خوب و بد جلبک

در مطالعه‌ای تازه دانشمندان امکان اینکه بتوان آب بزرگ ترین و آلوده‌ترین دریاچه کالیفرنیا را با پرورش جلبک تصفیه کرد، بررسی کردند. آن ها در عین حال به دنبال ایجاد یک منبع سوخت تجدیدپذیر هستند. دانشمندان قصد دارند تا این دریاچه به یکی از دریاچه‌های مفید و پربازده تبدیل شود.

به گزارش ایانا از ساینس دیلی ، دریاچه 350 مایل مربعی "سلتون سی" در جنوب کالیفرنیا مشکلات اثبات شده بسیاری دارد که مربوط به ورود سطوح بالای نیتروژن و فسفر شسته شده از زمین‌های کشاورزی به دریاچه است. به تازگی یک تیم تحقیقاتی در آزمایشگاه‌های ملی سندیا قصد دارد میل شدید جلبک‌ها به رشد فراوان را مهار کند تا آلاینده‌های وارد شده به دریاچه را از بین ببرد و شکوفایی زیان بار جلبکی را متوقف و در عین حال یک منبع سوختی تجدیدپذیر و بومی تولید کند.

دفتر تکنولوژی انرژی زیستی در وزارت انرژی آمریکا ( BETO ) برآورد می‌کند که این کشور می‌تواند سالانه حداقل یک میلیارد تن مواد اولیه برای سوخت‌های زیستی تولید کند و انجام این امر، تاثیرات اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی مثبتی به بار خواهد آورد. این میزان، معادل 30 درصد از نیاز ملی به سوخت است که نباید وارد شود. در بین این مواد اولیه، جلبک به خاطر رشد بسیار زیاد، منحصر به فرد است؛ به عبارت دیگر در شرایط مناسب، جلبک‌ها هر روز دو برابر می‌شوند.

این دفتر، حمایت مالی از پروژه تولید زیست توده در دریاچه سلتون سی در سندیا را بر عهده دارد زیرا این پروژه می‌تواند به ارزیابی اینکه آیا جلبک می‌تواند بخشی قابل اعتماد از راه حل برای نیاز کشور به تنوع منابع انرژی باشد یا خیر، کمک کند.

تنها پس از چند ماه، ریان دیویس متخصص بیوشیمی در سندیا درباره چشم‌انداز این طرح هیجان زده است. او می‌گوید: " به نظر می‌رسد، نتایج اولیه‌ای که قبلا از سلتون سی گرفتیم نسبت به نتایج سیستم‌های جلبکی مشابه برتر است. این مسئله واقعا امیدوار کننده است " .

آزمایش کارایی سیستم جدید پروش جلبک

مقامات ایالتی و محلی در یک صبح دل‌انگیز در اواخر ماه می به‌خاطر آغاز به کار فاز دوم پروژه، در اطراف یکی از انشعابات سلتون سی جمع شدند. در طی فاز اول، آزمایشگاه سندیا با مرکز تحقیقاتی Texas A&M AgriLife Research ، برای مطالعه روش جدیدتر پرورش جلبک همکاری می‌کرد که می‌توانست به اندازه روش قدیمی مرسوم موثر باشد.

شرکت‌ها به‌طور سنتی، جلبک را در داخل استخرهای آب پرورش می‌دهند که ساختار آن شبیه یک مصب کوچک یا وان‌های بسیار بزرگ است. در این استخرها جلبک‌هایی تولید می‌شود که برای ساخت محصولات با ارزش غذایی بالا مانند اسپیرولینا یا بتا کاروتن و نیز مواد مغذی دیگر مناسب است. این استخرها همچنین این امکان را برای پرورش دهندگان فراهم می‌کند که کنترل بالایی بر فرآیند تولید داشته باشند. اما نقایصی هم وجود دارد؛ نیاز به مراقبت بالا مستلزم استفاده از متخصصان آموزش دیده، کودهای گران قیمت، دی اکسید کربن و آب با کیفیت بالا است.

علاوه بر این، سالانه در حدود 30 درصد از محصول مزارع جلبک ممکن است بر اثر آسیب‌های آفات از بین برود. اکنون محققان در آزمایشگاه سندیا در حال انجام آزمایش‌هایی از جمله آزمایش گونه‌های مختلف جلبک مقاوم در برابر آفات و بیماری‌های مختلف و فراگیری روش کشف نشانه‌های آسیب به یک استخر برای کاهش این آسیب‌ها هستند.

روش تازه کشت جلبک، " روش اسکرابر چمن جلبکی " شناور نام دارد که برای پرورش مجموعه‌ای از جلبک‌های بومی استفاده می‌شود. از نظر یک فرد غیر متخصص، این سیستم مثل یک ناودان ایستاده به نظر برسد. جلبک از مواد مغذی تغذیه می‌کند و آب تمیز خارج می‌شود.

این سیستم با استفاده از پمپ‌های خورشیدی کار می‌کند و تقریبا به هیچ نوع نگهداری نیاز ندارد به‌جز برداشت گاه به گاه جلبک که با تجهیزات معمول کشاورزی امکان‌پذیر است. سندیا سیستم پمپ‌های تجدیدپذیری را طراحی کرده که جریان آب را در استخرها ممکن می‌سازد. این تکنولوژی و لوازم مرتبط با آن توسط شرکتی موسوم به HydroMentia Technologies LLC ، طراحی شده است.

بر اساس نتایج اولیه آزمایش‌ها در تگزاس، اسکرابر چمن می‌تواند مقداری از جلبک را تولید کند که قابل مقایسه با میزانی است که در جوی‌ها رشد می‌کند. این نوع جلبک‌ها برای مکان‌هایی دارای چندین هکتار املاک ارزان قیمت، آب حاوی مواد مغذی فراوان (که نیاز به کود اضافی ندارد) و آفتاب بسیار زیاد مثل سلتون سی مناسب هستند.

سیستمی که برای پروژه SABRE آزمایش شد، نیاز به آب بسیار زیاد دارد. در این روش، جلبک‌هایی پرورش داده می‌شوند که بومی همین دریاچه هستند بنابر این در برابر عوامل بیماری‌زای محلی و آفات مقاومند. بافت ضخیم این جلبک‌ها همچنین امکان برداشت ساده‌تر را فراهم می کند.

یکی از انتقادات درباره استفاده از جلبک به عنوان یک منبع سوخت زیستی، این است که آب زیادی مصرف می‌کند. دیویس مخالف این انتقاد است. او می‌گوید: " آب هست؛ ما نشان داده‌ایم که می‌توانیم جلبک را در سیستم اسکرابر چمنی با استفاده از آب‌های پر از مواد آلاینده پرورش دهیم؛ تحت این شرایط هم باز جلبک رشد می‌کند. به عبارت دیگر تا زمانی که آلاینده‌ها از آب حذف نشوند، کار چندانی با این آب نمی‌شد انجام داد.

پرورش جلبک برای جلوگیری از رشد جلبک‌های خودرو و ناشناخته

شکوفایی جلبکی می‌تواند چنان وسیع باشد که از دور دیده شود مانند موارد دریاچه اوکیچوبی، دریاچه اری، خلیج چساپیک و خلیج مکزیک. جلبک‌ها به طور مستقیم برای ماهی‌ها سمی نیستند اما در شرایط خاص می‌توانند برای انسان و موجودات دریایی زیانبار باشد. وقتی که شکوفه‌های جلبکی می‌میرند، فرآیند تجزیه ممکن است در آبراه‌ها، مناطق مرده کم اکسیژنی به وجود بیاورد که باعث خفگی ماهی‌ها می‌شود. بر اساس آزمایش‌های صورت گرفته، برخی گونه‌های جلبک اگر توسط انسان بلعیده شود، علایمی شبیه سرماخوردگی به‌وجود می‌آورد و در حیوانات خانگی می‌تواند منجر به مرگ آنها شود.

شکوفایی جلبکی همچنین در سلتون سی دیده می‌شوند. دیویس توضیح می‌دهد که این دریاچه نقطه تجمع همه آب‌های شسته شده از زمین‌های یکی از بزرگ‌ترین مناطق کشاورزی در ایالات متحده است. نیتروژن، فسفر و دیگر ترکیبات کودهای شیمیایی پیوسته به این دریاچه می‌ریزند. حضور این مواد باعث تغذیه جلبک‌ها می شود اما پیامدهای منفی دارد که می‌تواند در تمام اکوسیستم منتشر شود.

هر ساله هزاران ماهی که بر اثر خفگی جان خود را از دست داده‌اند، در سواحل دریاچه سلتون سی قابل مشاهده است. بنا بر گزارشی که توسط اداره اقتصاد توریسم منتشر شده، بوی بد دریاچه برای فعالان در مشاغل و صنایع اطراف، ناخوشایند است. علاوه بر این مطالعات نشان می‌دهد که مرگ پرندگان در این منطقه ممکن است مرتبط با آلودگی سمی ناشی از وجود جلبک‌ها باشد.

دیویس می‌گوید: " رها شدن مواد شیمیایی و ورود آن به آب راه‌ها پیامدهای زیست محیطی وسیعی داشته است " .

جالب اینجاست که کشت جلبک می‌تواند تاثیرات مضر رشد جلبک‌های خودروی طبیعی را از بین ببرد. آب از یکی از سه شاخه اصلی سلتون سی وارد پروژه 900 فوتی کاشت جلبک SABRE می‌شود. جلبک رشد یافته در درون سیستم اسکرابر، مواد شیمیایی موجود در آب را در حین عبور آب تصفیه می‌کند. تیم تحقیقاتی سندیا امیدوار است که وقتی که آب از این سیستم خارج می‌شود، حجم قابل ملاحظه‌ای از موادی که باعث رشد جلبک‌ها شده است، حذف شده باشد.

اگر پروژه SABRE موفقیت آمیز باشد، می‌تواند به الگویی برای پرورش جلبک در سطح کشور تبدیل شود. امیدهایی وجود دارد که دره ایمپریال نیز از این فرایند سود ببرد. پوشش هزاران هکتار از منطقه ساحلی خشک سلتون سی با محصول جلبک، می‌تواند هوا را از گرد و غبار سمی پاکسازی کند. جلبک‌های تصفیه کننده همچنین فرصت‌های اقتصادی تازه‌ای را برای این منطقه به‌وجود می‌آورد.

آزمایشگاه سندیا با کمک سازمان آب منطقه‌ای این ناحیه در عملی شدن این پروژه همکاری کرده‌اند. ماریون چمپیون متخصص ارتباطات رسانه‌ای این منطقه می‌گوید: " ساکنان این منطقه که طرفدار انرژی‌های تجدیدپذیر و حامی دریاچه سلتون سی هستند، معتقدند پروژه‌هایی مانند این، قابلیت دارد تا تفاوتی معنادار بین این منطقه با سایر مناطق مشابه ایجاد کند. ما بسیار امیدواریم که این پروژه در عین حال که با فرآیندی طبیعی و ایمن، آلاینده‌های شیمیایی را از آب دریاچه حذف می‌کند و از حیات وحش منطقه برای نسل‌های آینده حفاظت می‌کند، بتواند انرژی پاک و تجدیدپذیر تولید کند " .

ترجمه: محسن حدادی

L-960530-03