Lakaniemi perehtyi työssään mikroleväviljelmissä kasvaviin bakteereihin. Yleinen käsitys on, että bakteereista on vain haittaa levien kasvulle. Laboratorioissa bakteereista hankkiudutaan eroon steriloimalla, mutta hehtaarien leväaltaissa se ei helppoa. Lakaniemi löysi bakteereita, joista on myös hyötyä energiantuotannossa. – Kun tuotetaan energiaa, kaiken täytyy olla mahdollisimman halpaa. Sterilisointi ei meidän mielestä ole vaihtoehto. Levien tehokasta kasvatusta tärkeämpi tutkimuskysymys on se, miten energia saadaan tehokkaimmin ulos biomassasta. Mahdollisuuksia on lukuisia: polttamisesta aina sähköntuotantoon biopolttokennojen avulla. – TTY:llä on paljon asiantuntemusta anaerobisista energiantuottomenetelmistä, esimerkiksi vedyn tuotannosta. Halusimme vertailla vedyn, metaanin, sähkön ja biodieselin tuotantoa levistä. Kukaan ei ole tehnyt sitä aikaisemmin. Biodieselin tuotto ja levämassan mädättäminen metaaniksi osoittautuivat Lakaniemen tutkimuksessa tehokkaimmiksi tavoiksi hyödyntää tutkittuja leviä. – Metaania tai biodieseliä tuottamalla saadaan biomassasta eniten energiaa. Kun näitä kahta levälajia verrattiin, makean veden levä oli parempi energiantuottaja. Suolat aiheuttivat prosesseissa kaikenlaisia ongelmia. Eksoottisempi menetelmä hyödyntää leviä on sähköntuotanto biologisten polttokennojen avulla. Niissä mikro-organismit muuntavat bioperäisen polttoaineen energian sähköksi. Sähköntuotannon hyötysuhde oli Lakaniemen kokeissa vaatimaton, mutta kennoja voi hyödyntää samalla muuhunkin. – Sähköntuotannon lisäksi niillä pitää olla toinenkin käyttötarkoitus: butanolin tuotanto, jätevesien puhdistus, metallien talteenotto tai suolan poisto merivedestä. Monikäyttöisiä polttokennoja tutkitaan paljon laboratorioissa ympäri maailmaa, mutta teollisiin sovelluksiin on vielä matkaa.
Keinolannoitteet korvataan jätevesillä Biopolttoaineiden ympäristöystävällisyys on kuuma keskustelunaihe. Lannoitteiden
lehti.tek.fi
Jos kaikki maailman polttoaineet tehtäisiin mikrolevien avulla, savukaasut ja jätevedet loppuisivat kesken.
iStockphoto
iStockphoto
Vetyä bakteereista
valmistus vaatii paljon energiaa. Tämä saattaa kääntää keinolannoitetuista peltokasveista jalostettujen biopolttoaineiden energiataseen negatiiviseksi: tuotantoon sitoutuu enemmän energiaa kuin lopputuote sisältää. Nopeakasvuiset levät ovat peltokasvejakin persompia typelle ja fosforille. Lakaniemen keskeinen tutkimus havainto oli, että levien keinolannoitus ei ole kestävä ratkaisu. Kustannustehokkaimpia ja ympäristöystävällisimpiä lannoitteita ovat erilaiset jätevedet. – Yhdysvalloissa on tutkittu paljon mikrolevien käyttöä jäteveden puhdistuksessa. Se on äärimmäisen järkevä tapa lannoittaa leviä, Lakaniemi toteaa. Hyödyntämällä jätevesiä levänkasvatuksessa saadaan typpi ja fosfori tehokkaasti kiertoon. Jätevesi puhdistuu, ja vesistöjä rehevöittävät ainesosat saadaan hyötykäyttöön.
Hiilidioksidi talteen savukaasuista Lakaniemen vertailemista leväkasvattamoista tehokkaimmaksi osoittautui kuplapetireaktori, johon johdettiin levien kasvua edistävää hiilidioksidia. – Mitä enemmän valoa, typpeä ja hiilidioksidia, sitä parempi kasvu. Paras kasvu saavutettiin 12 prosentin hiilidioksidipitoisuudella. Tällaisia hiilidioksidipitoisuuksia tavataan esimerkiksi lämpövoimaloiden piipun päässä. Leväkasvattamo alkaa kuulostaa todelliselta kierrätyskeskukselta: hiilidioksidi tehtaiden savukaasuista, ravinteet omista jätevesistämme. Lakaniemi muistuttaa, että nekin ovat niukkoja resursseja. – Jos kaikki maailman polttoaineet tehtäisiin mikrolevien avulla, savukaasut ja jätevedet loppuisivat kesken.
37