Alga hasznosításának lehetőségei, termesztés technológiái

Alga hasznosításának lehetőségei, termesztés technológiái - 2014. 02. 19.

Kertészet

A távol keleten, Kínában már évszázadok óta az étkezés nélkülözhetetlen részét képezi az alga. Az első algafarmok Japánban az 1600-as években alakulta ki. Napjainkban az alga emberi fogyasztásra történő feldolgozása óriási üzletággá fejlődött. A porszerű és kapszulás formában történő előállítása mellett felhasználják természetes alapanyagokból készült szellemi és fizikai erőt adó italok gyártására, sőt bor készítésére is. A gyógyszeripar, a szépség- és wellnesipar antibiotikumok összetevőjeként, vagy krémek, táplálék-kiegészítők, pakolások formájában alkalmazza az algát.

Az állattenyésztésben különböző takarmány kiegészítőként algaliszt formájában hasznosítják.

A növénytermesztésben a karbongazdálkodási programban alga levéltrágya formájában kerül hasznosításra. Algás levéltrágya hatására a növények csírázási és növekedési esélyei javulnak, a gyökér és a növény zöldtömege megnő, korábban kezdődik a virágzás és jobb a terméskötődés, rövidebb lesz a termesztési idő. Szabályozó hatásával fokozza a termény íz- és zamatanyagainak képződését, növeli a termény eltarthatóságát és csökkenti nitrát tartalmát. Növeli a betegségekkel és a kártevőkkel szembeni ellenálló képességét és erősíti a növények szárazságtűrő képességét. Kevesebb műtrágya szükséges azonos vagy magasabb hozam eléréséhez. A növények különböző fejlődési stádiumában 10 l/ha mennyiségben növényre permetezve kerül kijuttatása.

A környezetvédelemben is kitüntetett szerep jut az algáknak, amelyek szennyvizek tisztításában vesznek részt, miközben a belőlük nyert alga olajból energiát termelnek. Intenzív szaporításukhoz szén-dioxidra van szükségük, amelyet mintegy négyszázszor gyorsabban vonnak ki a levegőből, mint a fák. Egy tonna alga biomassza létrehozásához, viszonylag kis területen 1,8 tonna szén-dioxidra van szükség.

További előnyös tulajdonságuk, hogy az év minden szakában aktívak, és rendkívül gyors fotoszintézisüknek köszönhetően erőteljes biomasszaképzők. Egyes algafajok 30-40 százalékos olajtartalommal bírnak, vagyis durván három kilogramm biomasszából egy liter algaolaj nyerhető, ami hektáronként 150 tonna biomasszát jelent.

A közel 300 ezer ismert algafajból mintegy 160 fajtát használ az ipar. Az óriási választékból a hazai és a külföldi piac igényeit felmérve kell a sikeres fajtákat kiszűrni. A jelenlegi ismereteink szerint a legpiacképesebbnek a gyógyászati hatóanyagokat tartalmazó mikroalgafajok tűnnek. Értékesek lehetnek még az omega-zsírsavban vagy a fehérjékben gazdag változatok is. Jó minőségű tömegtermelés mellett az algaolaj, illetve biodiesel előállítását is gazdaságosan lehet megvalósítani.

Az algák termesztése hazai viszonyok között zárttartályos rendszerben történhet. Egy kisméretű gazdaságban már 0,5 köbméteres méretben is létrehozható algatenyészet. A nagy szén-dioxid-kibocsátású üzemek mellé azonban az 5-10 ezer köbméteres berendezéseket ajánlják.

Alacsony hatékonyságuk miatt a tartályok kádas, csöves típusait nem javasolják, helyettük a csöves típusnál tízszer hatékonyabb piramidálist célszerű használni. Maguk a termesztő berendezések teljesen automatizáltak, élőmunka-igényük minimális, emberi beavatkozást csak a töltési és karbantartási műveletek igényelnek.

Minden termesztéstechnológia lényeges elemei a megfelelő fényviszonyok, a tápanyagellátás és hőmérséklet megteremtése. A tápanyagigény függ a víz összetételétől, hőmérsékletétől és a mikroalgafajtól is. A fényráfordítási költségek mérséklésére az üvegházas konstrukció az előnyös.

Az alga termesztése anyagilag komoly befektetést és szakmai felkészültséget igényel, ezért a kutatók regionális üzemek létrehozását javasolják, támogatások igénybevételével. A termelési cél egyaránt lehet üzemanyag, takarmány vagy mindkettő. Ha a piaci igények változnak, csak az algafajt kell lecserélni, és egy picit módosítani a technológián, ami a műszaki berendezéseket lényegében nem érinti.

Algatermesztés előnyei

Az algák rendkívül gyors szaporodásúak, és mivel nem tudják hosszabb ideig raktározni a tápanyagokat, tömegük jellemzően naponta megduplázódik. Ennek köszönhetően a betakarítás akár néhány naponta, vagy hetente elvégezhető, ami folyamatos bevételt jelent, és a feldolgozóipari üzemek folyamatos üzemelését is lehetővé teszi rövid készletezési idővel.

Az algák viszonylag jó (5-7%) hatásfokkal hasznosítják a fényenergiát, aminek eredményeképpen egységnyi területről a szárazföldi növények többszörösét kitevő biomassza takarítható be (akár 150-300 t/ha). Ebből következően a magas olajtartalmú algafajok olajhozama (50-90 ezer l/ha) nagyságrendileg múlja felül a jelenleg felhasznált olajnövényekét.

Az alga nem igényel termőföldet, nem veszélyezteti az élelmiszer- és takarmány-előállítást, sőt a bioüzemanyag gyártása során képződő melléktermék élelmiszer- és takarmány-alapanyagként is hasznosítható.

Az algánál nincsenek vetésváltási problémák, illetve egymástól eltérő befektetett eszközök beszerzése, hiszen a gazdasági hasznosítású algafajok termesztésének technológiai folyamatai megegyeznek. Egyedül az adott algafaj specifikus környezeti igényeit (fény, hőmérséklet, tápanyag, szén-dioxid) kell figyelembe venni, melyek megfelelően kiépített technológia esetén könnyedén megváltoztathatóak. Ebből adódóan könnyen át lehet térni energiacélú algatermesztésről takarmánycélúra, illetve lehetséges bármilyen formában előállítani az energiát.

Az elsőgenerációs bio-hajtóanyagoknak a jövőben is csak kiegészítő szerepük lehet. Ugyanakkor megfelelő algafajokkal elvileg 110-120 millió hektáron (a világ vízfelületének mindössze 3-4 ezrelékén) előállíthatnánk a jelenlegi olajfogyasztásunk nyersanyagát.

Algatermesztési technológiák

Az algatermesztés többféle technológiában valósítható meg. Az egyik elterjedt és ipari méretekben is használatos termesztés-technológia a nyitott medencés rendszer (1. ábra). Itt kör, vagy ovális alaprajzú medencében, kis áramlási sebességgel áramoltatott folyadékban kb. 0,35 g/l algatömeg nyerhető naponta. Ehhez a kialakításhoz legáltalánosabban a lapátkerekes áramoltatást alkalmazzák. A módszer egyszerűsége ellenére biztosítja a massza állandó mozgásban tartását a szuszpenzió homogenitásának fenntartását. A folyadék mozgatására léteznek még injektoros áramoltatású és légbefúvásos rendszerek is. A medencék vízmélységét az algák egyenletes fényhez jutási követelménye korlátozza. Ezért 30-40 cm vízmélységnél nagyobbat nem alkalmaznak, hiszen a sűrű massza a mélyebben lévő rétegeket leárnyékolja. A rendszer előnye, hogy a nyitott, nagy felszínű medencékben az algák hozzájutnak természetes napfényhez, a légkörből felvehető CO₂-hoz és némi tápanyaghoz.

1. ábra. Nyitott medencés rendszerek

A rendszer nyitottsága folyamatos gondot jelent az üzemeltetésben, kiszolgáltatott a klimatikus viszonyoknak. Nagy a párolgási veszteség, a medencék könnyen szennyeződnek, fertőződnek. A CO₂ egy része visszakerül a légkörbe, az elegy homogenitása, hőmérséklete, pH-ja csak részben kontrollálható. Az egyéb célokra nem hasznosítható földterületeken történő megvalósítás esetén a relatíve alacsony beruházási költség vonzó lehet. A megépült üzemek kb. fele jelenleg is ezt a technológiát használja.

A cikk nem ért véget!

A cikk további fejezetei: