Studi menunjukkan potensi yang menjanjikan untuk biofuel laut
Spotlight

Studi menunjukkan potensi yang menjanjikan untuk biofuel laut


Penyelam menempelkan rumput laut ke prototipe awal lift rumput laut. Kredit: Maurice Roper

Selama beberapa tahun sekarang, bahan bakar nabati yang menggerakkan mobil, pesawat jet, kapal dan truk besar terutama berasal dari jagung dan tanaman pertanian yang diproduksi secara massal lainnya. Namun, para peneliti di USC telah melihat ke laut untuk mencari tanaman biofuel yang lebih baik: rumput laut.

Ilmuwan di USC Wrigley Institute for Environmental Studies di Santa Catalina Island, bekerja dengan industri swasta, melaporkan bahwa teknik budidaya baru di pantai California secara dramatis meningkatkan pertumbuhan rumput laut, menghasilkan biomassa empat kali lebih banyak daripada proses alami. Teknik ini menggunakan alat yang disebut “lift kelp” yang mengoptimalkan pertumbuhan alga apung berwarna perunggu dengan menaikkan dan menurunkannya ke kedalaman yang berbeda.

Penemuan tim yang baru diterbitkan menunjukkan kemungkinan untuk menggunakan laut terbuka untuk menanam tanaman rumput laut untuk bahan bakar nabati rendah karbon serupa dengan bagaimana lahan digunakan untuk memanen bahan bakar seperti jagung dan tebu — dan dengan potensi dampak lingkungan yang lebih sedikit.

Dewan Riset Nasional telah mengindikasikan bahwa menghasilkan biofuel dari bahan mentah seperti jagung dan kedelai dapat meningkatkan polusi air. Para petani menggunakan pestisida dan pupuk pada tanaman yang dapat mencemari sungai, sungai, dan danau. Terlepas dari kekurangan yang terbukti, 7% bahan bakar transportasi nasional masih berasal dari tanaman pangan utama. Dan hampir semuanya adalah etanol berbahan dasar jagung.

“Menempa jalur baru untuk membuat biofuel membutuhkan pembuktian bahwa metode dan bahan baku baru bekerja. Eksperimen di pantai California Selatan ini merupakan langkah penting karena menunjukkan rumput laut dapat dikelola untuk memaksimalkan pertumbuhan,” kata Diane Young Kim, penulis studi yang sesuai, direktur asosiasi proyek khusus di USC Wrigley Institute dan profesor studi lingkungan di USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences.

Studi ini dipublikasikan pada 19 Februari di jurnal Tinjauan Energi Terbarukan dan Berkelanjutan. Para penulis termasuk peneliti dari USC Dornsife, yang merupakan rumah bagi Wrigley Institute, dan perusahaan Marine BioEnergy, Inc. yang berbasis di La Cañada, California, yang merancang dan membangun sistem eksperimental untuk penelitian dan saat ini merancang teknologi untuk penelitian terbuka. peternakan rumput laut laut.

Meski bukan tanpa kendala, kelp menunjukkan janji yang serius sebagai tanaman biofuel

Pemerintah dan industri melihat janji dalam generasi baru biofuel ramah iklim untuk mengurangi emisi karbon dioksida bersih dan ketergantungan pada minyak asing. Bahan bakar nabati baru dapat melengkapi atau menggantikan bensin, solar, bahan bakar jet, dan gas alam.

Jika memenuhi potensinya, kelp adalah pilihan yang lebih menarik daripada tanaman biofuel biasa — jagung, kanola, kedelai, dan switchgrass — karena dua alasan yang sangat penting. Pertama, tanaman laut tidak bersaing untuk mendapatkan air tawar, lahan pertanian atau pupuk buatan. Dan kedua, budidaya laut tidak mengancam habitat penting ketika lahan marjinal digunakan untuk bercocok tanam.

Para ilmuwan memusatkan perhatian pada rumput laut raksasa, Macrocystis pyrifera, rumput laut yang membentuk hutan bawah air yang megah di sepanjang pantai California dan di tempat lain serta menyapu pantai dengan tikar tebal. Kelp adalah salah satu tanaman alam yang tumbuh paling cepat dan siklus hidupnya dipahami dengan baik, sehingga cocok untuk dibudidayakan.

Studi USC menunjukkan potensi yang menjanjikan untuk biofuel laut

Sebuah studi USC Wrigley Institute menemukan bahwa membesarkan dan menurunkan rumput laut meningkatkan pertumbuhannya empat kali lipat. Ini adalah langkah selanjutnya untuk menumbuhkannya di laut terbuka dengan “elevator rumput laut” raksasa untuk menghasilkan biofuel dalam skala komersial. Kredit: Letty Avila

Tetapi bertani rumput laut membutuhkan beberapa kendala. Untuk berkembang, rumput laut harus berlabuh ke substrat dan hanya tumbuh di perairan yang direndam matahari hingga kedalaman sekitar 60 kaki. Tetapi di lautan terbuka, lapisan permukaan yang diterangi matahari kekurangan nutrisi yang tersedia di air yang lebih dalam.

Untuk memaksimalkan pertumbuhan di ekosistem ini, para ilmuwan harus mencari cara bagaimana memberikan rumput laut tempat berpijak, banyak sinar matahari dan akses ke nutrisi yang melimpah. Dan mereka harus melihat apakah rumput laut bisa bertahan lebih dalam di bawah permukaan. Jadi, Marine BioEnergy menemukan konsep siklus kedalaman rumput laut, dan ilmuwan USC Wrigley melakukan uji coba biologi dan oseanografi.

Lift rumput laut terdiri dari tabung fiberglass dan kabel baja tahan karat yang menopang rumput laut di laut terbuka. Rumput laut muda ditempelkan pada balok horizontal, dan seluruh struktur dinaikkan dan diturunkan di kolom air menggunakan mesin derek otomatis.

Mulai tahun 2019, peneliti penyelam mengumpulkan rumput laut dari alam liar, menempelkannya ke elevator rumput laut dan kemudian menyebarkannya di lepas pantai barat laut Pulau Catalina, dekat stasiun lapangan laut Wrigley. Setiap hari selama sekitar 100 hari, elevator akan mengangkat rumput laut ke dekat permukaan pada siang hari sehingga bisa menyerap sinar matahari, kemudian menurunkannya menjadi sekitar 260 kaki pada malam hari sehingga bisa menyerap nitrat dan fosfat di air yang lebih dalam. Sementara itu, para peneliti terus memeriksa kondisi dan suhu air sambil membandingkan kelp mereka dengan kelompok kontrol yang dibesarkan dalam kondisi alami.

“Kami menemukan bahwa kelp siklus-kedalaman tumbuh jauh lebih cepat daripada kelompok kontrol kelp, menghasilkan empat kali produksi biomassa,” kata Kim.

Dorongan untuk mengembangkan generasi baru biofuel

Sebelum percobaan, tidak jelas apakah rumput laut dapat secara efektif menyerap nutrisi di lingkungan yang dalam, dingin, dan gelap. Nitrat adalah faktor pembatas besar bagi tanaman dan alga, tetapi penelitian menunjukkan bahwa rumput laut menemukan semua yang dibutuhkannya untuk berkembang saat diturunkan ke air dalam pada malam hari. Tak kalah pentingnya, rumput laut mampu menahan tekanan bawah air yang lebih besar.

Brian Wilcox, salah satu pendiri dan kepala insinyur Marine BioEnergy, mengatakan: “Kabar baiknya adalah sistem pertanian dapat dirakit dari produk yang tersedia tanpa teknologi baru. Setelah diterapkan, peternakan dengan siklus mendalam dapat mengarah ke cara baru. untuk menghasilkan bahan bakar netral karbon yang terjangkau sepanjang tahun. “

Cindy Wilcox, salah satu pendiri dan presiden Marine BioEnergy, memperkirakan bahwa dibutuhkan sepetak lautan seukuran Utah untuk membuat biofuel rumput laut yang cukup untuk menggantikan 10% minyak cair yang dikonsumsi setiap tahun di Amerika Serikat. Satu Utah hanya akan mengambil 0,13% dari total Samudra Pasifik.

Mengembangkan generasi baru biofuel telah menjadi prioritas California dan pemerintah federal. Badan-Energi Proyek Penelitian Lanjutan Departemen Energi AS menginvestasikan $ 22 juta dalam upaya meningkatkan bahan baku laut untuk produksi biofuel, termasuk $ 2 juta untuk melakukan studi lift kelp. Departemen Energi memiliki studi untuk menemukan satu miliar ton bahan baku per tahun untuk biofuel; Cindy Wilcox dari Marine BioEnergy mengatakan lautan antara California, Hawaii, dan Alaska dapat berkontribusi untuk tujuan itu, membantu menjadikan AS pemimpin dalam teknologi energi baru ini.


Menumbuhkan rumput laut untuk biofuel: Para peneliti bertujuan untuk memanfaatkan potensi


Informasi lebih lanjut:
Ignacio A. Navarrete dkk, Pengaruh siklus-kedalaman pada serapan hara dan produksi biomassa di rumput laut raksasa Macrocystis pyrifera, Tinjauan Energi Terbarukan dan Berkelanjutan (2021). DOI: 10.1016 / j.rser.2021.110747

Disediakan oleh University of Southern California

Kutipan: Studi menunjukkan potensi yang menjanjikan untuk biofuel laut (2021, 2 Maret), diakses pada 2 Maret 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-03-potential-marine-biofuel.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini