Cole Roxbury, studente di scienze marine dell'UMaine, con alga al Darling Marine Center. Credito:Adam St. Gelais.
Tecnologie efficaci in termini di costi per la rimozione dell'anidride carbonica svolgono un ruolo chiave nella lotta al cambiamento climatico. Un team di ricercatori dell'Università del Maine in collaborazione con Conscience Bay Research ha sviluppato un modello di acquacoltura di alghe per il Golfo del Maine che massimizza il sequestro del carbonio e l'efficacia in termini di costi di questo pozzo naturale di carbonio.
Le macroalghe selvatiche sono uno degli stock di biomassa vegetativa più estesi e produttivi, ma crescono principalmente in aree rocciose vicino alla costa non favorevoli al sequestro localizzato a lungo termine, che si verifica solo quando le macroalghe sono incorporate all'interno di sedimenti oceanici profondi a più di 1.000 metri di profondità o remineralizzata a profondità al di sotto del termoclino permanente in aree dell'oceano in cui è impedito al carbonio di tornare nell'atmosfera.
L'acquacoltura di macroalghe, come l'allevamento di alghe nel Golfo del Maine, potrebbe potenzialmente essere sfruttata per replicare questo processo di sequestro del carbonio coltivando grandi quantità di alghe in un sito offshore, trasportando le alghe in un "sito di affondamento" di acque profonde e quindi depositandole in profondità l'oceano dove il carbonio può essere sequestrato.
"L'allevamento di alghe ai fini della rimozione dell'anidride carbonica su larga scala è un'idea che ha recentemente ottenuto un'attenzione significativa da parte della comunità di ricerca, del settore privato e dell'industria dell'acquacoltura. L'obiettivo della nostra analisi era di assegnare un po' di realismo alla conversazione sui costi e impatto ambientale di questa tecnologia emergente. Molti considerano il Golfo del Maine non solo un leader nazionale nella produzione sostenibile di prodotti ittici, ma anche un potenziale pozzo di assorbimento di carbonio. Sono necessarie ulteriori informazioni per aiutare a guidare il potenziale sviluppo della rimozione dell'anidride carbonica dagli oceani", afferma Struan Coleman, autore principale dello studio e ricercatore associato presso UMaine.
Un team di ricercatori guidato da UMaine mirava a capire come l'acquacoltura di alghe può ottimizzare il sequestro del carbonio e l'efficacia in termini di costi.
"La coltivazione di alghe per il sequestro del carbonio non è competitiva in termini di costi in questo momento, ma ci sono percorsi importanti per ridurre i costi di produzione di alghe, il che è positivo per tutti", afferma Damian Brady, coautore dello studio e professore associato di oceanografia UMaine. "Ci siamo concentrati sul costo di produzione, perché se non è competitivo in termini di costi con altri approcci di sequestro del carbonio, come la cattura diretta dell'aria, allora ciò può determinare dove vengono impegnati i futuri finanziamenti per la ricerca".
I ricercatori hanno creato un modello dettagliato per l'acquacoltura di alghe nella regione. Armeggiando con 18 diverse variabili, comprese le ipotesi per il fabbisogno di manodopera del raccolto, da dove proveniva l'elettricità e le dimensioni delle bobine di PVC all'interno del vivaio dove si attaccano e crescono le spore di alghe o i gametofiti, sono stati in grado di ridurre il costo del sequestro del carbonio attraverso acquacoltura di alghe da $ 17.048 per tonnellata di anidride carbonica equivalente a $ 1.257.
I risultati rappresentano una significativa riduzione dei costi per la rimozione dell'anidride carbonica nell'acquacoltura di alghe; tuttavia, l'obiettivo di costo del settore per tali tecnologie è di circa $ 100 per tonnellata di anidride carbonica equivalente per essere economicamente sostenibile.
"Ciò significa che l'industria dovrà innovare al di là del modo in cui le aziende agricole vengono gestite ora se la rimozione dell'anidride carbonica delle macroalghe vuole essere economicamente sostenibile", afferma Adam St. Gelais, coautore dello studio e specialista dell'innovazione nell'acquacoltura presso l'Istituto di ricerca sull'acquacoltura UMaine . "Inoltre, e altrettanto importante per quanto riguarda il ridimensionamento, questo modello fornisce percorsi per ridurre i costi di produzione e le emissioni legate alla produzione per l'allevamento di alghe indipendentemente dal suo utilizzo finale. Le informazioni del modello possono essere applicate ora per aiutare i produttori ad aumentare la resa ed espandere i margini attraverso l'ottimizzazione mentre cercano di crescere."
Anche se non è possibile ottimizzare tutti i parametri delineati, gli scienziati hanno individuato sei passaggi che avranno il maggiore impatto sui costi di produzione, sul consumo di energia e sul monitoraggio nell'acquacoltura di alghe. In primo luogo, le aziende agricole dovrebbero avere la possibilità di trasferirsi in siti offshore più grandi e contigui al fine di utilizzare in modo più efficiente lo spazio oceanico e ridurre il rischio che gli agricoltori assumono quando prendono in affitto un'azienda di acquacoltura di alghe. Gli agricoltori dovrebbero anche automatizzare il processo di semina e raccolta, sfruttare l'allevamento selettivo per aumentare i raccolti e valutare il rapporto costo-beneficio delle colture vivaistiche di gametofiti rispetto alle spore, poiché sono meno costose e consentono un migliore allevamento selettivo.
"I nostri risultati sono in linea con molte delle esigenze di ricerca e sviluppo su cui l'industria dell'acquacoltura di alghe lavora da decenni. Penso che il vero valore del nostro approccio sia stato esaminare i modi in cui variabili come la resa, il consumo di energia all'interno del la progettazione di vivai e allevamenti ha un impatto sulla struttura dei costi degli allevamenti di alghe su scala relativamente ampia. Se questo settore continuerà ad espandersi, contribuendo alle catene di approvvigionamento per la rimozione di cibo o anidride carbonica, dovremo affrontare questi problemi", afferma Coleman .
Gli allevamenti di alghe nel Golfo del Maine possono anche decarbonizzare acquistando elettricità da fonti rinnovabili e impiegando materiali a basso impatto di gas serra con una lunga durata. Infine, devono sviluppare tecniche di monitoraggio accurate e a basso costo per la rimozione dell'anidride carbonica dagli oceani per ridurre l'incertezza del bilancio del carbonio.
"Il nostro team è entusiasta di continuare questo lavoro nei prossimi due anni e spera di accelerare l'allevamento di alghe lungo la curva dei costi della tecnologia. Ci siamo basati molto sulla nostra analisi iniziale per identificare le leve più efficaci che potremmo utilizzare per rispondere a pressanti domande di ricerca e sviluppo . Attraverso una combinazione di studi sul campo e di modellizzazione, speriamo di ridurre il rischio di progetti e tecnologie promettenti", afferma Coleman.
Lo studio è stato pubblicato nell'agosto 2022 in Frontiers of Marine Science . + Esplora ulteriormente
