Moderna biobränslen har utsetts som ett grönare alternativ till bensin och diesel sedan tidigt 1900-tal. Det verkar vara en bra idé på pappret, och de fungerar – men deras användning och produktion sker inte utan problem.

Den första generationens biobränslen – främst etanol tillverkad av växtgrödor – och andra generationen, härrör från växt- och djuravfallsströmmar, båda hade miljöpartister och andra oroade över konkurrensen om mark och näringsämnen mellan biobränsleproduktion och livsmedelsproduktion.

Det var med mycket hopp, och hype, att produktion av tredje generationens biobränslen startades. Till skillnad från sina föregångare, dessa biobränslen kommer från alger, och så i teorin skulle mat vs bränsle-dilemmat för grödabaserade biobränslen lösas.

Fossil eldningsolja och gas härstammar i stor utsträckning från gamla alger, så konceptet här är att replikera kärnan i skapandet av fossila bränslen, om än accelererad och optimerad med modern kemiteknik. Det påstods att användning av alger skulle vara mycket effektivare än att skapa biobränslen från landbaserade växter och att tekniken skulle utnyttja mark av dålig kvalitet som inte kunde odla andra grödor.

Miljontals dollar, euro och andra valutor har använts för att försöka få algunderverket att fungera. Mycket av pengarna har gått till att förfina ingenjörsprocessen, elektriskt tända grödan – som växer i en flytande suspension – skörda och dränera den. Lösningen på optimering ansågs främst vara teknisk icke-biologisk, även om arturval och tillväxtförhållanden också erkändes som viktiga faktorer.

Fuktig squib

Dock, det visar sig att hajpen har varit felplacerad. Vår forskning har visat att produktionen av algbiobränslen varken är kommersiellt eller miljömässigt hållbar. De uppnåbara produktionsnivåerna är en bråkdel av de som hävdades. Mängden biobränsle som produceras från långvarig odling av alger i pilotskaliga system är faktiskt inte så olik mängden av landlevande växter:cirka 5, 000 till 10, 000 liter per hektar och år.

Faktiskt, produktionshastigheten från alger som växer i de stora dammar som krävs för en verkligt massiv produktion är, för ett visst landområde, liknande den som ses i de mest produktiva områdena i havet. Det uppgår till cirka 4 g kol från CO₂ fixerat till biomassa per kvadratmeter varje dag.

Så vad är problemet? Varför är inte algbiobränslen så bra som man hade hoppats? Helt enkelt, det är biologi.

Drömmen har brutits inte av brister i ingenjörskonst, men av biokemins ineffektivitet. Simuleringar av produktion av biobränsle från mikroalger visar att för att närma sig de 10 % av EU:s transportbränslen som förväntas levereras av biobränslen, dammar tre gånger större än Belgiens yta skulle behövas. Och för att algerna i dessa dammar ska producera biobränsle, det skulle kräva gödselmedel motsvarande 50 % av EU:s nuvarande totala årliga behov av växtväxter. Ironiskt, sådana dammar skulle också behöva placeras nära tung industri som producerar CO₂ för att ge den nivå som krävs av mikroalgerna för fotosyntes.

Storleksproblem

Problemet med tredje generationens biobränslen har alltid varit att skala upp produktionstakten uppmätt i små odlingsflaskor till tillväxt i tusentals kubikmeter i storlek. I de större kulturerna, algernas biomassatäthet – som behövs för att göra odlings- och skördeprocesserna ekonomiska – motverkar önskade tillväxthastigheter eftersom organismerna skuggar ljus från varandra. Det betyder att de inte får det solljus som behövs för att fotosyntetisera och producera de kolrika föreningar som behövs för att göra biobränslet tillräckligt snabbt.

Det har också förekommit missförstånd om hur algerna reagerar på sin miljö. Viktigt, dessa livsviktiga kolrika föreningar bara ackumuleras i celler som är kvävebegränsade och därför växer långsamt. Tidiga produktionsuppskattningar antog högt kolrikt innehåll i snabbväxande celler, men detta har inte visat sig vara fallet.

Kunde vi inte genetiskt modifiera en lösning på den inneboende biologiska ineffektiviteten? Kanske, men ska vi verkligen manipulera med faktorer som är så grundläggande för livet på jorden och riskera att generera ostoppbara skadliga alger som kan förstöra fisket och skada dricksvattenförsörjningen? Även om vi skapade de perfekta algerna för produktion av biobränsle, behovet av allt gödselmedel och CO₂ skulle kvarstå.

I slutändan har allmänheten betalat för denna misslyckade vision – men deras pengar har inte gått till spillo. Om det finns en sak som människor behöver mer än bränsle är det mat – och det här arbetet kan hjälpa oss att förstå hur vi bättre kan odla mikroalger för att stödja odlingen av fisk och skaldjur, och producera kosttillskott, som Omega-3. Massmikroalgproduktion kan också skapa mat som innehåller omega-fettsyror till odlad fisk, till exempel, vilket innebär att vi inte längre skulle behöva fiska i floder och hav för att göra fiskmjöl åt dem.

Framtiden för massmikroalgodling är fortfarande bokstavligen och metaforiskt grön, det beror helt enkelt inte på produktion av biobränslen.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.