Mikrolevät hyötykäytössä - Ravintoa ja eettistä energiantuotantoa

Transkriptio

1 Mikrolevät hyötykäytössä - Ravintoa ja eettistä Marika Tikka Ruoka ja Ympäristö Lahden yliopistokeskuksen yleisöluento, Fellmannia

2 Mikrolevät Monimuotoinen ryhmä mikroskooppisia organismeja Sekä suolaisen-, että makeanveden lajeja Osa lajeista kykenee liikkumaan Prokaryootteja ja Eukaryootteja Autotrofisia, heterotrofisia tai miksotrofisia CO2 Orgaaninen hiili Autotrofia Kuva: Elina Peltomaa Miksotrofia Heterotrofia

3 Levät perustuottajina -Hapellisen ilmakehän synty sinilevien ansiota!

4 Mitä Mikrolevät tarvitsevat kasvaakseen? -Valoenergia -Hiilidioksidi ja happi -Ravinteet, Vitamiinit ja Hivenaineet -Optimaalinen lämpötila ja ph - lajispesifisiä ominaisuuksia

5 Levien Viljely Energian varastointi: -Lipidit -Hiilihydraatit:Tärkkelys, sokerit -Proteiineja -vitamiineja -pigmenttejä Kuva: Kalle Valkonen Kuva: Nina Vuontisjärvi

6 Miten tuottaa haluttua tuotetta? Biologinen ohjaus kasvuoloja muokkaamalla Levän ollessa stressaantunut LIPIDEJÄ Pitkäketjuisten rasvahappojen lisääminen, esim. kylmyys -Myös geneettistä manipulointia

7 Levien sisältämät rasvahapot -Levien rasvahappoprofiili uniikki: Sisältävät runsaasti monityydyttymättömiä rasvahappoja (mm. omegat; EPA, DHA,GLA), jotka välttämättömiä muille eliöille Toisaalta runsaasti rasvahappoja, joiden rasvahappoketjun pituus soveltuva biodieselin tuotantoon Rasvahappoprofiilia mahdollisuus manipuloida kasvuoloja säätelemällä Toisaalta lajispesifistä

8 Levien hyödyntäminen Elintarviketeollisuus -Funktionaaliset elintarvikkeet -Lisäaineet -Emulgointiaineet -Sakeutusaineet Leväbiomassa -Makeiset REHU Biopolttoaineet: -Biodiesel -Bioetanoli -Metaani -Vety Pigmentit -Makeisissa, hilloissa, mehuissa jne. Kosmetiikassa (mm. voiteet, ihon kollageenin aktivointi, anti wrinkle, shamppoot) -Lääkkeissä Lääketeollisuudessa Kuva: Nina Vuontisjärvi

9 Ravintoa ja Terveysvaikutteisia elintarvikkeita: (Spirulina, Chlorella, Dunaliella, Haematococcus, Odontella jne ) Mikroleviä käytetty ravintona jo vuosikymmeniä ja useat kaupalliset yritykset myyvät leviä mm. Jauheina, puristeina ja kapseleina Spirulina: - WHO:n (World health organization) mukaan yksi erinomaisimmista SuperFoodeista - NASA:n mukaan ravitsemuksen kannalta erinomaista avaruusmatkoilla - Erinomainen proteiinien lähde (yli 60 %), terveysvaikutteisia rasvahappoja, Runsaasti B1 ja B12 Vitamiini

10 Mikrolevät ravintona Chlorella: Japanissa jo luvulla Proteiinit Hyödyllisiä aminohappoja B ryhmän vitamiinit Dunaliella: Β-karoteenit: Antioksidantti, joka toimii A vitamiinin esiasteena Viljellyn kalan värin kontrollointi (Kiina, Japani, Israel) Haematococcus: Astaxanthin: Eläinkokeet osoittavat suojaavan ihoa UV säteilyn haitoilta, syöpäsolujen kehittymiseltä ja tehostavan immuunisysteemin toimintaa. Runsaasti omega -3 rasvahappoa

11 Miksi bioenergiaa? Fossiilisten polttoaineiden rajallisuus Kasvihuonepäästöjen vähentäminen EU:n jäsenmaissa tavoitteena nostaa biopolttoaineiden osuus liikenteessä 10 %:n vuoteen 2020 mennessä Suomessa v liikenteen ja lämmityksen biopolttonesteiden osuus yhteensä 2 % (Lähde: Suomen tilastokeskus) Tavoite tuottaa kokonaisenergiasta 20 % uusiutuvilla v (Suomessa 38 %)

12 Bioenergian raaka-aineet? Bioetanoli: Vehnä, maissi, sokeriruoko ja juurikas, hakkuujäte Biodiesel: Rapsi, Rypsi, palmu / jäterasva Biokaasu: Mädättämällä eloperäistä materiaalia myös jätemateriaalia muista prosesseista

13 Eettisiä näkökulmia: Biodieseliä ravintokasveista? Biodiversiteetti uhattuna?

14 Levä vs. öljykasvit? LEVIEN ETUJA: Eivät vaadi suurta viljelypinta-alaa Pieniä lisääntyvät nopeasti Solujen öljypitoisuus voi nousta hyvin korkeaksi Hiilineutraalius

15 Leväpohjaisen energiantuotannon haasteita: Kallista Veden erottaminen biomassasta Öljyjen erottaminen Investointi Kasvatuksen vaatima energia

16 Voidaanko leviä viljellä kannattavasti Suomessa? Miksotrofiset levät käyttävät fotosynteesissä sitomansa epäorgaanisen hiilen ohella orgaanista hiiltä, mikä mahdollistaa kasvatuksen pienemmällä valointensiteetillä Voidaan kasvattaa myös alueilla, joissa luonnonvalon määrä vaihtelee vuodenaikaisrytmin mukaan Annual variation of radiation in Tampere

17 Jätevedet hyötykäyttöön! ALDIGA projekti: Projektissa tutkitaan jätevesien hyödyntämistä biodieselin ja biokaasun tuotossa Perusajatuksena mahdollistaa tuotanto myös pohjoisilla alueilla Lahdessa Kujalan kompostointi laitoksen yhteyteen mahdollisesti perustettavasta leväkasvattamosta tehty ympäristövaikutustenarviointi (YVA) Mahdollisuus hyödyntää kompostointilaitoksen jätevesiä, hukkalämpöä ja syntyvää hiilidioksidia miksotrofisten levien kasvatuksessa Suljettusysteemi, jossa tarvittava energia saadaan hukkatuotteista

18 Kiitos mielenkiinnostanne! Lähteet: Chacon-Lee, T.L. & Gonzales-Marino, G.E. 2010: Microalgae for healthy foods Possibilities and challenges. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. Varfolomeev, S.D. & Wasserman, L.A. 2011: Microalgae as Source of biofuel, food, fodder and medicines. Applied Biochemistry and Microbiology. Spolaore, P., Joannis-Cassan, C., Duran, E. & Isambert, A. 2006: Commercial applications of microalgae. Journal of Bioscience and Bioengineering. ALDIGA: Algae from Waste for Combined Biodiesel and Biogas Production Työryhmä: Martin Romantschuk, Anne Ojala, Kalle Valkonen, Marika Tikka Yhteistyötahoina: VTT, SYKE, HAMK, LAMK Kuva: Elina Peltomaa