Le varech géant (Macrocystis pyrifera) a le potentiel d'être la prochaine culture de biocarburant/énergie. paule858/Getty Images Varech géant, la plus grande espèce d'algues marines au monde, est une source intéressante pour la fabrication de biocarburants. Dans une étude récente, nous avons testé une nouvelle stratégie de culture du varech qui pourrait permettre de le produire en continu à grande échelle. L'idée clé est de déplacer quotidiennement les stocks de varech vers les eaux proches de la surface pour la lumière du soleil et vers les eaux plus sombres pour les nutriments.
Contrairement aux cultures énergétiques d'aujourd'hui, comme le maïs et le soja, la culture du varech ne nécessite pas de terre, eau douce ou engrais. Et le varech géant peut pousser de plus d'un pied par jour dans des conditions idéales.
Le varech pousse généralement dans les zones peu profondes près de la côte et ne prospère que là où la lumière du soleil et les nutriments sont abondants. Voilà le défi :la couche ensoleillée de l'océan s'étend jusqu'à environ 200 mètres sous la surface, mais cette zone ne contient souvent pas assez de nutriments pour soutenir la croissance du varech.
Une grande partie de la surface de l'océan est pauvre en nutriments toute l'année. Dans les zones côtières, upwelling — eau profonde remontant à la surface, apporter des nutriments - est saisonnier. Eaux plus profondes, d'autre part, sont riches en nutriments mais manquent de soleil.
Notre étude a démontré que le varech a résisté aux changements quotidiens de la pression de l'eau lorsque nous l'avons parcouru entre des profondeurs de 30 pieds (9 mètres) et 262 pieds (80 mètres). Notre varech cultivé a acquis suffisamment de nutriments des profondeurs, environnement sombre pour générer quatre fois plus de croissance que le varech que nous avons transplanté dans un habitat de varech côtier indigène.
La fabrication de biocarburants à partir de cultures terrestres telles que le maïs et le soja est en concurrence avec d'autres utilisations des terres agricoles et de l'eau douce. L'utilisation de plantes de l'océan peut être plus durable, efficace et évolutif.
La biomasse marine peut être convertie en différentes formes d'énergie, dont l'éthanol, pour remplacer l'additif dérivé du maïs qui est actuellement mélangé à l'essence aux États-Unis. Le produit final le plus attrayant est peut-être le bio-brut - le pétrole dérivé de matières organiques. Le bio-brut est produit par un processus appelé liquéfaction hydrothermale, qui utilise la température et la pression pour convertir des matériaux comme les algues en huiles.
Ces huiles peuvent être transformées dans les raffineries existantes en carburants biosourcés pour les camions et les avions. Il n'est pas encore pratique de faire fonctionner ces modes de transport longue distance à l'électricité car ils nécessiteraient d'énormes batteries.
Par nos calculs, produire suffisamment de varech pour alimenter l'ensemble du secteur des transports américain ne nécessiterait d'utiliser qu'une petite fraction de la zone économique exclusive des États-Unis - la zone océanique jusqu'à 200 milles marins du littoral.
On voit ici un plongeur travaillant à "l'ascenseur de varech". Maurice Roper/(CC BY-ND)
Notre travail est une collaboration entre l'USC Wrigley Institute et Marine BioEnergy Inc., financé par le programme ARPA-E MARINER (Macroalgae Research Inspiring Novel Energy Resources) du département américain de l'Énergie. L'équipe de recherche comprend des biologistes, océanographes et ingénieurs, travailler avec des plongeurs, les exploitants de navires, techniciens de recherche et étudiants.
Nous avons testé la réponse biologique du varech au cycle de profondeur en le fixant à une structure océanique ouverte que nous appelons "l'élévateur de varech, " conçu par les ingénieurs de l'équipe. L'ascenseur est ancré près de l'USC Wrigley Marine Science Center sur l'île de Catalina en Californie. Un treuil à énergie solaire le soulève et l'abaisse quotidiennement pour faire passer le varech entre les eaux profondes et peu profondes.
Nous avons fait un cycle de profondeur de 35 jeunes plants de varech pendant trois mois et planté un deuxième ensemble dans un lit de varech sain à proximité à des fins de comparaison. A notre connaissance, il s'agissait de la première tentative d'étude des effets biologiques du cycle de profondeur physique sur le varech. Des études antérieures se sont concentrées sur le pompage artificiel d'eau profonde riche en nutriments vers la surface.
Nos résultats suggèrent que le cycle de profondeur est une stratégie de culture biologiquement viable. Maintenant, nous voulons analyser les facteurs qui peuvent augmenter les rendements, y compris le temps, la profondeur de l'eau et la génétique du varech.
De nombreuses inconnues nécessitent une étude plus approfondie, y compris les processus d'autorisation et de réglementation des fermes de varech, et la possibilité que l'élevage du varech à grande échelle puisse avoir des conséquences écologiques inattendues. Mais nous pensons que l'énergie de la biomasse marine a un grand potentiel pour aider à relever les défis de la durabilité du 21e siècle.
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Vous pouvez trouver le article original ici .
Diane Kim est professeur adjoint adjoint d'études environnementales et scientifique principal à l'USC Wrigley Institute, Collège des lettres USC Dornsife, Arts et Sciences. Ignace de Navarret e est chercheur postdoctoral et associé de recherche à l'USC Wrigley Institute for Environmental Studies for Environmental Studies, Collège des lettres USC Dornsife, Arts et Sciences. Jessica Dutton est directeur associé pour la recherche et professeur adjoint de recherche à l'USC Wrigley Institute for Environmental Studies, Programme d'études environnementales de l'USC, Collège des lettres USC Dornsife, Arts et Sciences.
