4/2012

Ratkeaako energian raaka-ainepula mikrolevillä?

Aino-Maija Lakaniemi

Moni asia on ratkaistava ennen kuin mikrolevien käyttö energiaraaka-aineena
on kaupallisesti kannattavaa. Aino-Maija Lakaniemi arvioi, että se päivä koittaa
5 - 10 vuoden kuluttua. "Tutkimus löytää luonnosta useita ratkaisuja energiapulaan,"
hän uskoo.

Chlorella vulgaris ja Dunaliella tertiolecta, oikeat voimanpesät! Molemmista voidaan tuottaa vetyä, metaania, biosähköä, butanolia ja biodieseliä. Kyseessä ovat luonnon omat energialähteet, mikrolevät.

Mikrolevien käyttö varsinkin biodieselin raaka-aineena kiistellyn palmuöljyn sijaan on noussut kuumaksi tutkimusaiheeksi maailmalla. Esimerkiksi Yhdysvalloissa hallitus tukee niiden tutkimusta voimakkaasti.

– USA:ssa mikrolevätutkimus on poikinut runsaasti spin off -yrityksiä. Tiedetään, että jotkut niistä ovat jo tehneet sopimuksia mikrolevädieselin toimittamisesta Yhdysvaltain laivastolle. Leväpohjaisen dieselin kaupallinen läpimurto on siten hyvin lähellä, kertoo tutkijatohtori Aino-Maija Lakaniemi TTY:n kemian ja biotekniikan laitokselta.

Mainettaan monipuolisempia

Lakaniemi tutki viime keväänä valmistuneessa väitöskirjassaan mikrolevien kasvatusta. Hän osoitti, että mikrolevämassa soveltuu biopolttoaineiden raaka-aineeksi luultua monipuolisemmin. TTY:llä kasvatetusta levämassasta tuotettiin vetyä, metaania, biosähköä ja butanolia.

– Mikrolevät ovat monipuolisia energialähteitä. Esimerkiksi kun tuotimme levämassasta sähköä mikrobipolttokennoissa, saimme sivutuotteena butanolia.

Myös levien rasva-ainepitoisuuksia tutkittiin. Mitä enemmän levälaji sisältää rasvaa, sitä paremmin se soveltuu biodieselin raaka-aineeksi.

– Kasvatusoloillakin on merkitystä, sillä levien rasvapitoisuutta voidaan lisätä säätelemällä typen ja hiilidioksidin määrää kasvatusliuoksessa, Lakaniemi selvittää.

Bakteerit avuksi kasvatuksessa

Lakaniemi vertaili kahta levälajia, makean veden Chlorella vulgarista ja suolaisen veden Dunaliella tertiolectaa. Niitä kasvatettiin fotobioreaktoreissa, 20 litran vetoisissa läpinäkyvissä pusseissa, joihin johdettiin hiilidioksidia. Elämä ylläpitävän auringon virkaa toimittivat pussin yhdellä sivulla loimottaneet lamput.

– Yleensä kasvatusliuos steriloidaan bakteerien poistamiseksi, sillä levät ja bakteerit kilpailevat samoista ravinteista. Koska sterilointi on erittäin kallista, tutkimme, mitä bakteereja leväkasvatuksista löytyy. Tavoitteena on myöhemmin selvittää, voisivatko jotkut bakteerit olla jopa hyödyksi kasvatuksessa.

Vertailu osoitti, että eri levälajien kanssa viihtyvät erilaiset bakteerit. Maailmalla tutkijat ovat todenneet, että jotkut bakteerit voivat jopa tukea levien kasvua esimerkiksi kuluttamalla liiallisen hapen pois kasvatusoloista.

KUKA: Aino-Maija Lakaniemi

  • 29-vuotias tutkijatohtori TTY:n kemian ja biotekniikan laitoksella
  • Diplomi-insinööri 2007, tekniikan tohtori 2012, TTY
  • "Olen oikealla alalla. Minussa elää pieni maailmanparantaja."
  • Tällä hetkellä mukana biokaivosprojektissa, jossa tuotetaan energiaa mikrobipolttokennojen avulla ja kerätään talteen metalleja kaivosjätevesistä.

Energiaa jätevedestä?

Mikrolevien massatuotanto on vielä kallista ja vaativaa. Aasiassa kaupallisesti kannattavia isoja leväviljelmiä on, mutta niissä leviä kasvatetaan ravintolisiksi.

– Suomen leveysasteilla pelkkään auringon valoon perustuva allasviljely ulkosalla ei ole mahdollista, mutta meillä voisi olla mahdollista kasvattaa leviä jätevedessä.

– Levät tarvitsevat kasvaakseen valtavat määrät fosforia ja typpeä, juuri niitä aineita, jotka rehevöittävät vesistöjämme. Pitäisi löytää likaisessa vedessä ja matalassa lämpötilassa viihtyvä levälaji. Mikä olisi hienompaa kuin saada sekä halpaa raaka-ainetta että entistä puhtaampaa vettä laskettavaksi takaisin luontoon.

Kiehtovat mikrolevät

Aino-Maija Lakaniemi innostui mikrolevätutkimuksesta viitisen vuotta sitten.

– Laitoksella tehtiin pieni alan projekti ja samoihin aikoihin otimme vastaan vierailevan professorin Olli Tuovisen Ohion osavaltion yliopistosta USA:sta. Mietimme yhdessä uusia tutkimusavauksia ja päädyimme mikroleviin.

– Mikrolevät ovat elämän lähteitä. Evoluutioteorian mukaan sinilevinä paremmin tunnetut syanobakteerit olivat maapallon ensimmäisiä yhteyttäviä eliöitä.

 

Teksti: Päivi Eskelinen
Kuvat: Petri Laitinen

Kerro kaverille
Virraton logiikkapiiri?
Virraton logiikkapiiri?
4/2012
Virraton logiikkapiiri?
Aurinko lämmittää veden ja lattian
Aurinko lämmittää veden ja lattian
4/2012
Aurinko lämmittää veden ja lattian
Sähköä ilmasta
Sähköä ilmasta
4/2012
Sähköä ilmasta
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
4/2012
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
4/2012
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
4/2012
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
4/2012
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
4/2012
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
4/2012
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
Hyvää Joulua!
Hyvää Joulua!
4/2012
Hyvää Joulua!

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi