Vetikateaduse uus laine: kuidas mikroskoopilised veetaimed võivad muuta energia ja keskkonna tuleviku

Vetikad seostuvad paljude jaoks suvise vetikate õitsemise või ebameeldiva libeda kihiga kivil. Kaasaegne teadus näeb neis aga midagi enamat: rohelist tehast, mis suudab toota energiat, puhastada vett ja siduda süsinikku.

Viimastel aastatel on vetikate uurimine märgatavalt hoogustunud. Uurijad otsivad viise, kuidas kasutada neid lihtsaid organisme nii, et vähendada keskkonnakoormust ja luua uusi majanduslikult mõistlikke lahendusi. Allpool on ülevaade, miks vetikad on teaduse vaateväljas ning millised praktilised kasutusvõimalused on kõige lähemal igapäevaellu jõudmisele.

Mis vetikad tegelikult on ja miks nad on tõhusad „päikesepatareid“

Vetikad on väga kirju rühm fotosünteesivaid organisme, kes elavad peamiselt vees. Nende hulka kuuluvad nii mikroskoopilised üksikrakkudena esinevad liigid kui ka suureks kasvanud pruunvetikad meredes. Kõiki neid ühendab võime kasutada päikesevalgust keemilise energia loomiseks.

Fotosüntees muudab vetikad huvipakkuvaks nii energia kui ka süsiniku sidumise vaatenurgast. Vetikad kasvavad tavaliselt kiiresti ja suudavad lühikese ajaga siduda märkimisväärse hulga süsihappegaasi, muutes selle orgaaniliseks aineks. Erinevalt paljudest maismaataimedest ei vaja nad viljakat mulda ega suuri maa-alasid.

Vetikad kui taastuvenergia allikas

Üks tuntumaid uurimissuundi on vetikate kasutamine vedelkütuste tootmiseks. Teatud vetikaliigid koguvad oma rakkudesse rohkesti õlilaadseid aineid. Neid saab omakorda muundada biokütuseks, mida on võimalik kasutada näiteks transpordis, sarnaselt teistele biokütustele.

Vetikate eelis seisneb selles, et neid saab kasvatada soolvees või reovees ning nad ei võistle otseselt põllukultuuridega. Lisaks võib vetikaid kasvatada kinnistes süsteemides, mis on paigutatav näiteks tööstusrajatiste kõrvale. Nii saab osa kütusetootmiseks vajalikust süsinikust võtta otse heitgaasidest.

Kas vetikakütus võib päriselt jõuda kütusepumba juurde

Laboriolukorras on näidatud, et vetikad suudavad toota märkimisväärses koguses õlisid, kuid suurim väljakutse on olnud tootmise hind ja stabiilsus. Suuremahulised kasvatussüsteemid on keerukad, vajavad energiat ja hoolikat kontrolli, et vältida vetikate hukkumist või soovimatute liikide pealetungi.

Seetõttu keskendutakse praegu üha enam lahendustele, kus vetikakütuse tootmine seotakse mõne teise olulise teenusega, näiteks reovee puhastamise või süsiniku sidumisega. Nii jaguneb kulukoormus erinevate valdkondade vahel ja vetikate kasutamine muutub realistlikumaks.

Vetikad kui looduslik veepuhastusjaam

Vetikad tarbivad oma kasvuks toitaineid, nagu lämmastik ja fosfor, mis on samad ained, mis põhjustavad veekogude üleväetumist. Seetõttu sobivad vetikad reovee puhastamise süsteemidesse, kus neid kasvatatakse spetsiaalsetes basseinides või fotobioreaktorites.

Sellistes süsteemides imevad vetikad veest välja liigsed toitained ning seovad need oma biomassi. Hiljem saab selle biomassi koguda ja kasutada näiteks biogaasi tootmiseks, väetiseks või toorainena keemiatööstuses. Nii on ühes lahenduses ühendatud veepuhastus ja ressursi taaskasutus.

Vetikate roll süsiniku sidumises ja kliimamuutuse leevendamises

Maakeral on tohutult suur looduslik vetikamass, eriti ookeanides. Juba praegu seovad planktilised vetikad märkimisväärse osa atmosfääri süsinikust. Teadlased uurivad, kas ja millises ulatuses saaks seda protsessi teadlikult tugevdada, ilma et ökosüsteemidele tekiks kahju.

Üks lähenemine on siduda vetikate kasvatamine tööstuslike heitmete kasutamisega. Näiteks võib suitsugaasid suunata vetikate kasvatussüsteemidesse, kus vetikad kasutavad neis sisalduvat süsihappegaasi. Oluline on aga arvestada, et vetikate hilisem kasutus (näiteks kütusena põletamine) vabastab osa süsinikust uuesti, seetõttu tuleb vaadata kogu elutsüklit tervikuna.

Kas vetikad võiksid tulevikus olla ka toidulaual

Mitmel pool maailmas on suured vetikad juba ammu osa igapäevamenüüst. Ka mikrovettikaid lisatakse mõne toidulisandina ja valguallikana, kuna osadel liikidel on kõrge valgu ja teatud vitamiinide sisaldus. See teema on siiski mitmes mõttes tundlik ja vajab põhjalikku ohutuse hindamist.

Uurijad pööravad tähelepanu vetikaliikide puhtusele, potentsiaalsetele mürgistele ühenditele ning allergiariskidele. Seetõttu on tõenäoline, et laiemasse toidukäibesse jõuavad esmalt hoolikalt kontrollitud liigid ja tooted, mille koostis ja päritolu on hästi dokumenteeritud.

Vetikateaduse praktiline pool: kus on piirid ja mis on realistlik

Vetikad ei ole imerohi, mis lahendab kõik energia- ja keskkonnaprobleemid. Nende kasvatamine nõuab nii energiat kui ka investeeringuid infrastruktuuri. Samuti tuleb arvestada, et vetikate massiline kasvatamine võib mõjutada kohalikke ökosüsteeme, kui süsteemid ei ole korralikult suletud või kontrollitud.

Vetikateaduse tugevus seisneb pigem mitmekesisuses. Sama organismi saab kasutada korraga mitme ülesande täitmiseks: puhastada vett, siduda süsinikku, toota biomassi ja sellest omakorda energiat või materjale. Edukad lahendused on tõenäoliselt need, mis seovad vetikaid olemasolevate protsessidega, mitte ei loo täiesti eraldiseisvaid süsteeme.

Mida saab lugeja teha: kriitiline mõtlemine rohetehnoloogia lubaduste suhtes

Vetikatega seotud teadusuudistes võib kohata väga ambitsioonikaid väiteid. Enne nende tõsiselt võtmist tasub esitada paar lihtsat küsimust: kas kirjeldatud lahendus on katsetatud üksnes laboris või juba tööstuslikus mahus, kas on avalikult kättesaadavaid kirjeldusi tehnoloogia toimimisest ja millised on selle piirangud.

Oluline on eelistada teavet, mis põhineb läbipaistval uurimistööl ja tunnistab ka ebakindlust. Teadus areneb samm-sammult ning iga uus vetikate rakendus vajab aega, et jõuda laborist reaalse rakenduseni. Sellegipoolest näitab senine areng, et vetikatel on potentsiaal saada oluliseks osaks taastuvate ja ressursisäästlike tehnoloogiate tööriistakastist.