Mikroalgi wiążące azot, które produkują wysokiej jakości nawóz organiczny, teraz zapewniają dodatkowe korzyści
Obecnie to nawozy stanowią barierę dla bardziej zrównoważonego rolnictwa i europejskiego bezpieczeństwa żywnościowego. Produkcja nawozów amoniakalnych, zwykle wytwarzanych ze szkodliwych dla klimatu paliw kopalnych, wymaga znacznych ilości energii. 150 milionów ton amoniaku wyprodukowanego na całym świecie w 2010 roku odpowiadało za ponad 450 milionów ton CO2, czyli około 1% emisji CO2. Nawozy amoniakalne mogą również z czasem spowodować pogorszenie żyzności gleby. Co więcej, wojna w Ukrainie poważnie wpłynęła na europejskie dostawy nawozów mineralnych, których znaczna część była wcześniej importowana z Rosji. Bardziej ekologiczne produkty organiczne jednak często okazują się niewystarczające. „Droższe niż nawozy chemiczne, ale zapewniające mniejsze plony, nawozy organiczne po prostu nie stanowią komercyjnej alternatywy dla szybko rozwijającego się sektora rolnictwa precyzyjnego” — mówi Lior Hessel, koordynator projektu Cyanobacteria. W ramach projektu opracowano biotechnologię wykorzystującą sinice i energię słoneczną do generowania wysokiej jakości płynnego nawozu. Proces jest zarządzany za pomocą technologii monitorowania stworzonej w ramach projektu, nazwanej AlgaeNite. „Nasz nawóz nie tylko skutecznie wpływa na wzrost roślin, ale nie generuje przy tym prawie żadnych zanieczyszczeń, a dzięki zmniejszonemu zapotrzebowaniu na energię elektryczną, która dodatkowo pochodzi ze źródeł odnawialnych, jest praktycznie neutralny pod względem emisji gazów cieplarnianych” — dodaje Hessel z firmy Go Green FoodTech (znanej na całym świecie jako Growponics).
Technologia mikroalg
Sinice, wykorzystując światło słoneczne, wiążą azot z powietrza, który jest następnie ekstrahowany i utleniany przez bakterie w celu wytworzenia azotanu wykorzystywanego jako nawóz. Woda potrzebna do wzrostu mikroalg jest poddawana recyklingowi, a CO2 emitowany w procesie utleniania jest dalej wykorzystywany do wzrostu mikroalg. „Proces ten wytworzył również więcej «dostępnego azotu» (czyli tego rodzaju, który jest niezbędny do wzrostu roślin) niż konwencjonalne nawozy organiczne” — zauważa Hessel. „Nasze uprawy na bionawozach radziły sobie równie dobrze, jak te uprawiane przy użyciu najwyższej jakości nawozów chemicznych”.
Monitorowanie w celu optymalizacji
W celu przetestowania tej technologii zespół zbudował fotobioreaktor o pojemności 3000 litrów w zakładzie Growponics w Kfar Bialik w Izraelu. Zakład ten produkował wystarczającą ilość nawozu do ciągłego zasilania jednostki hydroponicznej o powierzchni około 800 metrów kwadratowych. W ramach projektu opracowano również system zarządzania, AlgaeNite, który wykorzystuje czujniki i kamery do gromadzenia danych o stanie bioreaktorów. Dane te są następnie analizowane przez sztuczną inteligencję, a wyniki są prezentowane użytkownikom końcowym w celu ułatwienia podejmowania decyzji.
Zapowiedź rolnictwa trzeciej generacji
Od czasu ukończenia projektu w ubiegłym roku firma Growponics przestawiła się na rozwiązanie, które oferuje szklarniom niezależne bioreaktory do uprawy białka roślinnego. Reaktory te nie wymagają specjalistycznej wiedzy, dodatkowego sprzętu ani infrastruktury. System AlgaeNite jest już dostarczany do szklarni w kilku lokalizacjach. „Opracowaliśmy również sposób na zamknięcie starterów inokulacyjnych w produkcie podobnym do kapsułek Nespresso, które mogą być dostarczane do klientów — to zupełnie nowa koncepcja” — dodaje Hessel. Hessel uważa, że ta zmiana paradygmatu może zwiastować rolnictwo trzeciej generacji, ponieważ mikroalgi zawierają ponad 50% białka przy zerowej emisji netto i niskich kosztach oraz wykorzystują połowę wody i mniej niż 10% gruntów potrzebnych w innych metodach. W czasie gdy zespół bada praktyczne opcje dla fotobioreaktorów produkujących białko zlokalizowanych w miejscach nasłonecznionych, takich jak pustynie, przeprowadzane są trzy pilotaże hydroponiczne. Komercyjne instalacje są testowane pod kątem zaspokojenia zapotrzebowania branży rolno-spożywczej na produkty ekologiczne zarówno w firmie Growponics, jak i w Stanach Zjednoczonych, na lokalnych farmach wspieranych przez rząd w Connecticut i na Florydzie. Wstępne wyniki spodziewane są do końca 2024 roku. Zespół planuje również budowę pełnowymiarowej instalacji komercyjnej, obejmującej zarówno półkomercyjny zakład produkcji nawozów biologicznych, jak i kampus badawczo-rozwojowy w Shaar Efraim w Izraelu.
Słowa kluczowe
Cyanobacteria, amoniak, azot, nawóz, rolnictwo, organiczne, gleba, glony, bioreaktory, emisje, bakterie
