Ocean for Future

Ultima Clock Widget

  • :
  • :

che tempo che fa

Per sapere che tempo fa

Per sapere che tempo fa clicca sull'immagine
dati costantemente aggiornati

OCEAN4FUTURE

La conoscenza ti rende libero

su Amazon puoi trovare molti libri sulla storia del mare (ma non solo) e sulla sua cultura :) clicca sull'immagine ed entra in un nuovo mondo :)

i 100 libri da non perdere

NO PLASTIC AT SEA

NO PLASTIC AT SEA

Petizione OCEAN4FUTURE

Titolo : Impariamo a ridurre le plastiche in mare

Salve a tutti. Noi crediamo che l'educazione ambientale in tutte le scuole di ogni ordine e grado sia un processo irrinunciabile e che l'esempio valga più di mille parole. Siamo arrivati a oltre 4000 firme ma continuiamo a raccoglierle con la speranza che la classe politica al di là delle promesse comprenda realmente l'emergenza che viviamo, ed agisca,speriamo, con maggiore coscienza
seguite il LINK per firmare la petizione

Ultimi articoli

  Address: OCEAN4FUTURE

Geo-engineering, microalghe marine e stabilizzazione del clima nel 21st secolo di Charles H. Greene et alii. parte II

Reading Time: 9 minutes

.
livello medio
..
ARGOMENTO: EMERGENZE CLIMATICHE
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: NA
parole chiave: geoingegneria

 

libera traduzione – per lo studio originale in lingua inglese seguite il seguente link: Original article published 21 March 2017 – DOI: 10.1002/2016EF000486 

The Marine Microalgae Option
A differenza dei sistemi tradizionali BECCS, basati sulla produzione di piante terrestri, la produzione su larga scala di microalghe marine da impianti industriali a terra presenta alcune interessanti alternative [Huntley et al., 2015; Dipartimento di Energia (DOE), 2016a; Efroymson et al., 2016].

Algaesmall

La produzione di bioenergia da micro alghe marine può avere effetti positivi sul clima e sulla sicurezza alimentare evitando molte delle conseguenze negative ambientali associate a BECCS basati su piante terrestri [Lenton, 2014; Walsh et al., 2015, 2016; Greene et al., 2016]. Poiché le micro alghe presentano tassi di produzione primari tipicamente di un ordine di grandezza superiore a quello delle piante terrestri più produttive [Huntley e Redalje, 2007], esse possono produrre una quantità equivalente di bioenergia e / o cibo in meno di un decimo della superficie del terreno.

algaeSemplificando i numeri di produzione da strutture di coltivazione a scala dimostrativa, Greene et al. [2016] hanno dimostrato che l’attuale domanda di combustibile liquido americano può essere soddisfatta da micro alghe in crescita in una zona di dimensione minore della metà del Texas (~ 392.000 km2), mentre l’attuale domanda di combustibile liquido globale può essere soddisfatta in un’area leggermente inferiore a tre volte (~1,92 milioni di km2). La coproduzione di proteine ​​nei prodotti nutrizionali algali per alimentazione animale e acqua nonché il consumo diretto umano è altrettanto sostanziale.

Dagli stessi ~1,92 milioni di km2, necessari per soddisfare l’attuale domanda di combustibile liquido globale, possono essere coprodotti 2,4 gigatoni di proteine ​​[Greene et al., 2016]. Ciò corrisponde a circa 10 volte la produzione mondiale totale di proteine ​​di soia [Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura (UNFAO), 2016].

algae bioOltre al potenziale significato dal punto di vista nutrizionale per la sicurezza alimentare globale, i biocarburanti microalgici diventeranno competitivi ai combustibili fossili [Beal et al., 2015; Gerber et al., 2016]. La produttività della biomassa a secco di 23 g / m2 / giorno, la coproduzione di acqua può portare il costo del bio crude al di sotto del target di ricerca a breve termine del Dipartimento dell’Energia americano di cinque dollari americani al gallone equivalente (GGE) [Gerber et al., 2016]. Gli scenari target, che riducono questo costo a meno di $ 3 per GGE, sono previsti per le tecnologie entro il 2022 [Dipartimento di Energia (DOE), 2016c]. La produzione su vasta scala di bioenergia e / o cibo da zero micro alghe marine può anche evitare molte delle conseguenze negative dell’ambiente associate ad una espansione dell’agricoltura terrestre [Greene et al., 2016].

algae_main

In primo luogo, riducendo notevolmente i requisiti globali in materia di terra, la produzione di microalghe marine può essere limitata a terre non coltivabili, evitando così i conflitti con la produzione di prodotti alimentari agricoli. In secondo luogo, poiché le microalghe marine possono essere molto efficienti nel loro uso di sostanze nutritive, si possono evitare problemi connessi con il deflusso dei fertilizzanti e la successiva eutrofizzazione degli ecosistemi d’acqua dolce e marina.

biofuel pondsInfine, perché la produzione di micro alghe marine non richiede acqua dolce, non deve competere con l’agricoltura o con altri utenti per questa preziosa risorsa, spesso scarsa negli ambienti subtropicali aridi più adatti a questo settore. Nel contesto della mitigazione del cambiamento climatico, la produzione di biocarburanti da micro alghe marine può fornire un importante cuneo di stabilizzazione [Pacala e Socolow, 2004] per ridurre la dipendenza della società dai combustibili fossili. Anche presumendo una transizione verso fonti rinnovabili di elettricità e l’elettrificazione dei veicoli leggeri entro la metà del secolo [Coalizione elettrificazione 2010], sarà ancora necessario combustibile derivato dagli idrocarburi per alimentare veicoli pesanti, trasporti e aviazione nel settore dei trasporti.

Sebbene sia possibile produrre su vasta scala biocarburanti neutri al carbonio dalle microalghe sarà necessario che:

(1) l’elettricità utilizzata nei processi a monte e a valle sia fornita da fonti rinnovabili [Beal et al., 2015];

(2) sono stati sviluppati nuovi metodi per fornire la CO2 necessaria direttamente dall’atmosfera;

(3) i due precedenti requisiti possono essere raggiunti a costi ragionevoli (cfr. Sezione 5).

Una volta sviluppati tali metodi per produrre biocarburanti neutri al carbonio, potranno essere modificati per ottenere emissioni negative attraverso la produzione di prodotti biopetrolici a lungo termine.

algae6

Utilizzando biofuel a base di microalghe come materia prima per la sintesi di molti prodotti chimici ampiamente utilizzati, quali le materie plastiche [Zeller et al., 2013; Otto et al., 2015], l’industria potrà realizzare emissioni negative e nello stesso tempo generare entrate. A differenza dello stoccaggio geologico di CO2 catturato, l’uso di queste materie plastiche e di altri prodotti biopetrolici nei progetti di costruzione su scala globale potrebbe fornire un metodo più sicuro e economicamente vantaggioso per sequestrare grandi quantità di carbonio per lunghi periodi di tempo [Greene et al., 2010b, 2016].

Oltre al ruolo diretto che possono svolgere nel mitigare e potenzialmente invertire gli effetti delle emissioni di CO2 fossili, le microalghe marine possono svolgere un ruolo altrettanto importante ma indiretto nella mitigazione del clima. Come accennato in precedenza, le micro alghe presentano livelli di produzione primaria molto più elevati rispetto a quelli terrestri, riducendo notevolmente la superficie del suolo necessaria per produrre una quantità equivalente di bioenergia e / o cibo. Sostituendo la coltivazione di microalghe marine per le pratiche agricole tradizionali, si possono ottenere importanti emissioni di CO2 e risparmi di acqua [Walsh et al., 2015, 2016].

Infatti, ragionando su scala globale, la riduzione delle emissioni, derivante dallo spostamento dell’agricoltura convenzionale, potrà superare i vantaggi dei biocarburanti microalgici nel raggiungimento degli obiettivi di stabilizzazione del clima [Walsh et al., 2015, 2016].

Sfide future

CO2-removal-featured-image

immagine pittorica di filtri per la rimozione locale delle emissioni di CO2

Il concetto di coltivazione di micro alghe marine per la bioenergia, la sicurezza alimentare e la stabilizzazione del clima è molto attraente. Tuttavia, per poter avere successo, l’energia solare, l’energia elettrica, la CO2 e le sostanze nutritive devono essere fornite in modo da essere favorevoli con la valutazione del ciclo di vita (LCA), l’analisi tecnica (TEA) ed una valutazione integrata di valutazione [Es. Sills et al., 2013; Beal et al., 2015; Gerber et al., 2016; Walsh ed altri, 2016]. Alti livelli di radiazioni foto sinteticamente attive sono necessarie per ottenere i tassi di produzione primaria necessari per le operazioni redditizie e questo pone vincoli geografici per la collocazione dei potenziali impianti di produzione. In una valutazione globale, Moody et al. [2014], ha rivelato che le regioni subtropicali aride del mondo sono particolarmente attraenti.

Per le micro alghe marine, le aree costiere dell’Australia, del Brasile, dell’India, del Messico, del Medio Oriente, del Nord Africa Sahariane e dell’Africa meridionale sembrano le più promettenti [Moody et al., 2014, figura 1]. L’elettricità necessaria per alimentare i processi produttivi a monte ed a valle rappresenta una gran parte delle spese operative necessarie [Beal et al., 2015]. Data la necessità  di radiazioni solari per ottenere elevati tassi di produzione primaria dalle microalghe, le tecnologie solari concentrate e fotovoltaiche offrono opzioni energetiche rinnovabili per la generazione dell’energia elettrica necessaria.

L’energia eolica può anche fornire un’efficiente fonte rinnovabile di energia elettrica [Beal et al., 2015]. Da una prospettiva LCA, la limitata penetrazione delle fonti energetiche rinnovabili nell’attuale generazione di energia su larga scala rende l’elettricità dalla rete meno attraente in molte località. Tuttavia, la scalabilità dell’energia solare ed eolica può renderli favorevoli per la generazione locale di elettricità localizzata, in particolare nelle regioni considerate più attraenti per la produzione di microalghe marina su larga scala. La produzione di microalghe marine richiede anche una maggiore disponibilità di CO2 per ottenere elevati tassi di produzione primaria anche se sviluppati in sistemi aperti esposti a CO2 atmosferica. Ciò è dovuto al fatto che il flusso di CO2 attraverso l’interfaccia acqua-aria è tipicamente limitato in base alle diluizioni, concentrazioni ambientali di questo gas nell’atmosfera.

imagesAttualmente, le proiezioni di coltivazione microalghe ridotte si basano su fonti industriali esterne di CO2 [Dipartimento di Energia (DOE), 2016b]. Questo crea due vincoli principali per l’eventuale commercializzazione. Innanzitutto la maggior parte delle fonti industriali di CO2 sono alimentate dai combustibili fossili per cui i biocarburanti che vengono prodotti libererebbero carbonio derivato dai fossili quando bruciati e quindi non sarebbero veramente neutri al carbonio. In secondo luogo, il costo del trasporto del gas CO2 da fonti esterne e industriali diventa proibitivo a distanze maggiori di 10 km. In uno studio dettagliato di progettazione ingegneristica, condotto da Royal Dutch Shell, è stato stabilito che i costi combinati di trasporto di CO2 e di acqua marina hanno gravemente limitato il numero di siti potenziali in tutto il mondo che potrebbero ospitare la produzione su larga scala di microalghe marine. Entrambi i vincoli possono essere superati se la CO2 necessaria potesse essere catturata dall’atmosfera direttamente nel sito di coltivazione con un costo ragionevole. Una soluzione sarebbe quella di dispiegare un sistema di assorbimento DAC e poi catturare la CO2 nei bioreattori negli stagni aperti utilizzati per la coltivazione [Greene et al., 2016]. Per essere attraente, da un punto di visto economico, la CO2 dovrebbe essere fornita ad un costo minore  ai $ 100 / ton. Per essere attraente da una prospettiva LCA, la potenza elettrica per la cattura della CO2 dovrebbe essere fornita da una fonte di energia rinnovabile locale (ad esempio fotovoltaica). Un’altra soluzione consisterebbe nella valorizzazione dell’efficienza del trasferimento di gas di CO2 attraverso l’interfaccia acqua-acqua di stagni aperti attraverso lo sviluppo di nuovi approcci idromeccanici [Greene et al., 2016].

Attualmente, gli scienziati e gli ingegneri della Cornell University stanno esplorando la fattibilità di aumentare il gradiente  attraverso questa interfaccia riducendo lo spessore del bordo di concentrazione [Citerone, 2016].

Il concetto base coinvolge “il sintonizzarsi” del flusso dello stagno in modo da indurre instabilità nel flusso e l’assottigliamento del limite di concentrazione. Sfruttando la più elevata efficienza di trasferimento di CO2 e la grande superficie degli stagni per lo scambio di gas, tutta la CO2 necessaria per la coltivazione, almeno negli stagni aperti, potrebbe essere teoricamente fornita con mezzi idromeccanici. Ancora una volta, i requisiti di potenza per il potenziamento idromeccanico dovrebbero essere economici e preferibilmente forniti in loco da una fonte di energia rinnovabile.

In sintesi, se fornito da un sistema DAC o da un potenziamento idromeccanico, la cattura di CO2 direttamente dall’atmosfera sul posto aumenterebbe notevolmente il numero di siti produttivi potenziali in tutto il mondo.

Un’altra importante sfida alla produzione industriale su larga scala di micro alghe marine è la sua domanda relativamente elevata per sostanze nutritive, in particolare di fosforo [Lenton, 2014; Walsh ed altri, 2016]. Le richieste agricole attuali per il fosforo sono insostenibili e la sicurezza alimentare globale è già a rischio per questo secolo, a meno che l’Uomo non venga reso più efficace nel suo utilizzo di fertilizzanti e nel riciclaggio di sostanze nutritive dagli acque di scarico [Canter et al., 2015]. Fortunatamente, la coltivazione di micro alghe marine può essere altamente efficiente nel suo uso di nutrienti, perdendo solo quelli che vengono effettivamente raccolti nei prodotti desiderati. Inoltre, le micro alghe possono fornire la base per i sistemi di trattamento delle acque reflue efficienti [Mu et al., 2014]. Pertanto è essenziale, per trovare una soluzione a lungo termine al problema del fosforo, l’integrazione di sistemi di trattamento delle acque reflue a base di micro alga ed un efficiente riciclaggio dei nutrienti.

In conclusione, la produzione industriale su larga scala di micro alghe marine può svolgere un ruolo multi disciplinare per aiutare la società a raggiungere gli obiettivi di stabilizzazione del clima concordati al COP21 di Parigi. Investimenti significativi per la ricerca e lo sviluppo saranno essenziali nel prossimo decennio per migliorare la bioenergia e la produzione di alimenti, riducendo contemporaneamente l’uso del suolo e le emissioni di CO2. I rigorosi studi LCA, TEA e IAM devono guidare gli sforzi futuri per ridurre gli impatti ambientali e i costi finanziari associati [Dipartimento dell’Energia (DOE), 2016c].

Con lo sviluppo di queste tecnologie a livello globale, le prospettive per raggiungere gli obiettivi di stabilizzazione del clima COP21 potranno migliorare, raggiungendo contemporaneamente una sicurezza energetica ed alimentare.

Ringraziamenti
Tutti i coautori di questo articolo sono attualmente membri del team di progettazione di MAGIC (Marine Algae Industrialization Consortium), sostenuto da una borsa di studio presso la Duke University presso il Dipartimento per l’energia americana (DE-EE0007091). Il team di progettazione ha precedentemente partecipato al consorzio di biocarburanti Cornell Marine Algae, sostenuto da sovvenzioni del Dipartimento per l’Energia degli Stati Uniti (DE-EE0003371) e del Dipartimento dell’Agricoltura Usa (2011-10006-30361). Il supporto per MJW è stato fornito dalla National Biomedical Research Foundation.

Original article published 21 March 2017 – DOI: 10.1002/2016EF000486 

.

Una sorpresa per te su Amazon Music unlimited   Scopri i vantaggi di Amazon Prime

 

Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l’autore o rimuoverle, può scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell’articolo
,

PAGINA PRINCIPALE
.

PARTE I
PARTE II

print
(Visited 62 times, 1 visits today)
Share

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Legenda

Legenda

livello elementare articoli per tutti

livello medio articoli che richiedono conoscenze avanzate

livello difficile articoli specialistici

Traduzione

La traduzione dei testi è fornita da Google translator in 42 lingue diverse. Non si assumono responsabilità sulla qualità della traduzione

La riproduzione, anche parziale, a fini di lucro, e la pubblicazione per qualunque utilizzo degli articoli e delle immagini pubblicate è sempre soggetta ad autorizzazione da parte dell’autore degli stessi che può essere contattato tramite la seguente email: infoocean4future@gmail.com


If You Save the Ocean
You Save Your Future

OCEAN4FUTURE

Salve a tutti. Permettetemi di presentare in breve questo sito. OCEAN4FUTURE è un portale, non giornalistico, che pubblica articoli e post di professionisti e accademici che hanno aderito ad un progetto molto ambizioso: condividere la cultura del mare in tutte le sue forme per farne comprendere la sua importanza.

Affrontiamo ogni giorno tematiche diverse che vanno dalla storia alle scienze, dalla letteratura alle arti.
Gli articoli e post pubblicati rappresentano l’opinione dei nostri autori e autrici (non necessariamente quella della nostra redazione), sempre nel pieno rispetto della libertà di opinione di tutti.
La redazione, al momento della ricezione degli stessi, si riserva di NON pubblicare eventuale materiale ritenuto da un punto di vista qualitativo non adeguato e/o non in linea per gli scopi del portale. Grazie di continuare a seguirci e condividere i nostri articoli sulla rete.

Andrea Mucedola
Direttore OCEAN4FUTURE

Chi c'é online

13 visitatori online

Ricerca multipla

Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Filter by Categories
Archeologia
Associazioni per la cultura del mare
Astronomia e Astrofisica
Biologia
Cartografia e nautica
Chi siamo
Climatologia
Conoscere il mare
Didattica
Didattica a distanza
disclaimer
Ecologia
Emergenze ambientali
Fotografia
Geologia
geopolitica
Gli uomini dei record
I protagonisti del mare
Il mondo della vela
L'immersione scientifica
La pesca
La pirateria
La subacquea ricreativa
Lavoro subacqueo - OTS
Le plastiche
Letteratura del mare
Malacologia
Marina mercantile
Marine militari
Materiali
Medicina
Medicina subacquea
Meteorologia e stato del mare
nautica e navigazione
Normative
Ocean for future
OCEANO
Oceanografia
per conoscerci
Personaggi
Pesca non compatibile
Programmi
Prove
Recensioni
Reportage
SAVE THE OCEAN BY OCEANDIVER campaign 4th edition
Scienze del mare
Sicurezza marittima
Storia della subacquea
Storia della Terra
Storia Navale
Storia navale del Medioevo (post 476 d.C. - 1492)
Storia Navale dell'età antica (3.000 a.C. - 476 d.C,)
Storia navale dell'età moderna (post 1492 - oggi)
Storia navale della prima guerra mondiale (1914-1918)
Storia navale della seconda guerra mondiale (1939 - 1945)
Storia navale Romana
Subacquea
Subacquei militari
Sviluppi della scienza
Sviluppo compatibile
Tecnica
Uomini di mare
Video
Wellness - Benessere

I più letti di oggi

 i nodi fondamentali

I nodi fanno parte della cultura dei marinai ... su Amazon puoi trovare molti libri sul mare e sulla sua cultura :) clicca sull'immagine ed entra in un nuovo mondo :)

Follow me on Twitter – Seguimi su Twitter

Tutela della privacy – Quello che dovete sapere

> Per contatti di collaborazione inviate la vostra richiesta a infoocean4future@gmail.com specificando la vostra area di interesse
Share
Translate »