10 niezwykłych zastosowań glonów – od paliwa po podpaski
Nikogo już dziś nie dziwi, że glony reklamowane są jako pożywienie przyszłości, które ma pomóc zredukować problem głodu na świecie. Bogate w białko i substancje odżywcze algi od wieków są elementem diety azjatyckiej, a od dobrych kilku dekad goszczą w sklepach ze zdrową żywnością pod postacią suplementów takich jak spirulina. Zastosowania glonów stale się jednak rozszerzają, rewolucjonizując kolejne gałęzie przemysłu.
Pozyskiwane z glonów karagen i algina to powszechnie stosowane dodatki do żywności, które dbają o prawidłową konsystencję naszych ulubionych wyrobów mlecznych. W 2019 r. słodkowodne algi wysłano też na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), gdzie dbają o produkcję tlenu dla przebywających w niej astronautów. Wiele mikroalg, łącznie ze wspomnianą już wyżej spiruliną, znajduje zastosowanie w produkcji kosmetyków nawilżających i odmładzających skórę. Ten niezwykły potencjał glonów wydaje się nie mieć granic.
Oto 10 innowacyjnych zastosowań glonów, o których warto wiedzieć…
Naturalny nawóz
Masowe stosowanie nawozów sztucznych jest poważnym problemem ekologicznym, negatywnie wpływającym na jakość gleby i wód powierzchniowych, jak również zawartość gazów cieplarnianych w atmosferze. W poszukiwaniu nawozów naturalnych, które dałyby podobną efektywność bez skutków ubocznych, naukowcy zwrócili się w kierunku zielonych mikroalg, które potrafią skutecznie wiązać azot w ziemi. Największy potencjał w tym zakresie wykazują gatunki Acutodesmus dimorphus, Spirulina platensis, Chlorella vulgaris, Scenedesmus dimorphus oraz Anabaena azolla, ale lista ta nie jest zamknięta. Z wstępnych badań wynika, że nawozy na bazie glonów są w stanie wyraźnie poprawić parametry piaszczystego i gliniastego podłoża, łącznie z przywracaniem odpowiedniego poziomu pH oraz proporcji węgla do azotu.
Spirulina to ekstrakt z glonów, który może zastąpić nawozy sztuczne w uprawie, fot. duskbabe/envato
Biopaliwo przyszłości
Wiele gatunków mikroglonów cechuje się wysoką zawartością tłuszczów, które można łatwo wyizolować i wykorzystać do produkcji biodiesla. Dodatkowo, glony potrafią też przetwarzać ogromne ilości cukrów, co sprawia, że są idealnym kandydatem do produkcji bioetanolu. To o tyle istotne, że w przeciwieństwie do roślin dziś wykorzystywanych w przemyśle paliwowym, uprawa alg nie stanowi konkurencji dla produkcji żywności, gdyż nie wykorzystuje dużych obszarów gruntów. Algi hoduje się w specjalnych industrialnych zbiornikach lub na nieużytkach ze źródłami wody. Wyzwaniem dla przyszłości jest taka genetyczna modyfikacji zielonych glonów, aby dało się z nich uzyskać paliwo najwyższej jakości – jego wykorzystanie w samolotach mogłoby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych o nawet 80%!
Algi na biopaliwo hoduje się w laboratoriach nie zajmując niepotrzebnie pól uprawnych, fot. ckstockphoto/envato
Zielone tworzywa sztuczne
Glony posiadają naturalną zdolność do produkcji polimerów, które mogą być wykorzystane do dalszej produkcji… bioplastiku. Mowa w szczególności o związkach należących do grupy polihydroksyalkanianów (PHA) oraz polihydroksymaślanu (PHB), których fizyczne właściwości dorównują, a nawet przewyższają materiały takie jak poliestr. Z glonów pozyskuje się również skrobię, która wykorzystywana jest jako wypełniacz lub termoplastyczny dodatek do bioplastiku.
Polimery z alg są już badane m.in. pod kątem produkcji butów do biegania, których komfort zależy od elastyczności pianki wykorzystanej w podeszwie. Przeprowadzone dotąd badania dowiodły, że wykorzystanie proszku z glonów w tradycyjnej matrycy żywicznej zwiększa odporność i sprężystość pianki, pozwalając właścicielowi przebiec więcej kilometrów.
Ekstrakt z glonów wykorzystany być może do produkcji wygodniejszych i trwalszych butów do biegania, fot. Lazy_Bear/envato
Barwniki przyjazne środowisku
Do odżywiania i oddychania glony wykorzystują proces fotosyntezy, do którego niezbędna jest energia słoneczna. Jej absorbcję umożliwiają naturalne pigmenty – należą do nich nie tylko chlorofile, ale także karotenoidy, ksantofile oraz fykobyliny. Ich różnorodność jest ogromna, czemu glony zawdzięczają swoją różnobarwność, odmieniając się przez różne odcienie zieleni, czerwieni i brązu. Pigmenty te dodatkowo posiadają właściwości przeciwutleniające, przeciwzapalne i przeciwnowotworowe, co sprawia, że są szczególnie pożądane w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.
Barwniki pozyskiwane z glonów pozwalają zredukować wykorzystanie niebezpiecznych dla zdrowia i środowiska barwników chemicznych. Co więcej, ułatwiają one proces recyklingu papieru, gdyż rozkładają się znacznie łatwiej niż chemiczne tusze.
Czerwone glony są cennym źródłem naturalnych barwników, fot. Yakov_Oskanov/envato
Ochrona przed zanieczyszczeniem środowiska
Ekologiczny potencjał glonów ma znacznie szerszy zakres. Według naukowców z Houston mogą one pomóc światu zbliżyć się do ambitnego celu zera emisji. Poszczególne gatunki posiadają zdolność do wychwytywania dwutlenku węgla z powietrza i absorbowania go, stając się tym samym atrakcyjnym surowcem do dalszego przetwórstwa. W Paryżu zainstalowano już prototypowe studnie wypełnione glonami, które mają pełnić funkcję pochłaniaczy CO2.
Martwa biomasa z glonów okazuje się też bardzo skuteczna w zakresie absorpcji metali ciężkich. Słodkowodne algi z rodzaju Chlorophyta stosowane są natomiast w oczyszczalniach ścieków do eliminowania z wody toksyn i związków nieorganicznych. Enzymy wytwarzane przez mikroglony wydają się być zdolne do degradacji plastiku, co może okazać się przełomem w technologii recyklingu.
Enzymy z glonów mogą pomóc w rozkładzie plastiku, fot. seventyfourimages/envato
Ekologiczna pasza
Wszystko wskazuje na to, że glony pomogą wyżywić nie tylko ludzkość, ale również nasze zwierzęta hodowlane. Zapotrzebowanie na wysokiej jakości paszę dla bydła, trzody chlewnej, drobiu i ryb zwiększa obciążenie ekosystemów i rolnictwa zagrażając celom zrównoważonego rozwoju. Mikroalgi są tymczasem bogate w białko, węglowodany, tłuszcze i witaminy stanowiąc ciekawą alternatywę dla tradycyjnych pasz zielnych czy rybiej mączki. Ich spożycie może wręcz sprzyjać zdrowiu zwierząt dzięki działaniu prebiotycznemu. Czerwone algi Asparagopsis taxiformis dodawane do paszy krów pozwalają natomiast zredukować emisję metanu o nawet 80%, co może mieć ogromne znaczenie dla ograniczania wpływu rolnictwa na zmianę klimatu.
Pasza z dodatkiem alg zmniejsza ilość metanu emitowanego przez krowy, fot. AveCalvar/envato
Zielone baterie
Postęp technologiczny już wkrótce może umożliwić wykorzystanie glonów do produkcji bardziej zielonych baterii litowo-jonowych. Rozważa się zastosowanie produkcyjnego potencjału alg do wytwarzania anod, elektrolitów oraz separatorów. W szczególności chodzi o pozyskiwanie takich surowców jak biopolimery, związki węglowe czy biokrzemionka, jak również innych materiałów o unikalnej nanostrukturze. Pierwsze doświadczenia w tym temacie wskazują, że materiały pozyskane z glonów odznaczają się elektrochemiczną i cieplną stabilnością oraz porowatością umożliwiającą magazynowanie większych ilości energii przy tej samej objętości baterii.
Algi będą wykorzystywane do produkcji przyjaznych środowisku baterii, fot. varyapigu/envato
Ochrona przed zarazkami
Antybakteryjne właściwości wielu gatunków glonów są już rozważne w kontekście opracowywania nowych form dezynfekcji szpitali i placówek opieki zdrowotnej. Dzięki zaawansowanej technologii możliwe będzie wbudowywanie cząsteczek pozyskanych z alg w żywice, włókna i inne materiały, które w rezultacie będą bardziej odporne na kolonizację przez szkodliwe drobnoustroje. Wynalazek ten może zrewolucjonizować chirurgię i inne dziedziny medycyny. Obiecująco wyglądają również wstępne wyniki badań nad przeciwwirusowym potencjałem glonów – związki pozyskane z zielonych, czerwonych i brązowych alg mogą pomóc zwalczać koronawirusy.
Glony mogą być wykorzystywane do zwalczania bakterii i wirusów, m.in. na salach operacyjnych, fot. monkeybusiness/envato
Alternatywne omega 3
Suplementy z glonów oferowane są już od wielu lat. Nowością na rynku są jednak preparaty omega 3 na bazie alg, które obiecują wysoką jakość kwasów tłuszczowych oraz przyjazność dla środowiska. Większość z dostępnych dziś suplementów omega 3 pozyskiwana jest z oleju rybnego lub oleju z krylu, co wiąże się oczywiście z zakłócaniem naturalnych ekosystemów morskich. Nienasycone kwasy tłuszczowe z glonów, bogate w DHA i EPA, nie stanowią zagrożenia dla zasobów przyrodniczych, a w badaniach wykazują wyjątkowo wysoką przyswajalność.
Fot. microgen/envato
Innowacyjne podpaski
Absolutną nowością dowodzącą wszechstronności zastosowań glonów są opracowane przez naukowców z Virginii w USA biomateriały absorpcyjne na bazie alginianu. Przeznaczone do wykorzystania w produktach higienicznych skierowanych do kobiet oferują lepszą chłonność i pojemność, zapewniając komfort w okresie menstruacji. Co więcej, są całkowicie biodegradowalne, redukując znacząco obciążenie, jakim są tony podpasek i tamponów kończące co miesiąc na wysypiskach śmieci.
Alginian z glonów zrewolucjonizować może rynek środków higieniczynych, fot. maksymiv/envato
- „A new algae-based menstrual pad could stop leaks” Claire Yuan, https://www.sciencenews.org/article/algae-menstrual-period-pad-stop-leaks, 11/09/2024;
- “Use of algae as food ingredient: sensory acceptance and commercial products” Angelo Paggi Matos i in., https://www.frontiersin.org/journals/food-science-and-technology/articles/10.3389/frfst.2022.989801/full, 11/09/2024;
- “Using algae in Li-ion batteries: A sustainable pathway toward greener energy storage” Soumaya Grira i in., https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S096085242301653X, 11/09/2024;
- “5 surprising ways algae is driving innovation” Simone Einzmann, https://www.nationalgeographic.com/environment/article/5-surprising-ways-algae-is-driving-innovation, 11/09/2024;
- “5 Ways Algae Is Used That Might Surprise You” Kassidy Wright, https://www.themomentum.com/roundups/5-ways-algae-is-used-that-might-surprise-you, 11/09/2024;
- “From running shoes to carbon sinks: four surprising uses for algae” Future Tense, https://www.abc.net.au/listen/programs/futuretense/four-surprising-uses-for-algae/7370620, 11/09/2024;
