世界のジャイアントケルプは、バイオ燃料を作るための魅力的な原料です。最近の研究では、大規模な連続生産を可能にする をテストしました。重要なアイデアは、日光を得るために昆布資源を毎日表層近くの海まで移動させ、栄養分を得るために暗い水域に降下させることです。
トウモロコシや大豆などの今日のエネルギー作物とは異なり、昆布の栽培には土地、真水、肥料は必要ありません。そして、ジャイアントケルプは、理想的な条件下では、1日に1フィート以上成長することができます。
ケルプは通常、海岸近くの浅い地帯で成長し、日光と栄養素が両方とも豊富な場所でのみ繁栄します。課題があります。海の太陽に照らされた層は下に広がっていますが、このゾーンには昆布の成長を支えるのに十分な栄養素が含まれていないことがよくあります。
外洋表面の多くは一年を通じて栄養が乏しい。沿岸地域では、深層水が表面に上昇して栄養分をもたらしますが、これには季節があります。一方、深海には栄養分が豊富ですが、日光が不足します。
私たちの研究では、水深 9 メートル (30 フィート) から 80 メートル (262 フィート) の間を循環する際に、昆布が毎日の水圧の変化に耐えることが実証されました。私たちの養殖昆布は、より深く暗い環境から十分な栄養素を獲得し、天然の沿岸昆布生息地に移植した昆布よりも 4 倍多く成長しました。
なぜそれが重要なのか
トウモロコシや大豆などの陸生作物からバイオ燃料を作ることは、農地や淡水の他の利用と競合します。使用すると、より持続可能で、効率的で、拡張性が高くなります。
海洋バイオマスは、現在使用されているトウモロコシ由来の添加剤に代わるエタノールなどのさまざまな形のエネルギーに変換できます。おそらく最も魅力的な最終製品はバイオ原油です。バイオ原油は、藻類などの物質を油に変換する熱水液化と呼ばれるプロセスを通じて生産されます。
これらの油は既存の製油所でトラックや飛行機用のバイオベース燃料に加工できます。これらの長距離輸送モードを電気で実行することは、巨大なバッテリーを必要とするため、まだ現実的ではありません。
私たちの計算によると、米国の運輸部門全体に電力を供給するのに十分な昆布を生産するには、海岸線から 200 海里までの海域のごく一部を使用するだけで済みます。
私たちの仕事の進め方
私たちの研究は、米国エネルギー省の ARPA-E プログラムによって資金提供されている と のコラボレーションです。研究チームには生物学者、海洋学者、エンジニアが含まれており、スキューバ ダイバー、船舶操縦者、研究技術者、学生と協力しています。
私たちは、チームのエンジニアが設計した「ケルプエレベーター」と呼ばれる外洋構造物にケルプを取り付けて、深さのサイクリングに対するケルプの生物学的反応をテストしました。このエレベーターは、カリフォルニア州カタリナ島にある USC リグレー海洋科学センターの近くに停泊しています。太陽光発電のウインチを毎日上げ下げして、深い水と浅い水の間で昆布を循環させます。
私たちは、35 個の昆布の幼植物を 3 か月間深度サイクルさせ、比較のために近くの健康な昆布床に 2 番目のセットを植えました。私たちの知る限り、これは昆布に対する物理的深度サイクリングの生物学的影響を研究する最初の試みでした。先行研究は人工的に に焦点を当てていました。
次は何だろう
私たちの結果は、深度サイクリングが生物学的に実行可能な栽培戦略であることを示唆しています。今後は、タイミング、水深、昆布の遺伝学など、収量を増加させる要因を分析したいと考えています。
昆布養殖の許可と規制のプロセスや、大規模な昆布飼育が意図しない生態学的影響をもたらす可能性など、多くの不明な点はさらなる研究が必要である。しかし、私たちは海洋バイオマス エネルギーが 21 世紀の持続可能性の課題の解決に役立つ大きな可能性を秘めていると信じています。
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Diane Kim は、USC リグレー研究所、USC ドルンサイフ文学芸術科学大学の環境学の非常勤助教授および上級研究員です。 Ignacio Navarret e は、USC ドルンサイフ文学芸術科学大学、USC リグレー環境研究所の博士研究員および研究員です。ジェシカ・ダットンは、 USC リグレー環境研究所、USC 環境学プログラム、USC Dornsife College of Letter, Arts and Sciences の研究担当副ディレクターおよび研究非常勤助教授です。
