Khi nào thì cỏ dại không phải là cỏ dại? Câu trả lời đơn giản là:khi đó là rong biển. Ngày nay, tảo - có thể ở dạng cỏ dại sinh ra trong nước hoặc cặn bã trong ao thông thường - mang lại hứa hẹn to lớn trong việc cung cấp cho chúng ta mọi thứ, từ thức ăn gia súc đến nhiên liệu máy bay.
Nuôi trồng thủy sản là nuôi trồng thương mại của tảo. Tảo (số ít là "alga", tiếng Latinh có nghĩa là "rong biển", nhưng bạn sẽ hiếm khi tìm thấy chỉ một loài) là những loài thực vật xanh đơn giản mọc trong nước. Màu xanh của chúng có nghĩa là chúng tự sản xuất thức ăn bằng cách sử dụng quang hợp, giống như cỏ, cây và ngô. Tảo có hai dạng chính. Macroalgae là rong biển. Tảo bẹ phát triển dài tới hơn 180 feet (55 mét) trong đại dương [nguồn:Edwards]. Nori là sự đa dạng mà bạn sẽ tìm thấy trong món sushi của mình. Vi tảo là những thực vật đơn bào nhỏ bé nổi trong nước, mỗi loài chỉ có thể nhìn thấy qua kính hiển vi.
Nuôi trồng thủy sản không có gì mới. Rong biển được trồng lần đầu tiên ở Nhật Bản cách đây ít nhất 1.500 năm và sản xuất tảo vẫn là một ngành kinh doanh lớn ở đó [nguồn:Guiry]. Dulse từ lâu đã được ăn ở Quần đảo Anh và vi tảo spirulina được người Aztec ở Mexico thế kỷ 16 thu hoạch. Ngoài việc cung cấp thực phẩm cho con người, rong biển đã được sử dụng để làm phân bón. Chúng cung cấp carrageen làm đặc thực phẩm và các chất tạo gel và chất ổn định khác có trong mọi thứ, từ súp đến kem đánh răng. Trên toàn thế giới, sản xuất tảo là một ngành kinh doanh trị giá 6 tỷ đô la [nguồn:Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc].
Ngày nay, tảo đang thu hút sự quan tâm mới và tìm kiếm lại vốn đầu tư vì tiềm năng cung cấp năng lượng và chống lại các mối đe dọa từ môi trường. Một phần khối lượng hữu cơ của tảo ở dạng dầu, có thể được ép ra và chuyển thành nhiên liệu diesel sinh học. Tảo đánh bại thực vật trên cạn về hiệu quả sản xuất dầu của chúng. Một số loại tảo tạo ra một loại dầu có thể được tinh chế thành xăng và thậm chí cả nhiên liệu máy bay. Phần carbohydrate của cây có thể được lên men để sản xuất etanol.
Tảo có thể chuyển đổi khí thải carbon dioxide, một loại khí nhà kính thải ra từ bao bì khói, thành các sản phẩm có thể sử dụng được. Chúng có thể giúp làm sạch nước bẩn, chuyển hóa chất ô nhiễm thành sinh khối. Chúng có công dụng bổ sung trong dược phẩm và mỹ phẩm.
Với tất cả tiềm năng này, "cỏ dại" này chắc chắn xứng đáng được xem xét kỹ hơn.
Nội dung
Tại sao những năm gần đây, tảo lại tạo ra hứng thú và thu hút đầu tư nghiên cứu? Giống như tất cả các loài thực vật xanh, tảo chứa lục lạp trong các ô của chúng. Những cấu trúc nhỏ bé này được tích điện bằng chất diệp lục, một phân tử sử dụng năng lượng ánh sáng để kết hợp cacbon và nước thành một loại đường đơn giản. Các tế bào tiếp tục biến đổi một số loại đường này thành protein và lipid hoặc dầu.
Nhưng nếu tảo đang làm giống như cây ngô, cây lúa mì và cây táo, thì tại sao lại phải nuôi chúng? Rốt cuộc, ngô trên lõi ngô, cuộn ngọt và bánh táo có vị ngon hơn rong biển đối với hầu hết chúng ta. Dưới đây là một số điều mà tảo đã mang lại cho họ:
Bị thu hút bởi tất cả những lợi thế này, những người trồng tảo đã và đang làm việc cần mẫn để tìm ra những cách trồng và thu hoạch hiệu quả và tiết kiệm. Yếu tố chi phí hiện đang là thách thức lớn cần phải vượt qua để tảo có thể sử dụng được trên thị trường.
Tất cả các hoạt động nuôi trồng thủy sản đều đòi hỏi ba yếu tố cơ bản:nước, ánh sáng và chất dinh dưỡng.
Nước là dễ nhất. Nó không cần phải uống được; các loại tảo khác nhau phát triển độc đáo trong nước ngọt, nước mặn và nước bẩn. Ánh sáng mặt trời, bởi vì nó miễn phí, là ánh sáng được ưu tiên. Nhưng ánh sáng mặt trời chỉ chiếu tới 3 hoặc 4 inch (7 đến 10 cm) vào một khối tảo, vì vậy người trồng phải kích động tảo để chúng tiếp xúc với ánh sáng [nguồn:Chemeurope.com]. Chất dinh dưỡng chính là carbon dioxide, có thể đến từ không khí hoặc các nguồn khác. Sự kích động hoặc sủi bọt sẽ hòa tan nó vào nước. Người trồng phải cung cấp các chất dinh dưỡng khác, như nitơ và các nguyên tố vi lượng, nếu chúng chưa có trong nước.
Có ba hệ thống cơ bản để nuôi trồng tảo, mỗi hệ thống đều có ưu và nhược điểm:
Tất cả các hệ thống này được thiết kế để phát triển vi tảo, các giống một tế bào nổi trong nước. Những người trồng trọt thường nuôi cấy tảo vĩ mô ở biển khơi. Nước đã chứa các chất dinh dưỡng mà tảo cần và cung cấp các điều kiện phát triển tốt. Phương pháp truyền thống chỉ đơn giản là thu hoạch rong biển hoang dã và điều này vẫn được thực hiện ở các vùng ven biển trên thế giới.
Với nhu cầu tăng cao, người trồng bắt đầu trồng rong biển. Đối với một số giống, chẳng hạn như tảo bẹ, bào tử được gắn vào dây thừng sau đó được neo trong đại dương và rong biển được phép phát triển. Các loại khác phát triển từ các mảnh rong biển được cố định vào lưới hoặc lắng trong hồ.
Nông nghiệp đã có từ 10.000 năm nay [nguồn:Lienhard]. Nuôi trồng thủy sản là tương đối mới. Các nhà khoa học và kỹ sư đang tích cực nghiên cứu những cách tốt nhất để nuôi tảo hiệu quả. Việc thu hoạch thực vật là một chủ đề nghiên cứu khác.
Kiểm soát các biếnNgười nông dân tảo tần phải kiểm soát hai biến số quan trọng để có được một vụ mùa bội thu. Độ pH của nước rất quan trọng - tảo thích độ pH từ 7 đến 9 - hơi kiềm. Nhiệt độ cũng rất quan trọng. Tảo chủ yếu phát triển trong khoảng 60 đến 80 độ F (16 đến 27 độ C) và các loài khác nhau có sở thích khác nhau [nguồn:oilgae.com].
Thu hoạch vi tảo có nghĩa là loại bỏ các thực vật cực nhỏ khỏi nước mà chúng phát triển và cô đặc chúng thành hỗn hợp sệt. Sau đó, người trồng cần phải loại bỏ độ ẩm, để lại một sinh khối dày đặc. Kích thước nhỏ của vi tảo gây ra một vấn đề khi thu hoạch.
Một phương pháp là lọc . Người nuôi có thể cho nước chứa tảo chạy qua màng xenlulo có lỗ nhỏ hơn tế bào tảo. Điều này có thể khó khăn vì các bộ lọc nhanh chóng bị đầy tảo và bị tắc. Các nhà nghiên cứu đang tìm cách tốt hơn để lọc tảo hiệu quả.
Keo tụ , một phương pháp thu hoạch khác, có nghĩa là để tảo tụ lại với nhau. Thêm hóa chất hoặc các loại tảo đông tụ tự nhiên có thể khiến vi tảo hình thành các đám trở nên dễ tụ tập hơn.
Một cách khác để thu hoạch tảo là bằng phương pháp tuyển nổi . Tại đây, người trồng sử dụng không khí nén để tạo bọt bong bóng và tảo đưa những cây nhỏ bé lên bề mặt nơi chúng có thể lướt qua.
Máy ly tâm là một phương pháp thu hoạch khác. Việc quay một thùng chứa đầy nước và tảo khiến tảo tập trung ở một đầu.
Để thu hoạch cây trồng hiệu quả nhất, người trồng trọt đôi khi kết hợp các phương pháp này. Họ có thể sử dụng keo tụ để tạo thành các đám tảo, sau đó tách chúng ra bằng phương pháp tuyển nổi hoặc máy ly tâm. Tìm ra cách thu hoạch vi tảo thực sự hiệu quả là chìa khóa để giảm chi phí nuôi trồng.
Thu hoạch tảo vĩ mô liên quan đến các vấn đề khác nhau. Thu hái rong biển hoang dã là một quá trình tốn nhiều công sức. Một số loại rong biển được trồng trong điều kiện được kiểm soát có thể được thu gom trong lưới. Tảo bẹ được nuôi trên dây có thể được kéo ra và treo lên cho khô. Rừng tảo bẹ ở vùng biển nông có thể được máy cắt cỏ, lấy đi phần ngọn của các luống tảo bẹ dưới biển.
Sau khi thu hoạch, tảo phải được rút hết nước và làm khô. Máy ly tâm có thể vắt nước ra ngoài, nhưng tương đối đắt. Một số hệ thống kết hợp thu hoạch và xử lý, rải tảo trên các bộ lọc vành đai để nước thoát qua, sau đó loại bỏ thêm nước bằng cách sử dụng môi trường mao dẫn để hút nước ra khỏi sinh khối của tảo.
Bước tiếp theo là phá vỡ thành tế bào của tảo để hút dầu bên trong. Tảo được đưa qua trục vít hoặc máy ép pít-tông. Hóa chất, xung điện từ hoặc siêu âm cũng có thể được sử dụng để phá vỡ các tế bào. Khi hết dầu, phần sinh khối còn lại được nén thành dạng bánh để dùng làm thức ăn gia súc hoặc làm phân bón.
Tảo đã được tìm thấy rất nhiều cách sử dụng, những ứng dụng thú vị nhất trong lĩnh vực năng lượng.
Tin đồn về tảo là nó là một nguồn năng lượng tái tạo lý tưởng và có thể là nhiên liệu xanh cuối cùng. Nghiên cứu của chính phủ Hoa Kỳ và các công ty như Boeing, Chevron và Honeywell đang phát triển các cách để biến nuôi trồng thủy sản trở thành nền tảng kinh tế hiệu quả cho một thế hệ năng lượng mới [nguồn:Chemeurope.com]. Một phần của sự hấp dẫn là phạm vi nhiên liệu mà tảo có thể được chuyển đổi.
Tảo thực sự phát triển mạnh trên nguồn nước ô nhiễm, có nghĩa là chúng có thể được sử dụng để xử lý nước thải. Tảo biến các chất ô nhiễm từ nước thải đô thị, công nghiệp hoặc nông nghiệp thành các sản phẩm phụ có thể sử dụng được như thức ăn gia súc hoặc sinh khối để chuyển hóa thành năng lượng. Tảo tích tụ kim loại nặng một cách tự nhiên để loại bỏ hoặc tái chế.
Bởi vì carbon dioxide, khí nhà kính góp phần vào sự thay đổi khí hậu, là thức ăn ưa thích của tảo, nên thực vật có thể được sử dụng để thu giữ carbon . Chúng chuyển đổi khí thành các hợp chất cacbon hữu cơ với tốc độ nhanh hơn nhiều so với thực vật trên cạn. Một pound (453,6 gam) tảo tiêu thụ 2 pound (907,2 gam) carbon dioxide [nguồn:Edwards]. Nạp khí thải của một nhà máy điện đốt than thành một khối tảo, và chúng ăn hết theo đúng nghĩa đen. Khí thải có thể được lưu trữ để loại bỏ vĩnh viễn khỏi khí quyển hoặc chuyển đổi thành nhiên liệu để cắt giảm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Tảo tiếp tục đóng một vai trò như thực phẩm và chất bổ sung cho con người. Mọi người ăn rong biển trong món salad và sushi và uống các chất bổ sung làm từ vi tảo spirulina. Tảo cung cấp protein hoàn chỉnh, axit béo omega-3 và vitamin. Carageen được chiết xuất từ rong biển đỏ được gọi là rêu Ailen và được sử dụng như một chất làm đặc.
Tảo cũng đang được sử dụng làm thức ăn cho gia súc và động vật biển như tôm và động vật có vỏ. Sinh khối còn lại sau khi tảo đã được xử lý đôi khi có thể được sử dụng làm phân bón hữu cơ cho các cánh đồng nông trại. Tảo cũng được sử dụng trong mỹ phẩm và dược phẩm.
Việc nghiên cứu nuôi trồng, thu hoạch và chế biến tảo đang tiến triển trên nhiều phương diện. Với giá trị to lớn của nó, không còn nghi ngờ gì nữa, loài “cỏ dại” đơn giản này sẽ đóng một vai trò ngày càng lớn trong tương lai của xã hội và nền kinh tế của chúng ta.
Màu xanh lá cây thôNếu tưởng tượng chiếc xe của bạn đang chạy trên rong biển có vẻ kỳ quặc, hãy suy nghĩ lại. Nguyên liệu thô mà chúng ta chuyển đổi thành xăng ngày nay được hình thành qua hàng triệu năm từ sự nở hoa của tảo lắng xuống đáy biển và được bao phủ bởi lớp trầm tích. Nhiệt và sức nén đã biến những cây nhỏ bé thành dầu thô. Những người quảng bá nhiên liệu làm từ tảo gọi nó là "dầu thô xanh" [nguồn:Jha].
Trước khi nghiên cứu bài viết này, tôi thực sự không biết rằng tảo và rong biển là các dạng khác nhau của cùng một loại cây xanh nhỏ. Tôi ngạc nhiên về tiềm năng của tảo theo nhiều hướng:thực phẩm, năng lượng, kiểm soát ô nhiễm. Các dự án thử nghiệm dường như đang xuất hiện ở khắp mọi nơi, từ các thí nghiệm về rong biển ở Long Island Sound đến các nỗ lực sử dụng dầu diesel sinh học ở Tây Virginia đến dự án hấp thụ carbon ở Oregon. Tôi có ấn tượng rằng rất có thể chúng ta đang ở bên bờ vực của một cuộc cách mạng tảo.
Cách hệ thống phanh của bạn hoạt động
Bộ tăng áp hoạt động như thế nào?
Cách hoạt động của phanh
Cách hoạt động của tài trợ ô tô