Storskalig odling av mikroalger kan rena utsläpp från industri

Forskare vid Linnéuniversitetet har länge utforskat en teknik som går ut på att leda in utsläpp i odlingsbehållare, så kallade fotobioreaktorer, med mikroalger i.

Genom fotosyntes fångar algerna upp koldioxid, kväve och fosfor som omvandlas till värdefull biomassa i stället för att spridas i naturen. Den gröna algmassan är värdefull eftersom den innehåller stora mängder protein, kolhydrater och fetter.

– Algmassan kan användas till samhällsnyttiga produkter som biobränsle, djurfoder, kosmetika och kosttillskott. På det viset kan mikroalger bidra med lösningar för ett mer cirkulärt samhälle, säger ekologiforskaren Lina Mattsson som skrivit en avhandling om odling av mikroalger.

Alger i mikroskop. Bild: Lina Mattsson

Nyttiga mikroalger

Mikroalger är små organismer med stort värde för oss människor. De producerar hälften eller mer av jordens syre och utan dem hade världen sett helt annorlunda ut. Mikroalger ska inte förväxlas med de cyanobakterier som gör badvatten otjänligt i Östersjön på sommaren.

Kallt klimat innebär svårigheter

Avhandlingen har tittat på de utmaningar som uppstår när algodlingar ska tas från laboratoriet till utomhusodlingar i ett kyligt nordiskt klimat med brist på solljus. De flesta mikroalger frodas nämligen i varma miljöer med mycket sol. Då växer algerna mer, vilket innebär att mer utsläpp fångas in och omvandlas till värdefull biomassa.

– Det nordiska klimatet innebär en utmaning för att odla mikroalger. Men resultaten från min avhandling visar att det finns goda möjligheter att odla mikroalger i ett nordiskt klimat för att återvinna industriella utsläpp, säger Lina Mattsson.

Hon har undersökt hur storskaliga utomhusodlingar med industriavfall som näringsresurs fungerar i ett årligt, säsongsmässigt och dagligt perspektiv. Fokus har varit på algernas potential att återvinna utsläpp, samt hur kvaliteten på biomassan förändras över året. Efter fem års odlingar är resultaten positiva.

Genom fotosyntes fångar mikroalgerna upp näringsämnen i vattnet och omvandlar dem till en grön och grumlig algmassa. När algerna tas upp ur behållaren följer näringsämnena med och vattnet som blir kvar är renare.
Bild: Lina Mattsson

Algerna kan anpassas

Ett sätt att möta variationerna i ljus, temperatur och näring som sker över året är att blanda flera sorters alger, som trivs under olika förutsättningar.

– Det visade sig vara fördelaktigt eftersom det skedde skiften i vilka arter som dominerade beroende på årstid och omvärldsfaktorer. Det blandade algsamhället var bättre rustat för förändringar eftersom de olika arterna har olika behov för ljus och kväve, säger Lina Mattsson.

Mer värdefulla fetter och proteiner

Det nordiska klimatet innebär också fördelar. En delstudie visar att skiften i temperatur mellan dag och natt ökade produktionen av värdefulla fetter och proteiner i algerna. När produktionen av biomassa minskade på hösten till följd av låg temperatur och dåliga ljusförhållanden, kompenserades detta med högre kvalitet på biomassan.

– Dessa skiften i temperatur mellan dag och natt är som störst under höst och vår i vårt klimat. Hösten är en period som kan vara utmanande i sig på grund av låga ljusförhållanden. Därmed skulle produktionen av dessa fetter kunna vara gynnsamt ekonomiskt under hösten, eftersom de har potential att användas till biodiesel, kosttillskott, rengöringsmedel, kosmetika med mera.

Behöver bli mer effektivt

För att göra mikroalger till en ekonomiskt konkurrenskraftig källa till biomassa återstår dock en del utmaningar. Algmassan behöver bearbetas innan den kan användas och det är en resurskrävande process. Men Lina Mattsson ser potential i mikroalger.

– Genom att kombinera flertalet industriella utsläpp i form av rökgas och olika avfallsvatten går det att nå maximal miljönytta och samtidigt minska kostnaderna som hindrar kommersialisering, säger hon.

Avhandling

Microalgal solutions in Nordic conditions – industries transition toward resource recovery?, Linnéuniversitetet.

Kontakt

Lina Mattsson, forskare vid Linnéuniversitetet, lina.mattsson@lnu.se