Een onderwater zeewierfarm. Foto Meiron Zollmann
Een nieuwe studie van de Universiteit van Tel Aviv en de University of Berkeley, California stelt een model voor volgens welk de vestiging van zeewierkwekerijen in rivierestuaria de stikstofconcentraties in het gedeelte bij de monding van de zee aanzienlijk vermindert en vervuiling in die omgeving voorkomt.
De studie werd geleid door promovendus Meiron Zollmann, onder de gezamenlijke supervisie van professor Alexander Golberg van de Porter School of Environmental and Earth Sciences en professor Alexander Liberzon van de School of Mechanical Engineering aan de Iby and Aladar Fleischman Faculty of Engineering, Tel Universiteit van Aviv. Het onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met professor dr. Boris Rubinsky van de faculteit Werktuigbouwkunde van UC Berkeley. De studie werd gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Communications Biology
Als onderdeel van het onderzoek bouwden de onderzoekers een groot zeewierboerderijmodel voor het kweken van de ulva sp. groene macroalgen in de monding van de rivier de Alexander, honderden meters van de open zee. De Alexanderrivier is gekozen omdat de rivier vervuilende stikstof uit nabijgelegen stroomopwaartse velden en steden in de Middellandse Zee afvoert. Gegevens voor het model werden gedurende twee jaar verzameld uit gecontroleerde teeltstudies.
Onderzoekers leggen uit dat stikstof een noodzakelijke meststof is voor de landbouw, maar er hangt een milieuvriendelijk prijskaartje aan. Zodra stikstof de oceaan bereikt, verspreidt het zich willekeurig en beschadigt het verschillende ecosystemen. Als gevolg hiervan geven de lokale overheden veel geld uit aan het verlagen van de stikstofconcentraties in het water, in navolging van nationale en internationale verdragen die de stikstofbelasting in de oceanen, ook in de Middellandse Zee, beperken.
"Mijn laboratorium doet onderzoek naar basisprocessen en ontwikkelt technologieën voor aquacultuur", legt professor Golberg uit. "We ontwikkelen technologieën voor het kweken van zeewier in de oceaan om koolstof te compenseren en verschillende stoffen te extraheren, zoals eiwitten en zetmelen, om een marien alternatief te bieden voor terrestrische landbouwproductie. In deze studie toonden we aan dat als zeewier wordt gekweekt volgens de het model dat we hebben ontwikkeld, in riviermondingen, kunnen ze de stikstof absorberen om te voldoen aan de milieunormen en de verspreiding ervan in het water te voorkomen en zo de milieuvervuiling te neutraliseren.Op deze manier produceren we eigenlijk een soort "natuurlijke saneringsfaciliteit" met aanzienlijke ecologische en economische waarde, aangezien zeewier kan worden verkocht als biomassa voor menselijk gebruik.
De onderzoekers voegen eraan toe dat het wiskundige model landbouwopbrengsten voorspelt en de zeewieropbrengst en chemische samenstelling koppelt aan de stikstofconcentratie in het estuarium. "Met ons model weten zeeboeren, maar ook overheids- en milieu-instanties, van tevoren wat de impact zal zijn en wat de producten van een grote zeewierboerderij zullen zijn - voordat ze de eigenlijke boerderij opzetten", voegt Meiron Zollman toe. "Dankzij de wiskunde weten we de aanpassingen ook op grote landbouwbedrijven door te voeren en de milieuwinst te maximaliseren, waaronder het produceren van de landbouwkundig gewenste eiwithoeveelheden."
"Het is belangrijk om te begrijpen dat de hele wereld op weg is naar groene energie en dat zeewier een belangrijke bron kan zijn", voegt professor Liberzon toe, "en toch is er vandaag de dag geen enkele boerderij met de bewezen technologische en wetenschappelijke capaciteiten. De barrières hier zijn ook wetenschappelijk: we weten niet echt wat de impact van een enorme boerderij op het mariene milieu zal zijn. Het is als de overgang van een moestuin buiten het huis naar eindeloze velden met industriële landbouw. Ons model biedt enkele van de antwoorden, in de hoop de besluitvormers ervan te overtuigen dat dergelijke boerderijen winstgevend en milieuvriendelijk zullen zijn. Bovendien zijn er nog verdergaande scenario's denkbaar. Bijvoorbeeld groene energie: "Als we wisten hoe we de groeipercentages voor energie in betere percentages konden benutten,het zou mogelijk zijn om een cruise van een jaar te maken met een kilo zeewier, zonder extra brandstof naast de productie van biomassa in een mariene omgeving."
"De interessante verbinding die we hier bieden, is het kweken van zeewier ten koste van stikstofbehandeling", besluit professor Golberg. "In feite hebben we een planningstool ontwikkeld voor het opzetten van zeewierkwekerijen in estuaria om zowel milieuproblemen aan te pakken als economisch voordeel te behalen. We bieden het ontwerp van zeewierkwekerijen in riviermondingen die grote hoeveelheden landbouwgerelateerde stikstofresiduen bevatten om het estuarium en voorkomen dat stikstof de oceaan bereikt terwijl het zeewier zelf voor voedsel wordt gekweekt. Op deze manier vormt aquacultuur een aanvulling op de landbouw op het land."
