevator» - κοντά στο νησί Catalina. Η σημαδούρα έχει ένα βραχίονα που βγαίνει στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και βυθίζεται τη νύχτα για να ανακαλύψει ποια είδη ευδοκιμούν σε αυτό το περιβάλλον.
Το φύκι στόχος, Μακροκύστη , μεγαλώνει ένα πόδι (30 cm) την ημέρα με επαρκή θρεπτικά συστατικά. Επιπλέον, ορισμένα από αυτά τα φυτά φύκια έχει βρεθεί ότι αναπτύσσονται έως και τρεις φορές πιο γρήγορα από τα γείτονά τους, υπονοώντας ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα που πρέπει να μάθουμε για το γιατί ορισμένα φυτά είναι πιο παραγωγικά (κάτι πάνω στο οποίο εργάζονται και άλλοι ερευνητές).
Το δεύτερο βήμα είναι η συγκομιδή των φυκιών και η παραγωγή βιοακατέργαστου υλικού από αυτό. Ερευνητές στο Pacific Northwest National Labs έχουν επινοήσει μια διαδικασία για τη μετατροπή της φύκια σε βιοακατέργαστο (υδροθερμική υγροποίηση και καταλυτική υδροθερμική διαδικασία αεριοποίησης) που διαρκεί περίπου μία ώρα σε έναν αντιδραστήρα και δεν απαιτεί ζύμωση. Θεωρητικά, η έξοδος μεθανίου από την ίδια τη διαδικασία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ενέργειας.
Στη συνέχεια, ένα ανοιχτό ερώτημα είναι εάν είναι πιο λογικό να φέρουμε τα συλλεγμένα φύκια πίσω στη στεριά για να τα επεξεργαστούμε ή αντ' αυτού να τα επεξεργαστούμε στον ανοιχτό ωκεανό και να έρθουν δεξαμενόπλοια και να γεμίσουν εκεί. Η τελευταία ιδέα της Marine BioEnergy είναι να δίνει ραντεβού με τα drones με τις θεριστικές μηχανές τέσσερις φορές το χρόνο.
Η τεχνολογία για όλα αυτά υπάρχει, αλλά πρέπει να ενσωματωθεί για αυτή τη νέα εφαρμογή, μου είπε η Cindy Wilcox. "Αυτή τη στιγμή εργαζόμαστε για να καθορίσουμε τις πιο οικονομικές μεθόδους για την υλοποίηση των υποσυστημάτων και την έναρξη της διαδικασίας από άκρο σε άκρο."
Το καύσιμο θα μπορούσε επίσης να συμπληρώσει τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, προμηθεύοντας τόσο υγρά καύσιμα όσο και μεθάνιο:όπως προτείνει η Cindy Wilcox, τις ημέρες χωρίς άνεμο ή ήλιο για την τροφοδοσία του δικτύου, μεθάνιο ουδέτερο σε άνθρακα θα μπορούσε να τροφοδοτήσει τους στρόβιλους. «Δεν αναμένουμε από τις μπαταρίες ή την αντλούμενη υδροηλεκτρική ενέργεια να παρέχουν επαρκή αποθήκευση στην κλίμακα που απαιτείται σε ανταγωνιστική τιμή κόστους. Το μεθάνιο με βάση το Kelp που αντλείται μέσω των σημερινών αγωγών θα καλύψει την ανάγκη και θα σταθεροποιήσει το δίκτυο», εξηγεί.
Αυτό είναι ένα επεξεργασμένο απόσπασμα από το After Geoengineering:Climate Tragedy, Repair and Restoration από την Holly Jean Buck, η οποία είναι διαθέσιμη τώρα (£16,99, Verso)
