En enig grupp forskare är övertygade om att kelp kan dela många av tillämpningarna för soja och olja, och att de även kan användas för att fånga upp CO ₂ . Tång kan bidra till klimatvänliga lösningar i alla möjliga sammanhang. Ny kunskap om tångodling påskyndar för närvarande industrialiseringen av sektorn.

"Vi kan bryta ner sjögräs till sina grundläggande beståndsdelar och kombinera dem igen för att göra användbara produkter, " säger forskaren Silje Forbord vid SINTEF. "Vi kan använda sjögräs för att göra kläder, möbelmaterial, Matförpackning, sugrör och biologiskt nedbrytbara flaskor, " hon säger.

Forbord och hennes kollegor har varit aktiva i spetsen för ett forskningsprojekt kallat MACROSEA, som ger nya insikter om potentialen för tångodling i Norge. Projektet har också lyckats utveckla innovativa lösningar som kommer att hjälpa till att industrialisera den norska sjögrässektorn.

Tång som mat

Jordbruk i de produktiva områdena i haven är avgörande om vi ska kunna möta maten, djurfoder, råvaror och energibehov hos en ständigt ökande global befolkning. För närvarande, de största volymerna makroalger produceras i asiatiska länder som Kina, Indonesien, Japan och Korea. Dock, Norge kommer snabbt ikapp, och har en enorm potential att odla en mängd olika makroalger längs sin långsträckta kustlinje.

Forskargruppen har genomfört systematiska studier av odlingsförhållanden, nedsmutsning, och genetiken hos brunalgen sockertång och, för första gången i Norge, har lyckats odla den eftertraktade rödalgen Palmaria (även känd som röd dulse) i nät till havs. De har också utvecklat modeller för algtillväxt, som i sin tur är kopplade till 3-D hydrodynamiska ekosystemmodeller, för att uppskatta hur algproduktionen fortskrider under olika förhållanden. Resultaten visar att tångodling har potential att bli en stor ny industri här i Norge.

"Vi har utvecklat tre utrustningsprototyper för tångodling, en produktionspotentialmodell, och ett beräkningsverktyg för utformningen av en anläggning för odling av havsgräs, säger Aleksander Handå, som är forskningschef på SINTEF Ocean AS.

Gedigen kunskapsbas

Silje Forbord är forskare vid SINTEF Ocean och doktor. student vid NTNU. Hon berättar för Gemini att hennes grupp har undersökt hur det kan vara möjligt att manipulera makroalger och innehållet av kemiska beståndsdelar som proteiner genom att odla tång på en mängd olika platser med kontrasterande miljöförhållanden. De har odlat tångplantor (embryonala växter) planterade i havet på rep längs den norska kusten, och har sedan observerat hur dessa utvecklas under en växtsäsong som sträcker sig från februari till september.

De har studerat tillväxt i tång utsatt för svåra väderförhållanden och på skyddade platser, under påverkan av sötvatten i fjordar, och på olika breddgrader. De har också tittat på hur variationer i ljus, temperatur, Tillgängligheten av näringsämnen och odlingsdjupet påverkar tillväxthastigheten.

"Vi har också genomfört tester med en mängd olika såningsmetoder till havs och har observerat hur olika åldrar och utvecklingsfaser för de unga plantorna påverkas vad gäller utvecklingshastigheter och kemikalieinnehåll, säger Forbord.

Forskarna har mätt havsmotståndskrafter och har använt dessa data som input till numeriska modeller som kan simulera hur anläggningar för sjögräsodlingar kan deformeras under olika miljöförhållanden. Resultaten används nu för att designa tångodlingar för utplacering på offshore-platser i Møre og Romsdals län, samt för produktion av lax och tång i en kombinerad vattenbruksanläggning i Nordland.

Ersättning för soja och oljebaserade produkter

"Stora sträckor av den norska kusten erbjuder utmärkta odlingsförhållanden för tång, " säger Forbord. "Från 20 miljoner ton tång kan vi utvinna 100, 000 ton protein. Det motsvarar en tredjedel av den massa sojaprotein som Norge för närvarande årligen importerar för laxfoder, " hon säger.

MACROSEA-projektet finansieras av Norges forskningsråd och är en gemensam satsning som involverar flera norska och internationella forskningspartners. Forskarna är eniga i sin uppfattning att sjögräs kan erbjuda många av samma användningsområden som soja och olja. De kan således kunna ersätta dessa resurser i en rad olika sammanhang.

"Idén att ersätta oljebaserad plast med en miljövänlig, tångbaserad plast är mycket intressant. Dock, andra eftertraktade beståndsdelar av makroalger som antioxidanter, proteiner och liknande är också intressanta, säger Forbord.

Hon tror att förutom tillverkning av kläder, Matförpackning, biologiskt nedbrytbara flaskor och andra produkter gjorda av sjögräs, mer arbete måste göras för att utveckla andra klimatvänliga, tångbaserade produkter, som substitut för de som idag baseras på råvaror som olja och soja. För att maximera miljöpotentialen för tångodling, en ny och standardiserad teknik måste utvecklas. Det finns också ett behov av att uppskala odlingen i form av större industriella gårdsanläggningar som ligger längre ut i havet.

Lär dig av laxodlingsboomen

Forskarna gör jämförelser mellan nuvarande metoder för tångodling och det sätt på vilket laxodlingen bedrevs på 1970-talet. Under de senaste decennierna, laxodlingssektorn har upplevt en revolution när det gäller standardisering och industrialisering, och detta gör det möjligt att utvinna en hel del kunnande från fiskodling och andra marina och maritima industrier.

Till exempel, forskarna anser att det är väl värt att testa ett verktyg som används för att så embryoplantor i samband med tångodling.

"Verktyget, kallas Spoke, ser väldigt ut som ett stort cykelhjul, där vi använder alla ekrar för att odla tång, ", säger Handå. "Ekrarna kan placeras ut till sjöss och tas bort igen med en robot som manövreras från ett servicefartyg. Detta koncept använder teknologi från laxodlingssektorn och möjliggör fullskalig automatiserad sådd och skörd, " han säger.

Forskarna vill nu få möjlighet att testa Spoke och en annan teknologi, både i liten och stor skala, och under olika miljöförhållanden längs den norska kusten. De tror att en norsk infrastruktur för tångodling kommer att påskynda digitaliseringen, standardisering och automatisering av anläggningar för tångodling på och till havs.

"Vi tror att detta kan vara en sund investering för att hjälpa till att driva utvecklingen av en ny industrisektor, säger Handå.

Fånga upp växthusgaser

Handå säger till Gemini att sjögräs också har potential att bidra till att fånga upp växthusgasen CO ₂ . Fotosyntes gör det möjligt för sjögräs att omvandla CO ₂ till kolhydrater och syre. Kompaniet ₂ koncentrationen i den övre delen av vattenpelaren är i balans med den i atmosfären. Genom att binda CO ₂ i vattnet, det blir möjligt att fånga upp växthusgasen från atmosfären.

Om makroalgråvarorna används i produkter vars tillverkning för närvarande baseras på material som härrör från fossila bränslen, detta kommer också att minska CO ₂ utsläpp. Under hela växtsäsongen, delar av tångbladen kommer att flagna av som en del av en naturlig process. Bladen innehåller kol och sjunker till havsbotten där de kan ge mat åt bentiska organismer. De kombineras också med bottensedimenten och lagras därmed antingen permanent eller under en längre period.

Genom att dumpa biomassan på stora djup, eller genom att använda det för att göra biokol, det är möjligt att aktivt bidra till att minska koncentrationen av CO ₂ i atmosfären. Odlingen av 20 miljoner ton tång kan binda cirka fyra miljoner ton CO ₂ .

"Den industriella produktionen av makroalger kan visa sig vara en stor bidragande orsak till innovativa och klimatvänliga lösningar, en grön omställning och rörelsen mot ett lågutsläppssamhälle, vilket hjälper oss att nå målen i Parisavtalet, säger Handå.

Banar väg för en ny nordlig industri

Den årliga globala produktionen av makroalger har nu överstigit 30 miljoner ton, och baseras huvudsakligen på manuellt arbete. Hittills, automation används mycket lite i produktionsprocessen. Resultaten från MACROSEA-projektet indikerar att Norges fjordar och kust har potential att producera cirka 70 ton makroalger per hektar, och hela 140 ton per hektar i gynnsamma områden. Forskare tror att det bara i Midnorge kommer att vara möjligt att odla i storleksordningen 20 miljoner ton (färsk vikt) tång, vilket i sin tur resulterar i 2 miljoner ton torkade råvaror. För att uppnå detta, 4, 000 kvadratkilometer havsyta kommer att krävas för odling. I jämförelse, cirka 1,3 miljoner ton spannmål odlas för närvarande i Norge över en yta på 2, 800 kvadratkilometer.

"Om en policy utvecklas för att odla sjögräs till havs, bort från kusten, potentialen kan vara ännu större, säger Ole Jacob Broch, seniorforskare vid SINTEF Ocean. Han fortsätter:"Vi såg att perioden med maximalt produktionsutbyte varierar med upp till två månader när vi går från söder till norr längs den norska kusten, ", säger han. "Detta är goda nyheter eftersom det visar att det är möjligt att leverera råvaror som produceras i Norge under en längre period. Detta gör vår kustlinje idealisk för odling av makroalger, säger Broch.

Stora förväntningar kopplas nu till framväxten av tångodling som en ny norsk industri.

"Landsomfattande satsning på en infrastruktur för utveckling och standardisering av ny teknik för industriell biomassaproduktion är en förutsättning för framgång, säger Handå.

Forskare tror att genom att integrera kunskapscentra med industriföretag längs hela den norska kusten kommer det att främja etableringen av världsledande innovationskluster och påskynda relevant forskning både i Norge och runt om i världen.

"För närvarande, det är främst enbart odling av sjögräs för mat som är lönsamt. Dock, utvecklingen av ny teknik för storskalig biomassaproduktion kan förändra detta, " säger Handå. "Under de kommande decennierna, världen kommer att kräva mer djurfoder och stora volymer förnybara råvaror. Industriell produktion av tång kan då bli en del av lösningen. Norges långsträckta kustlinje, kombinerat med en satsning på forskning om tångodling, kommer att utgöra en solid grund för Norges förmåga att lyckas utveckla tångodling som kommersiell industri, " han säger.