Algenes egenskaper
- Mikroalger er encellede, fotosyntetiske organismer som lever i vann.
- Algene trenger kun vann (saltvann eller ferskvann), solenergi og CO 2 for å produsere oljeholdig biomasse gjennom fotosyntese.
- Siden algene er avhengig av CO 2-tilførsel, er det naturlig å legge produksjonen til rette for å ta imot CO 2 direkte fra kraftverk og industri.
- Dyrkingsanlegg av alger kan brukes til rensing av forurenset vann fordi fosfat og nitrogenforbindelser i forurenset vann er næringsstoffer for alger.
- Alger reproduseres ved å dele cellene sine.
- Alger med høyt oljeinnhold (lipider) vokser relativt sent i forhold til alger med lavere oljeinnhold.
- Cellene i alger som inneholder 80 prosent lipider, vil dele seg hver tiende dag.
- Cellene i alger med 30 prosent lipider vil derimot dele seg tre ganger om dagen.
- Algene tørkes og pulveriseres før lipidene blir hentet ut.
- Algekulturer som produserer store mengder lipider, gjør ofte det når de mangler næring. Manglende næring bremser samtidig veksten.
- Derfor satser mange forskere på å genmodifisere alger til å vokse raskere, være mer motstandsdyktige og produsere mer lipider.
Slik dyrkes alger
Åpent system
Mesteparten av dagens algedyrking foregår i åpne dammer.
Det er mye rimeligere å etablere åpne systemer enn lukkede. Men sollyset når bare algene som er ved overflaten i dammen, vann kan lett fordampe, og temperaturen er vanskeligere å kontrollere.
Risikoen for at infeksjon og algespisende organismer, eller andre algearter dreper algene, er også høyere enn i et lukket system.
Lukket system
Høyere produktivitet og mer arealeffektiv produksjon gjør at lukkede systemer, fotobioreaktorer, er ideelle til produksjon av biodiesel. Alger og vann pumpes gjennom rør for maksimum eksponering for sollys. CO 2 ledet inn i installasjonen mater algene.
Utstyret er dyrt, ettersom flere kilometer med rør er nødvendig for å produsere olje kommersielt. I gjennomsnitt er et lukket system ti ganger dyrere å etablere enn et åpent system. Flere private selskaper er i ferd med å utvikle kostnadseffektive fotobioreaktorer til industriell bruk (se egen sak).
Hybridsystem
Et hybridsystem kombinerer det beste fra de to ovennevnte, og er sannsynligvis den mest aktuelle måten å dyrke alger med høyt oljeinnhold (lipider) til biodrivstoff på. Algene vokser først i fotobioreaktorer med rikelig tilgang på næring. Deretter blir de overført til åpne dammer med begrenset tilgang på næring.
Det er ved mangel på næring algene produserer mest lipider, for å overleve. Etter tre dager blir algene høstet, bassengene vasket for bakterier, og nye alger blir satt ut. Utfordringen ligger i å finne algearter som både vokser raskt i bioreaktoren og produserer mye lipider i det åpne systemet.
– Det er ikke mange alger igjen her nå, sier professor Hans Ragnar Gislerød og viser Teknisk Ukeblad en av ytterst få såkalte fotobioreaktorer i Norge.
I et veksthus ved Universitetet for Miljø- og Biovitenskap (UMB) på Ås står meter på meter med tomme, 50 millimeter tykke plastrør montert oppover til noe som ligner en serie av gjennomsiktige ribbevegger.
Les også: Bellona: - Algedyrking er klimaløsningen
Ligger brakk
Én doktorgradsstipendiat var ansatt – men sluttet etter kort tid. Med dét tok i praksis norsk forskning på emnet produksjonsfysiologi, kunsten å optimalisere dyrking av alger, en pause.
For lite sollys
Men Gislerød har liten tro på at storskala algeproduksjon til energiformål noensinne vil bli en realitet i Norge.
– Sammenlignet med for eksempel Hawaii, som har 12 måneder med stabilt klima og over 12 timer sollys om dagen, har ikke Norge gode nok naturgitte forhold til at energiregnskapet går opp på helårsbasis, sier Gislerød.
Store visjoner
Les også: Slik vil klimakjendisene redde verden
Bellona-Hauges grønne superlag
Han spådde videre at «algedyrking vil prege klimadebatten framover».
De største forventningene knytter seg til lukkede bioreaktorer der sollys slipper inn, og fuktigheten samtidig sperres inne, utdyper fagrådgiver Aage Stangeland i Bellona.
– Nøkkelen er at algedyrkingen bør kunne foregå på steder der virksomheten ikke konkurrerer med matvareproduksjon, som for eksempel ørkenområder, sier han.
Karbonnegativ
De energi- og miljømessige fordelene ved algedyrking bør da også være nok til å gjøre noen hver nysgjerrig:
Inn går CO 2, hentet fra industriens røykfulle piper, sammen med gratisgodene sollys og vann.
Ut kommer biomasse, brukbart til så vel brensel og næring som biodiesel – etter en prosess som av Bellona beskrives med det nykomponerte ordet karbonnegativ.
Ordet kommer til sin rett fordi netto klimaregnskap etter endt produksjon og distribusjon vil vise at det faktisk forsvinner CO 2 fra atmosfæren for hver liter av algedieselen du brenner av på landeveien.
Langt fram
UMB-professoren Hans Ragnar Gislerød heller kaldt vann i blodet på dem som nå ser for seg en snarlig energirevolusjon.
– Tilgang på naturlig lys står helt sentralt, om dette skal lønne seg. Det setter sine klare begrensninger med tanke på tykkelsen på rør, dybden på dammer og så videre. Det er også en uhyre kostbar og komplisert oppgave å skalere opp algeproduksjon fra laboratorienivå til de dimensjonene vi her snakker om, sier han.
Gislerød mener det vil kreves en enorm forskningsinnsats fulgt av store private investeringer før vi kan lykkes med å bevare høy algevekst i anlegg som når helt andre dimensjoner i størrelse.
– Grunnen til at dette kommer opp nå, er de høye oljeprisene. Dersom den utviklingen fortsetter, kan jo etterspørselen til slutt bli så stor at det vil lønne seg. Men et algedyrkingsanlegg må uansett trolig ha egne avdelinger for genteknikk og produksjonsfysiologi i tillegg til ingeniørteknikere. Det handler ikke bare om forskningen og å etablere produksjon, men kompetanse til kontinuerlig drift, løpende justeringer og vedlikehold, sier Gislerød.
Sårbare systemer
Gislerød er på linje med Bellona i at lukkede fotobioreaktorer er mest aktuelt, blant annet med tanke på arealutnyttelse og muligheten til å utnytte områder som ellers ikke egner seg til jordbruk.
Åpne dammer er mest brukt til algedyrking for forskjellige formål i dag, og er klart billigst å sette opp.
Men når algestammen med den riktige kombinasjonen av egenskaper omsider er funnet, er algene desto mer sårbare for kontaminasjon.
– Med de åpne systemene finnes det hele tiden en risiko for at hele algestammen kan utraderes av en konkurrerende organisme nærmest fra den ene dagen til den andre. Den risikoen blir nok for drøy dersom dette skal gjøres i stor skala, sier Gislerød.
Optimisme
Internasjonalt har oljeprisene bidratt til at algene har fått større oppmerksomhet enn noensinne, og nye prosjekter og teknologier dukker opp i rask takt.
Les også: Ser penger i grønt slim
En australsktysk studie publisert i mars fra universitetene i Queensland, Bielefeld og Karlsruhe antyder at biodieselproduksjon fra algedyrking av den enklere typen – i store, åpne dammer – allerede i dag kan være lønnsomt.
Det forutsetter at anleggene er større enn i dag, at effektiviteten i anleggene optimaliseres – og ikke minst: at oljeprisen holder seg skyhøy.
En annen tysk studie anslår en kostnad per fat olje på optimistiske 85 dollar ved algedyrking i såkalte hybridsystemer, en kombinasjon av åpne dammer og lukkede fotobioreaktorer.
Teori og praksis
Den forlokkende prisen forutsetter imidlertid høy arealutnyttelse, som innenfor algedyrking er måten å angi produktiviteten på.
For å få en alge-oljepris på 85 dollar må anlegget utvinne 70 gram tørrstoff av alger per kvadratmeter per dag, og oljeinnholdet i algestammen må være på 35 prosent.
Selskapet Seambiotic i Israel, som har praktiske erfaringer på feltet, er langt mer forsiktige i sine prognoser. Selskapets erfaringer er at daglig snittproduktivitet er 20 gram per m 2, mens oljeinnholdet varierte mellom 8 og 40 prosent.
Dermed skvatt også prognosene for alge-oljeprisen opp i 209 dollar fatet, og var slett ikke like forlokkende lenger.
– Urealistisk
– Noe av den store optimismen som vises internasjonalt, skyldes nok dels at de ulike aktørene innen algedyrking gjerne presenterer sine nye systemer med teoretiske maksimumstall, forklarer seniorforsker Torsten Källqvist ved Norsk institutt for vannforskning (NIVA).
Det amerikanske selskapet Greenfuel hevder eksempelvis å ha oppnådd 98 g tørrvekt alger per m
2 per dag i et lukket bioreaktorsystem.
– Greenfuels prognoser skaper sikkert en viss entusiasme, men er åpenbart urealistiske og er nok myntet på investorene. All erfaring ved oppskalering av dyrkingsanlegg viser at man ikke når tilnærmelsesvis den teoretiske utnyttelsesgraden, sier Källqvist, som har drevet med eksperimentelle studier på alger siden 1971.
2CO -bonus
Källqvist ser større realisme i alger som rensemetode med gunstige biprodukter enn som energiprodusent.
– Jeg har vanskelig for å se at biodiesel fra algedyrking vil kunne monne i energisammenhengen. For å få reell innvirkning på verdens energisituasjon, må algene dyrkes i et omfang det mest trolig ikke er økonomi i, sier han.
Heller ikke Källqvist tror Norge har forutsetninger for å satse på utvikling av dyrkingsutstyr og storskala energiproduksjon fra alger.
At algene spiser CO 2, er derimot som en positiv bonus å regne – og gjør at det er attraktivt å legge produksjonen i tilknytning til industrianlegg. Det skaper muligheter, mener han.
Anbefaler Slagentangen
Det er også konklusjonen i en rapport fra Nordisk Råd-organet Nordic Innovation Centre fra 2006. Rapporten råder investorer og utviklere til å satse på produkter der de nordiske naturforholdene er en konkurransefordel og ikke en ulempe.
Essos raffineri på Slagentangen i Vestfold nevnes som en ideell lokasjon – en kombinasjon av lysforhold, ledig areal og rik tilgang på CO 2.
– Alger har en lang rekke andre anvendelsesområder som er svært interessante – som dyrefôr, kosmetikk og helseprodukter. Flere norske fagmiljøer sitter på mye god kompetanse, men hittil har kapitalen og interessen vært lav, sier Källqvist.
