Tång har länge hyllats för sin potential som en hållbar ingrediens för biobränslen, gröna kemikalier och biologiskt nedbrytbara material, Men att skala upp produktionen till industriella nivåer på ett sätt som bibehåller sin miljömässiga referens visar en verklig utmaning för forskare.

"Potentialen finns där, alla data pekar på det, sade Dr Jaap van Hal, innovationschef på ECN, del av TNO (tidigare Nederländernas energiforskningscenter). "Men du måste lära dig att krypa innan du kan gå."

Varje år 25 miljoner ton tång skördas , varav de flesta är i Asien och används för mänsklig konsumtion och kosmetika. Branschen är liten i globala termer, men under de senaste åren har forskare upptäckt att tång också kan användas som ett hållbart alternativ för djurfoder, kemikalier och energi.

Tyvärr, infrastrukturen för sådana applikationer är fortfarande i sin linda. Och innan den offentliga eller privata sektorn kan skala upp sådana lösningar, mer kunskap behövs för att garantera dess hållbarhetskvalifikationer och samtidigt bevisa att de skulle kunna fungera på marknaden.

En lovande tillämpning är att använda tång som ett hållbart alternativ till fossila bränslen. Dr. van Hal är den vetenskapliga koordinatorn för ett projekt kallat MacroFuels som syftar till att få på plats alla steg för att utveckla en industri för att producera biobränslen från tång – från odling till bränsleproduktion och testning – som kan driva tunga transporter inklusive lastbilar och fartyg med dieselmotorer.

Men Dr. van Hal säger att denna typ av ren energi inte kan utvecklas över natten.

"Först måste vi titta på avancerade applikationer som kosmetika, då kan du ha en tio hektar stor åker, sedan växer du det till hundra och tusen, ", sa Dr. van Hal. "Detta är ett av stegen i en lång rad av utveckling av tång som en alternativ hållbar råvarukälla."

Dr. van Hal säger att för att förvandla tång till en hållbar energikälla krävs tillförsel i stor skala, " men för närvarande är det en "prick vid horisonten" som de kommer att arbeta mot.

Om alla steg är på plats, dock, sjögräs miljömässiga meriter jämfört med andra grödor betyder att den har potentialen att inte bara ersätta fossila bränslen utan också förbättra hållbarheten för nuvarande biobränslen.

Forskare börjar inse att tång har en viktig roll att spela när det gäller att lagra koldioxid som tas från atmosfären. "Nuvarande bedömningar av odlingsprocessen visar att varje ton tång vi producerar faktiskt lagrar mer CO2 än mängden tång som produceras, " sa Dr van Hal.

Till skillnad från andra grödor, tångodling behöver inte heller färskvatten, åkermark eller tillsatt gödningsmedel för att odla, vilket skulle minska utsläppen i samband med bevattning, avskogning och tillverkning av konventionella biobränsleingredienser som majs.

Odling av sjögräs kan också hjälpa till att ta itu med problemet med avrinning av näringsämnen från gödningsmedel som används i jordbruket. "I viss utsträckning kommer det också att hjälpa till att sanera överskottsnäring (från konstgödsel) i havet genom att ta bort dem eftersom tång absorberar dessa näringsämnen. En av sidoströmmarna i projektet är då att använda dessa mineraler i tången som organiska gödningsmedel, " sa Dr van Hal.

Momentum

MacroFuels-forskare har skördat tång från sin egen gård på en hektar där de hoppas kunna lägga grunden till en miljöfokuserad industri. Som en del av detta utvecklar de ett nytt sätt att bryta ner tång som kan utvinna maximal mängd sockerarter – byggstenarna för gröna kemikalier och biobränslen. De gör detta genom att använda specialiserade enzymer för de olika typerna av tång för att hitta den mest effektiva processen.

I slutet av projektet 2019 hoppas forskarna ha tillräckligt med bevis för att stödja ett pilotprojekt som skulle kunna se deras hållbara sjögräsförsörjningskedja börja växa.

Men det är inte bara biobränslen som forskarna ser potential. I Norge, en start-up som heter Alginor ser redan efter att utöka utbudet av applikationer för europeiskt tång genom att skörda vilda förråd i Nordsjöregionen, som de säger innehåller stora mängder sjögräs.

Som en del av ett forskningsprojekt som kallas AORTA , de utvecklar ett bioraffinaderi som fokuserar på totalt utnyttjande av hela anläggningen. De skapar ingredienser som kan användas för biologiskt nedbrytbar matinpackning eller flaskor, fodertillsatser, naturliga farmaceutiska produkter och växtprodukter som gödningsmedel.

Påverkan på miljön

Alginors projektledare för små och medelstora företag, Kjetil Kristiansen, säger att nuvarande skörde- och bearbetningsmetoder skapar stora mängder föroreningar på grund av de kemikalier som används i produktionen av tångprodukter, som konserveringsmedel.

En rapport från 2016 från FN (FN) säger att tångindustrin genomgår en snabb global expansion och, som med alla snabbt växande industrier, detta kan resultera i oförutsedda ekologiska konsekvenser såsom införandet av främmande skadedjur och en minskning av den genetiska mångfalden.

Vissa industriella tångodlingar använder också algbekämpningsmedel och bekämpningsmedel för att förhindra oönskade alger eller bekämpa skadedjur och sjukdomar. Enligt FN, detta har "okända men sannolikt skadliga konsekvenser för den bredare marina miljön."

Alginors bioraffinaderi har som mål att säkerställa hållbarhet genom att använda 100 % av det vilda tång som de skördar. Deras inställning till att förvandla tång till användbara produkter kommer också att använda mindre vatten och kemikalier än vanliga processer.

Kristiansen sa:"Dagens (tång skörd och bearbetning) teknik ineffektiv, samt tuff mot miljön. State-of-the-art (produktion) använder bara en bråkdel av råmaterialet, medan vi arbetar mot ett totalt utnyttjande."

För att bibehålla miljöfördelarna med tång när de skalar upp produktionen, Dr. van Hal och MacroFuels-teamet tittar också på att maximera utnyttjandet av sin gröda för biobränsle och undersöka miljöpåverkan av deras jordbruk. De arbetar tillsammans med andra forskare som studerar hur man bäst kan använda det begränsade utrymmet i Nordsjön för att skapa en hållbar försörjningskedja för tång.

Och, skulle de lyckas, Dr. van Hal säger att biobränslen bara är början.

"Tang-till-energi är bara en liten del av en blå tillväxtrevolution mot hållbar användning av havet för en lokal produktion av råvaror för energi, livsmedel och kemikalier, " han sa.