今日の記事では、藻類の養殖について知っておくべきことをすべてお伝えします。なぜ藻類が重要なのか、使用法、藻類の栽培、バイオ燃料にどのように使用されているのかなど、はるかに多くのことがあります。
藻類（Lat。Algae）は、主に水生の光合成独立栄養生物（単細胞から多細胞まで）の幅広いグループで、植物プランクトンと呼ばれる植物に似ており、根、葉、花のない生きた植物生物としてよく知られています。藻類は25,000種以上あると推定されています。ほとんどは海の海藻です。残りは淡水藻で構成されています。水の花、水苔、海の植物、または海草はすべて藻類の形態です。藻類のサイズはさまざまで、見る前に1,000倍に増やす必要のある小さなピコプランクトンから、長さ160フィートまでの海の巨大な草までさまざまです。
すべての藻類に共通する特徴は光合成であり、光合成では、副産物として酸素を生成します（一部の光合成細菌とは異なります）。藍藻は真核生物です。つまり、細胞質膜によって分離された核やミトコンドリアなどの細胞小器官が細胞に含まれています。真核生物の藻類には、光合成の過程で太陽エネルギーを吸収するための色素を含む葉緑体も含まれています。ほとんどの藻類では、特徴的な色を与える他の色素（フィコエリトリン-赤、フィコシアニンおよびアロフィコシアニン-青、フコキサンチン-茶色、ビオラキサンチン-紫など）とともに、主要な色素はクロロフィル（a）です。
それらは陸生植物と多くの類似点を持っていますが、大型藻類は特殊な血管系（流体および栄養素伝導システム）の根、茎、葉（栄養素、液体、およびガスを水柱から直接取る）および閉鎖された生殖を欠いているため、実際の植物ではありません器官（花または円錐）。藻類は、乾燥を防ぐためにミネラル、日光、水だけを必要とします。生化学反応により、藻類は周囲のガスやミネラルから独自の食物を作り出すことができます。
藻類の使用
大型藻類は人間の餌として使われています。アジア諸国では、藻類は伝統的に食事に使用されています。今日の最大の消費者は、日本、中国、韓国だけでなく、アイスランド、アイルランド、カナダです。需要の90％は藻類の養殖で賄われており、約10％は自然の生息地からのものです。中国は食用藻類の最大の生産国であり、年間推定500万トンです。 Laminaria japonica Japanは、日本で最大の褐藻コンボ生産量を生み出しており、年間60万トンの食用藻類を生産しており、その生産量の75％は海苔です。海苔はポルフィラ種から作られています。
藻類は栄養補助食品として使用できます。褐藻は、家畜の飼料添加物として使用される藻粉（お粥）を収集、粉砕、乾燥して生産します。
繊維濃度が高いと水分が保持され、藻類を含むミネラルの濃度が土壌を豊かにし、微量元素の供給源になります。したがって、藻類は高級肥料としても使用できます。
一部の大型藻類は、亜鉛やカドミウムなどの汚染された水から重金属イオンを吸収する能力を持っています。排水には多くの場合、近くの水域での生活に問題を引き起こす大量の有機物が含まれています。大型藻類は、代謝のための栄養源として汚染を利用し、水を浄化することができます。
寒天、アルギン酸塩、カラギーナンなどの分離物質は、さまざまな赤藻や褐藻から抽出され、さまざまな産業（化粧品、医薬品、化学、食品、繊維など）で広く使用されています。
藻類が重要なのはなぜですか？
平均的なアメリカ人は、必要な量の2倍の3.5オンスのタンパク質を1日に食べます。これは、国連が2050年までにさらに2.5を供給するために、70％多い食料を生産する必要があると言っている世界では、物語の終わりに持続不可能になります。十億人。彼らは、70％と25億の格差が、新しい人々を除いて、今日すでに飢えている人々のために地球上で十分な食料を見つける必要があるという事実に起因することを特定しませんでした。
したがって、藻類は、主に水のために優れた解決策です。なぜなら、藻類は真水を必要とせず、実際に飲めるからです。今日、世界中の状況では、そのような水の70％が作物の灌漑と畜産に費やされています。対照的に、藻類は穴、水族館、海で成長することができ、必要なすべての栄養素が詰まっています。また、成長するのに必要なものはほとんどないため、砂漠でも成長できます。
一部の種類の藻類は、その重量の40％を占めるほど多くのタンパク質を含んでいます。これは、同じ表面上で、これらの藻類が大豆の7倍のタンパク質を生成することを意味します（たとえば、高く評価されています）。
CO2？たとえば、農業（家畜を含む）は地球上で最悪の汚染物質の1つであり、世界の酸素の50％が藻類から発生しているとしましょう。新しい藻類の栽培により、広大で破壊的な農地を犠牲にして、これらの生物の多くが酸素を生成するようになります。その中で楽しむ必要があるのは、水が汲み上げられるプール、肥料とCO2、そしてすべてが太陽の下に置かれることです。
したがって、未来は美味しくて栄養価が高く、100％持続可能なものになる準備ができています。
藻類から生産されたバイオ燃料
藻類由来のバイオ燃料は、化石燃料や、トウモロコシやサトウキビなどの他のバイオ燃料源に代わるものの1つです。それらは第3世代のバイオ燃料に属しており、これまでに栽培されたことがなく、食料供給を危険にさらさない種が含まれています。
実験室での研究によると、藻類は、大豆などの穀物よりも、土壌1エーカーあたり最大30倍のエネルギーを生成できることがわかっています。生産される藻類を含むバイオ燃料は、石油価格の世界的な上昇、温室効果ガスの悪影響、および安全なエネルギー供給の必要性のために、ますます研究および生産されています。
それらの主な利点のいくつかは、周囲の生物圏への影響を最小限に抑えて成長でき、淡水および塩水で成長でき、廃水に耐性があり、自然に水をろ過できることです。
また、藻類は自然に光合成を行い、環境からCO2を取り出してO2に変換し、大気中の温室効果ガスを減らして空気を浄化します。燃料も自然に分解されるため、こぼれた場合でも環境に悪影響を与えることはありません。藻類は、投資と運用コストが高いため、第二世代バイオ燃料に比べて単位質量あたりのコストが高くなりますが、単位面積あたりの燃料の生産量は10倍から100倍になります。
これに貢献しているのは、藻類農場も「床」に垂直に設置できるという事実です。これは、陸生植物種を栽培する場合には当てはまりません。垂直方向の藻類の配置における主な制限は、藻類の発達に必要な利用可能な光です。したがって、米国エネルギー省によると、石油燃料を藻類由来の燃料に完全に置き換えるために必要な表面積はわずか0.42％です。
多国籍石油会社の調査によると、藻類で生産されたバイオ燃料は、約20〜25年で商業化されるでしょう。
藻類の養殖
藻類は食用作物よりもはるかに速く成長し、単位面積あたり数百倍の石油を生産することができます。藻類の収穫期間は1日から10日であるため、通常は1年に1回収穫される陸生種よりもはるかに多くの収穫が可能です。さらに、藻類は乾燥地域を含む陸生種に不利な地域で成長する可能性があり、それによってこれらの地域での競争を減らすことができます。ほとんどの藻類の研究は、安価でありながらクリーンなフォトバイオリアクターの成長と、安価に維持されているが汚染の影響を受けやすい屋外の池での成長に焦点を当てています。
ポリカルチャー
これまでのところ、ほとんどの研究は、藻類の1つの別々の種だけを育てることに焦点を合わせてきました。しかし、最近の研究では、コミュニティで複数の種類の藻類を同時に栽培（多培養）すると、単作よりも脂質の量が多くなる可能性があり、多培養藻類はさまざまな病気や寄生虫の影響に対してより耐性があることが示されています。そして一般的に環境の悪影響に。
バイオ燃料の生産
藻類を収穫した後、バイオマスは一連の操作によって処理されます。これは、藻類の種類と目的の燃料によって異なります。プロセスのこの部分は、藻類で生産されたバイオ燃料の商業的使用に対する最も高いコストと最大の障壁を表すため、現在最も研究されています。
脱水症
藻類は最も一般的に脱水され、トリグリセリドなどのエネルギーが豊富な物質は、溶媒を使用して乾燥した材料から回収されます。分離された物質は、標準的な手順で燃料に変換できます（たとえば、分離されたトリグリセリドがメタノールと反応すると、エステル交換プロセスによってバイオディーゼルが生成されます）。藻類の種類によって脂肪酸の組成が異なると、燃料の品質も異なります。
熱水溶解
水熱溶解は、湿った藻類が連続的に高温（662°F）と高圧（21,000 kPa）にさらされる代替プロセスです。このプロセスにより原油が生成され、灯油、ガソリン、またはディーゼルにさらに精製することができます。藻類からの炭素の50％から70％は燃料に変換することができます。その他の製品には、きれいな水、ガス、窒素、リン、カリウムなどがあります。
環境への影響
バイオ燃料に使用される陸生植物種（大豆やトウモロコシなど）と比較して、微細藻類の栽培は、油分が多いため、環境への影響が大幅に少なくなります。藻類はまた、一般的な種の栽培に役に立たない地域で成長する可能性があり、他の種を成長させるときに使用できない非飲料水を使用する可能性があります。それらは海面でも成長し、食料や水の供給や生物多様性にほとんど影響を与えずにクリーンエネルギーの源になります。藻類の栽培はまた、殺虫剤や除草剤の使用を必要とせず、この追加の汚染源を排除します。藻類から生産されたバイオ燃料は、石油ベースの燃料よりもはるかに毒性が低く、分解も遅いです。ただし、他の可燃性燃料と同様に、油性燃料よりもわずかに低いリスクであっても、こぼれた場合に発火するリスクもあります。
研究によると、化石燃料を再生可能エネルギー源に置き換えることで、CO2排出量を最大80％削減できることが示されています。藻類ベースのシステムは、太陽光へのアクセスを可能にしながら、発電所から排出されるCO2の最大80％を取り込むことができます。このCO2は、燃料の燃焼によって大気中に放出されますが、少なくともさらに利用されます。したがって、CO2排出量を削減する可能性は、化石燃料の使用を回避することにあります。さらに、化石燃料と比較して、藻類ベースのバイオ燃料の製造および燃焼中に、硫黄酸化物も窒素酸化物も大気中に放出されないため、一酸化炭素と未燃炭化水素が少なくなります。
経済的持続可能性
藻類のバイオ燃料生産プロセス全体の中で、現在、商業利用に対する最大の障壁は、藻類燃料処理プラントの高い投資コストです。化石燃料の真剣な代替物としての藻類の燃料への利用は、地球環境への意識を高めた後、比較的最近検討され始めており、まだ商業的に競争力がないことは驚くべきことではありません。プロセスのほぼすべての部分で進歩が期待できるため、費用対効果が向上します。たとえば、太陽エネルギーのバイオマスへの変換効率を現在の3％から可能な5〜7％に高める可能性が言及されています。
副産物
多くの藻類の副産物は異なる方法で使用でき、バイオ燃料よりもさらに長い使用履歴を持つものもあります。それらのいくつかは、天然染料と顔料、抗酸化剤、および他の生物活性物質です。これらの化学物質と過剰なバイオマスは、他の産業でさまざまな用途があります。
