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Wissenschaftler bestätigen, dass die biologische Vielfalt der Schlüssel zum Anbau stabiler Algen-Biokraftstoffe ist

Der Anbau einer Kombination von Algenarten zur Verwendung in Bioölergebnissen kann der Schlüssel zur Skalierung der Industrie sein.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Michigan hat bestätigt, dass die biologische Vielfalt der Schlüssel zur Verbesserung der Leistung von Algen-Biokraftstoffsystemen ist. Universität von Michigan Forscher experimentierten mit dem Anbau verschiedener Kombinationen von Süßwasseralgenarten in 80 künstlichen Teichen in der Forschungseinrichtung der Universität im George Reserve.

Die Studie ist das erste groß angelegte Experiment, bei dem untersucht wurde, welche Rolle die biologische Vielfalt für die Stabilität von Biokraftstoffen aus Algen spielt. Am Ende des Experiments stellten die Forscher fest, dass eine vielfältige Mischung von Algenarten besser abschneidet als jede einzelne Art.

Sie stellten jedoch fest, dass Diversität nicht unbedingt zu mehr Algenmasse oder Biomasse führte und dass Monokultur in den meisten Fällen zu größeren Biomasseergebnissen führte.

"Die Ergebnisse sind entscheidend für die Entwicklung nachhaltiger Biokraftstoffsysteme, da sie zeigen, dass eine Monokultur zwar die optimale Wahl für die Maximierung der kurzfristigen Algenproduktion ist, Polykulturen jedoch über längere Zeiträume eine stabilere Ernte bieten." sagte Studienleiter Casey Godwin, Postdoktorand an der UM-Schule für Umwelt und Nachhaltigkeit.

Bio-Rohöl ein angemessener Ersatz für fossile Brennstoffe

Biocrude-Öl, das aus Algen gewonnen wird, wird als gute potenzielle Alternative zu fossilen Brennstoffen angesehen. Algen wachsen schnell und lassen sich relativ leicht in Bioöl umwandeln. In vielen Fällen können Algen auf weniger Oberfläche mehr Kraftstoff produzieren als andereBiokraftstoffpflanzen wie Mais.

Wissenschaftler standen jedoch vor vielen technischen Herausforderungen, um eine stabile Algenquelle zu schaffen. Das Wachstum der mikroskopisch kleinen Algen in Teichen im Freien in großem Maßstab wurde durch das Eindringen von Algenschädlingsarten sowie durch schwankende Wetterbedingungen und Bedrohungen behindertzur Bevölkerung von Tieren und Krankheiten.

Diese Herausforderungen haben die Entwicklung eines echten Anbaus im kommerziellen Maßstab verlangsamt. Jahrzehntelange Forschung hat jedoch immer wieder bewiesen, dass Ökosysteme, die reich an biologischer Vielfalt sind, gesünder, widerstandsfähiger und fruchtbarer sind.

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Quelle : Daryl Marshke / Michigan Fotografie

Die Theorie, dass die Biodiversitätsregel für die Algenproduktion gelten würde, hatte in der Industrie lange Bestand, aber bis jetzt konnte keine ernsthafte wissenschaftliche Forschung durchgeführt werden. Die Universität von Michigan wurde durch Mittel der National Science Foundation unterstützt, um mit der Forschung zu beginnenverschiedene Verhaltensweisen der Algengemeinschaft.

Die Forschung wurde in zwei Teilen durchgeführt. Zunächst wurden sechs übliche Arten von Algen zur Herstellung von Biokraftstoff in verschiedenen Kombinationen in Aquarien im Keller der wissenschaftlichen Einrichtungen der Universität gezüchtet. Die vier stärksten Algenarten und Algenkombinationen wurden dann im Freien im Inneren gezüchtet290-Gallonen-Viehtanks im 1.300-Morgen-UM-Reservat.

In beiden Phasen der Forschung wandelten die Wissenschaftler die Algen mithilfe eines als hydrothermale Verflüssigung bezeichneten Verfahrens in brennbaren Kraftstoff oder Bioöl um. Bioöl kann raffiniert werden, um Transporttreibstoffe wie Biodiesel herzustellen.

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"Zuerst haben wir verschiedene Kombinationen von Algen im Labor untersucht und dann die besten in die Natur gebracht, wo sie schwankenden Wetterbedingungen, Schädlingen, Krankheiten und all den anderen Faktoren ausgesetzt waren, die die algenbasierte Kraftstoffforschung geplagt habenBemühungen seit 40 Jahren, "Godwin sagte.

Biodiversität gewinnt, aber mit Kompromissen

Während der 10-wöchigen Studie im Sommer 2016 verglichen die Forscher die Fähigkeit der Algen- und Algenkombinationen, mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erledigen: „viel Algenbiomasse anzubauen, qualitativ hochwertige Biocrude zu erhalten, stabil zu bleibenim Laufe der Zeit, um Abstürzen der Bevölkerung zu widerstehen und Invasionen durch unerwünschte Algenarten abzuwehren. '

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Während die Monokulturalgen in ein oder zwei Jobs gute Leistungen erbringen konnten, waren die kombinierten Algenarten in einer Reihe von Jobs besser. Monokulturalgen waren jedoch besser in der Lage, große Mengen an Biomasse zu erzeugen.

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"Unsere Ergebnisse legen nahe, dass beim Anbau von Algen-Biokraftstoff ein grundlegender Kompromiss besteht" sagte Cardinale, Professor an der UM-Schule für Umwelt und Nachhaltigkeit. "Sie können Einzelarten anbauen, die große Mengen an Biomasse produzieren, aber instabil sind und weniger Bio-Rohstoffe produzieren. Oder, wenn Sie bereit sind, auf einen Ertrag zu verzichten, Siekann Artenmischungen verwenden, um ein Biokraftstoffsystem herzustellen, das im Laufe der Zeit stabiler, resistenter gegen Schädlingsarten und das mehr Bio-Rohöl liefert. "

Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Global Change Biology-Bioenergy veröffentlicht.

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