Видовое разнообразие снижает риск потери урожая в системах производства биотоплива из водорослей

Выращивание естественного разнообразного набора видов водорослей в открытых прудах для производства биотоплива следующего поколения помогает снизить риск потери урожая. К такому выводу пришли исследователи из Мичиганского университета в ходе исследования, финансируемого из федерального бюджета.

Эколог Брэдли Кардинале и его коллеги обнаружили, что выращивание нескольких видов водорослей в 180 аквариумоподобных резервуарах способствовало стабилизации производства биосырья и делало систему более надежной и эффективной. Хотя эксперимент проводился в помещении, его выводы актуальны и для открытого культивирования.

«Эти выводы важны, потому что одна из наших самых больших проблем в снижении стоимости биотоплива из водорослей — это повышение эффективности открытых прудов и предотвращение «крахов», которые губят урожай», — отметил Кардинале, соавтор статьи, недавно опубликованной в журнале Environmental Science & Technology.

Удивительно, но исследователи также обнаружили, что выращивание смеси видов водорослей не увеличило производство биосырья по сравнению с монокультурами отдельных видов. Конкуренция между видами часто приводила к тому, что смеси производили меньше биосырья, чем каждый вид по отдельности.

«Наши результаты предполагают фундаментальный компромисс при выращивании водорослей для биотоплива, — сказала ведущий автор исследования Анита Нарвани. — Вы можете выращивать монокультуры, которые дают высокий урожай, но имеют высокий риск потери урожая. Или вы можете использовать смеси видов, которые дают меньший урожай, но гораздо менее склонны к «краху» и более устойчивы во времени».

Первая фаза исследования, финансируемого грантом Национального научного фонда США (NSF) в 2 миллиона долларов, включала выращивание различных комбинаций шести видов водорослей из североамериканских озер в 180 резервуарах. Эксперимент показал, что смеси видов водорослей в среднем были более стабильны и надежны при колебаниях температуры. Вторая фаза проекта включала полевые испытания на открытом воздухе, результаты которых сейчас анализируются.

В отдельной статье в Bioresource Technology та же исследовательская группа показала, что смеси водорослей не только выживают на переработанных питательных веществах, но и процветают, часто наращивая значительно больше биомассы при повторном использовании одного и того же удобрения. «Наше исследование показывает, что разнообразные смеси водорослей могут снизить использование удобрений и перерабатывать питательные вещества таким образом, чтобы производить больше биосырья», — отметил соавтор Кейси Годвин.