CCRES Low Carbon Fuels in Aviation

 photo by CCRES  

Flasks of Algae at the CCRES Lab in Zagreb,Croatia

Biofuels are key to industry’s future

 In a bid to reduce its dependency on imported oil and tackle global warming, the EU has committed to raising the share of fuels from renewable sources in transport to 10% by 2020 – including biofuels, hydrogen and green electricity.

For the growing aviation industry, the switch to plant-based fuel is seen as not only environmentally smart, but a sensible financial move in an era or rising conventional fuel prices and worries about supply security.

Biofuel use in passenger aircraft is still a novelty, and industry officials are urging governments to help lift supplies, much as policies in the EU and United States have created a flourishing market in plant-based oils for motor vehicles.

The industry contends that sustainable fuels will reduce emissions even as passenger traffic grows. The airline sector has committed to meet 10% of its overall fuel consumption with biofuels by 2017 – though the goal is ambitious given that it is to account for just 1% by 2015...

Meanwhile, more doubts are being raised about the environmental benefits of biofuels.

The United Nations Environment Programme has warned that even though burning plant-based fuels can produce significantly lower levels of carbon emissions, production and land clearing to make way for new crops “may reduce carbon-savings or even lead to an increase.”

European conservation groups say the EU and European governments should wait to embrace aviation biofuels until there is proof of their environmental benefits.

 ”Given the right conditions, algae can double its volume overnight. Microalgae are the earth’s most productive plants –– 10 to 15 times more prolific in biomass than the fastest growing land plant exploited for biofuel production. While soy produces some 50 gallons of oil per acre per year; canola, 150 gallons; and palm, 650 gallons, algae can produce up to 15,000 gallons per acre per year. In addition, up to 50 percent (or more) of algae biomass (dry weight) is comprised of oil, whereas oil-palm trees—currently the most efficient large-scale source of feedstock oil to make biofuels—yield approximately 20 percent of their weight in oil,” says Zeljko Serdar, President of CCRES

 Airlines have committed to ramping up their use of biofuels in the belief that they can contribute to achieving the sectors pledges on carbon-neutral growth. For 2050, the EU foresees 40% use of "sustainable low carbon fuels" in aviation.

Croatian Center of Renewable Energy Sources (CCRES)

Read more

Astaxanthin carotenoid

photo by CCRES ALGAE Team

 Astaxanthin

 Astaxanthin is found in microalgae, yeast, salmon, trout, krill, shrimp, crayfish, crustaceans, and the feathers of some birds. It provides the red color of salmon meat and the red color of cooked shellfish.

photo by CCRES ALGAE Team  

 

Astaxanthin, unlike several carotenes and one other known carotenoid, is not converted to vitamin A (retinol) in the human body. Like other carotenoids, astaxanthin has self-limited absorption orally and such low toxicity by mouth that no toxic syndrome is known.

 

photo by CCRES ALGAE Team  

 

 It is an antioxidant with a slightly lower antioxidant activity in some model systems than other carotenoids. However, in living organisms the free-radical terminating effectiveness of each carotenoid is heavily modified by its lipid solubility, and thus varies with the type of system being protected.

 photo by CCRES ALGAE Team 

While astaxanthin is a natural nutritional component, it can also be used as a food supplement. The supplement is intended for human, animal, and aquaculture consumption. The commercial production of astaxanthin comes from both natural and synthetic sources.

CCRES ALGAE TEAM

part of 

CROATIAN CENTER of RENEWABLE ENERGY SOURCES (CCRES)

Read more

Fuels From Algae

In the spectrum of alternative fuel sources, biofuel made from algae is perhaps the most easily mocked. 

 How could the slimy green muck that grows in your aquarium and washes up on the beach be a future cornerstone of American energy independence? So when President Obama stood before the University of Miami recently and said algae could provide up to 17 percent of our transportation fuel, we wanted to know: Is he right? Heres what we found out:

In February, President Obama announced the Department of Energy would allocate $14 million in new funding to develop transportation fuels from algae. DOE is already supporting over 30 such projects, together worth $94 million.

CCRES SPIRULINA

project of 

Croatian Center of Renewable Energy Sources (CCRES)

Read more

Uzgoj algi u Republici Hrvatskoj

Alge se danas sve više koriste u proizvodnji biodizela, bioplina, bioplastike te goriva za zrakoplove, ali i u prehrambenoj industriji. Kao dodatni proizvodi pri destiliranju ulja iz algi dobivaju se i korisni sastojci za farmaceutiku, kozmetiku, ili kao organska gnojiva. Alge su do nedavno bile uglavnom predmet znanstvenih i laboratorijskih istraživanja, no danas su proizvodni pogoni rasprostranjeni po sve ve?em broju zemalja. Australija se posljednjih nekoliko godina profilira kao "Saudijska Arabija biodizela ekstrahiranog iz algi", prije svega zahvaljuju?i efikasnom spoju klimatskih i terenskih uvjeta te mudre vladine politike i razumijevanja za veliki komercijalni potencijal tog novog ekološki ?istog izvora energije.

Kada je u ljeto ove godine u australskom New South Walesu, tamošnji ministar energetike službeno otvorio prvu veliku elektranu koja destiliranjem zelenih algi dobiva biogorivo, interes svjetskih medija još više se okrenuo ka tom novom, alternativnom izvoru energije, koji ujedno nudi i dio odgovora na pitanje suo?avanja svijeta s daljnjim posljedicama klimatskih promjena.

Dosadašnja nastojanja korištenja algi kao energenata
Australija, me?utim, nije bila prva. Potaknuto naftnim šokovima, Ameri?ko ministarstvo energije još je 1970-ih godina zapo?elo s projektima istraživanja mogu?e komercijalizacije uzgoja algi, no zbog previsokih cijena i nekonkurentnosti sa tada niskom cijenom sirove nafte projekti su dvadesetak godina kasnije obustavljeni. Tek s naglim porastom cijene nafte na svjetskom tržištu do preko 100 USD po barelu, mogu?nosti novih tehnologija u?inile su spektar obnovljivih izvora znatno atraktivnijim, uklju?uju?i i uzgoj algi. No procjene jednog od vode?ih ameri?kih instituta u tom podru?ju, Lawrence Berkeley National Laboratory, su da barel biogoriva proizvedenog iz algi košta izme?u 240 i 332 USD (2010), što je i dalje ekonomski neopravdano u odnosu na naftu. Uska ekonomska ra?unica, naravno ne uklju?uje i brojne druge prednosti dobivanja biogoriva iz algi.

Ameri?ko ministarstvo energije sredinom prošlog mjeseca izabralo je Sveu?ilište u Arizoni za koordinatora projekta u okviru javno-privatnog partnerstva u visini od 15 milijuna USD s ciljem pronalaženja optimalnog modela komercijalizacije uzgoja algi i proizvodnje biogoriva. Projekt nazvan ”ATP²” podrazumijeva povezivanje sveu?ilišnih istraživa?kih potencijala sa svim zainteresiranim tvrtkama u podru?ju energetike. Klju?nu znanstvenu ulogu imaju danas vode?i svjetski centri za uzgoj algi na Colorado državnom sveu?ilištu te u okviru Arizona centra za tehnologiju i inovacije uzgoja algi (Algal Growth System).

Ameri?ka nacionalna asocijacija za alge upravo je ovih dana održala godišnji simpozij namijenjen svim poduzetnicima koji planiraju investirati i upustiti se u proizvodnju bioenergije iz algi. Interes za programe obuke eksponencijalno raste.

Ameri?ka tvrtka Aurora Algae objavila je prije nekoliko dana kako, nakon uspješnih pilot istraživanja, kre?e s novim velikim projektom uzgoja algi u zapadnom podru?ju Australije na planiranoj površini od 400 hektara na kojoj kani proizvesti 600 metri?kih tona biomase mjese?no. Tvrtka procjenjuje da je tamošnja klima, broj sun?anih dana, te razumijevanje i podrška australske vlade za nove alternativne izvore hrane i energije bili odlu?uju?i faktori za tamošnju investiciju od oko 300 milijuna USD.

Royal Dutch Shell se još prije par godina povezao sa novom vladinom start-up tvrtkom HR Biopetroleum na jednom havajskom otoku s namjerom uzgoja algi na 100,000 hektara koriste?i bazene s morskom vodom. Nedostaci tog projekta potaknuli su nove tehnologije uzgoja algi, pri ?emu se kao vode?a profilirala tvrtka „Vertigo“ sa svojim „Bio Reactor Systemom“ koji alge uzgaja u plasti?nim plosnatim balonima koji vise u staklenicima. Takva proizvodnja pove?ala je prinos za preko jedne tre?ine u odnosu na uzgoj u otvorenim bazenima. Sun?eva svjetlost dosezala je znatno ve?u površinu algi nego kad su na površini vode. Tim modelom, nakon ekstrakcije ulja, ostatak se koristi kao sto?na hrana ili u proizvodnji celuloznog etanola. Kanadska tvrtka ”International Energy” otišla je jedan tehnološki korak dalje i razvila sustav koji iz algi izvla?i ulje bez da ih pri tome ubija.

„Lufthansa“ je, tako?er, me?u prvima prepoznala komercijalni interes i sredinom rujna ove godine potpisala ugovor s ameri?ko-australskom tvrtkom „AlgeaTec“ za izgradnju nove bioelektrane koja bi zelene alge pretvarala u gorivo za njihove zrakoplove.

Što ?ini alge tako atraktivnim energentom?
Alge rastu i do stotinu puta brže od biljnih kultura koje se tradicionalno koriste za proizvodnju biogoriva. Alge apsorpcijom sunca i CO2 proizvode ugljikohidrate koji se jednostavno pretvaraju u biodizel ili bioplin, koji se zatim postoje?om infrastrukturom lako prevozi na daljnje korištenje. Uzgoj algi ne traži ni zemlju niti pitku vodu, što dodatno pove?ava atraktivnost takvih projekata.

Uzgoj algi i njihova prerada u biogorivo ne lu?i nikakve štetne plinove i bezopasne su za okoliš. Alge konzumiraju CO2 i time još dodatno smanjuju zaga?enje, tako da je njihovo instaliranje i uzgoj optimalan upravo gdje postoji ve?a koli?ina uglji?nog dioksida, a to naravno mogu biti i gradska okruženja. Jednako tako, idealne lokacije mogle bi biti i neposredno uz neku klasi?nu elektranu na kruta goriva ili postrojenje za preradu otpadnih voda gdje bi se alge dodatno opskrbljivale nitratima i fosfatima. No glavna prednost korištenja algi jest da se uzgajališta mogu instalirati prakti?ki bilo gdje na svijetu gdje je dovoljno sunca. Pomislimo li na ogromna prostranstva Afrike i relativno jednostavni proces instaliranja takvih sustava, logi?no se name?e potreba da se tehnologija uzgoja i prerada algi pokuša što više popularizirati i približiti onima koji bi od nje mogli imati najve?e neposredne koristi.

Alge kao mogu?e rješenje prehrane stanovništva
U nedavnom izvješ?u FAO-a upozorava se, naime, kako u svijetu danas gladuje preko 870 milijuna ljudi, te kako proizvodnja hrane postaje klju?ni globalni prioritet. Tradicionalna poljoprivredna proizvodnja je vrlo slabo prilago?ena klimatskim promjenama i porastu temperature kao i naglim i nepravilnim oscilacijama klju?nih klimatskih parametara. Dovoljno je samo jednokratno naglo zahla?enje ili prejaki toplinski val da do?e do uništavanja plodova. Jednako teške posljedice donose i sve ?eš?e oluje te velike koli?ine padalina i popratne poplave. Proces fotosinteze mogu? je samo unutar odre?enih temperaturnih raspona, što zna?i da opada iznad 35 stupnjeva celzija, a prakti?ki prestaje iznad 40 stupnjeva. Isto pravilo vrijedi i za proces polenizacije.

Zna?aj korištenja algi slijedom njihovog energetskog i prehrambenog potencijala neki podižu i na razinu nacionalne sigurnosti. Tako Mark Edward, ugledni profesor sa ve? spomenutog Sveu?ilišta u Arizoni, koji je upravo objavio novu knjigu „Mikrofarme mira: Strategija zelene alge za prevenciju rata” zastupa tezu da ?e se zbog posljedica klimatskih promjena te porasta svjetske populacije sve više ratova u budu?nosti voditi zbog nestašice pitke vode i hrane, odnosno zbog tu?e plodne zemlje na kojoj se može uzgajati potrebna hrana. Kao mogu?e rješenje za izbjegavanje sukoba, on sugerira upravo mikrofarme za uzgoj zelenih algi i mikro-sjemenki uz primjenu novih visokih tehnologija uzgoja. Cijena instaliranja takvih farmi, uz primjenu danas ve? poznatih novih tehnologija uzgoja, kao i educiranje onih koji ?e s njima upravljati neusporedivo je manja nego cijena vo?enja sukoba ili post-ratne obnove.

Profesor Edward u svojoj novoj knjizi navodi kako je klju?ni problem klasi?ne poljoprivrede u tome što se temelji na zemlji i korijenju. Biljke naime oko 30 posto ukupne dostupne energije troše upravo na korijenje, ?etvrtinu na stabljiku i preko tre?ine na sjemenje. U nedostatku dovoljnih izvora energije, biljka ?e kao prioritete postaviti korijenje zbog izvora vlastite prehrane te samu stabljiku kao strukture na kojoj se nalazi sjemenje. U kona?nici, upravo sjemenje najviše trpi pri nedostatku energije i potrebne vode.

Sve biljke na zemlji nastale su iz alga u procesu koji je zapo?eo prije 500 milijuna godina. Alge, za razliku od biljaka na zemlji, nisu toliko podložne klimatskim promjenama jer su gotovo potpuno neovisne o zemlji, a njihova struktura ne uklju?uje “suvišne” dijelove koji troše veliki dio dostupne energije.

Proizvodnja hrane, a primarno žitarica, zahtijeva iznimno velike površine plodne zemlje, a samo jedna tona zrna žitarica zahtijeva preko 10,000 tona vode. Uspješni uzgoj sjemenja i bilja traži i iznimno velika sredstva uložena u umjetna gnojiva. Samo cijena fosfora koji se masovno koristi u poljoprivredi porasla je za ?ak 7 puta u posljednjih dvije godine. Zaštita bilja i žitarica traži i velike iznose uložene u pesticide i razli?ita sredstva koja dodatno podižu cijenu proizvodnje hrane. Pri proizvodnji genetski modificirane hrane potrebna je i ve?a koli?ina vode. Umjetna gnojiva pak vrlo brzo propadnu na dubinu znatno ispod korijenja bilja što im naravno smanjuje u?inkovitost. Tome treba dodati kako se tek oko 5 posto pesticida u?inkovito iskoristi, dok prakti?ki velika ve?ina propada u zemlju i truje podzemne vode, ?ine?i iznimno velike štete širem podru?ju. Površine pesticide pak raznosi vjetar i dodatno zaga?uje okoliš.

Nove znanstvene spoznaje i suvremeni pristupi poljoprivrednoj proizvodnji temeljeni na zemlji, prema profesoru Edwardu, ne pridonose zna?ajno pove?anju efikasnosti proizvodnje, niti rješavaju klju?no pitanje velikih nestašica hrane s kojima ?e se ?ovje?anstvo suo?iti. Zato se u posljednje vrijeme sve više pozornosti pridaje mogu?im promjenama globalne strategije proizvodnje hrane, prema novim oblicima prehrambene proizvodnje koji ne bi ovisili o klimatskim promjenama i vremenskim uvjetima.

Prijedlog rješenja nudi se u instaliranju alternativnih mikrofarmi koje bi proizvodile 20 do 30 puta više alternativne hrane po hektaru nego klasi?ne žitarice uzgojene na zemlji. Umjesto klasi?nih modela uzgoja s korištenjem umjetnih gnojiva, pesticida i navodnjavanja, model mikorfarmi nudi okretanje ka sun?evoj energiji, uglji?nom dioksidu i steriliziranim otpadnim vodama. Mikro-plodovi koji se mogu uzgajati uklju?uju široki spektar razli?itih mikroorganizama kao što su alge, gljive, planktoni i drugo.

Hrvatska i energetski potencijal uzgoja zelenih algi
Hrvatski centar obnovljivih izvora energije (HCOIE) godinama promi?e sve prednosti korištenja alternativnih izvora energije, pa tako i korištenje energije iz zelenih algi.  Upravo s tim ciljem osnovan je i poseban Hrvatski centar za biogorivo iz alga. Iako su alge vrlo otporne na razli?ite klimatske uvjete, idealnim se smatra umjerena temperatura u rasponu od 20-30 stupnjeva celzija uz puno sun?anih dana.

Hrvatskoj je, naravno, potrebno više stru?njaka upu?enih u to podru?je, ali i snažniji poduzetni?ki duh te adekvatno zakonodavstvo i mehanizam koji bi poticali razvoj svih novih alternativnih tehnologija za korištenje novih i obnovljivih izvora energije. Prije svega potrebno je bolje informirati javnost o svim novim globalnim trendovima, kako u podru?ju obnovljivih izvora energije, tako i o novim tehnologijama proizvodnje hrane.

Prije nekoliko godina njema?ki istraživa?ki tim sa Sveu?ilišta u Bremenu predložio je da se na podru?ju od 20-30 km uzduž mediteranske obale izgradi serija bioreaktora u kojima bi alge apsorbirale CO2 i proizvodile ?istu bioenergiju. Podru?je s dosta sunca i blizu mora idealna je lokacija za takve energetske instalacije. Iako je njihova prvobitna ideja podrazumijevala jug Španjolske, nema naravno nikakvih razloga da i Hrvatska, ukoliko pokaže interes za takve projekte ne pokuša prona?i zainteresirane investitore. ?injenica da su klimatski uvjeti idealni za instaliranje uzgajališta algi, da je njihov uzgoj i prerada u biogorivo ekološki potpuno prihvatljiv, te da uzgoj algi neposredno poti?e i razvoj niza prate?ih industrija (farmaceutska, kozmeti?ka, prehrambena) sigurno bi trebala nai?i na odre?enu pozornost onih koji sudjeluju u kreiranju budu?e energetske slike zemlje. Budu?i da se alge hrane sa CO2 , instaliranje njihovih uzgajališta neki povezuju i sa neposrednom blizinom klasi?nih elektrana na ugljen ili kruta goriva, jer zajedno ?ine sinergiju koja je ekološki iznimno prihvatljiva.

Primjer venecijanskog zaljeva i problem tamošnjih algi pou?an je primjer inovativnog pristupa problemima. Po?etkom 1990-ih godina, nagomilane alge po?ele su se komercijalno koristiti u proizvodnji specijalnih papira. Prije dvije godine grupa talijanskih stru?njaka predložila je da se alge nagomilane u Venecijanskom zaljevu iskoriste i za proizvodnju ?ak 40 MW energije, odnosno polovicu ukupno potrebne energije za opskrbu centra grada. Talijanska vlada je tada odlu?ila uložiti ?ak 200 milijuna eura  za ekološki projekt kojim bi se iskoristio energetski potencijal nakupljenih algi te ujedno zna?ajno smanjila emisija štetnih plinova. Taj projekt trebao bi ujedno biti i prvi konkretan veliki primjer efikasne komercijalizacije morskih algi u jednoj urbanoj sredini.

Po?etkom 2012. godine osnovan je konzorcij od 12 organizacija iz 6 mediteranskih zemalja (Italija, Gr?ka, Cipar, Malta, Libanon i Egipat) financirana ve?im dijelom iz EU ENPI fondova koji bi istražio mogu?nost komercijalnog korištenja morskih algi u proizvodnji energije. Vjerojatno ne postoji poseban razlog da se i Hrvatska aktivnije ne uklju?i u niz sli?nih inovativnih me?unarodnih projekata.

Budu?i da alge vjerojatno mnoge ipak najprije asociraju na gadljive zelene naslage koje ometaju kupanje na jadranskim plažama, utoliko je korisno bolje upoznati i popularizirati mogu?nost njihovog korištenja i u neke vrlo korisne svrhe. Možda je uzgoj algi jedan od budu?ih inovacijskih iskoraka toliko nam potrebnog poduzetni?kog duha, tim više što su uvjeti za njihov uzgoj u Hrvatskoj iznimno dobri.

 Autor/izvor:  dr.sc. Damir Kušen, veleposlanik RH u Finskoj

Read more

Human growth hormone HGH from algae

Rehovot, Israel-based Rosetta Green Ltd., which specializes in crop improvement for the agriculture and alternative fuel industries using unique genes called microRNAs, has successfully completed an experiment producing human growth hormone (HGH) and validated its biological activity. Proteins produced by both treated and control algae were tested with an in vitro activity test assay by an independent third party using the conventional proliferation method. The activity test assay found that Rosetta Green’s treated algae exhibited hormonal activity.

The project is part of a joint European effort to manufacture chemicals and proteins in algae, which is implemented and funded by the European Union as part of the European Commission’s Seventh Framework Program for Research and Technology Development (FP7). More than ten European organizations are participating in this project, including companies and leading universities, which has an estimated budget of about $7 million US. The project is being managed by Professor Sammy Boussiba of the Microalgal Biotechnology Laboratory of Ben Gurion University of the Negev.
Rosetta Green focuses on using microalgae to develop and produce human proteins for therapeutics, a process that reduces the currently steep drug production costs associated with using mostly mammalian cells and bacteria.

According to Amir Avniel, Rosetta Green’s CEO, “Algae may be an effective source for the production of proteins and vaccines. Rosetta Green has vast experience working with molecular methods in algae. The company worked on the development of designated algae in order to produce the protein in cooperation with the EU. Algae can be used for multiple applications such as producing chemicals, industrial food supplements, bio fuel and food. We believe that the technology that we develop provides significant advantage to improve various traits in plants and algae. We continually seek partners to develop our products and technologies.”

Growth hormone is a peptide hormone secreted by the pituitary gland. Among its functions are the regulation of protein production and the stimulation of bone growth in children. Growth hormone is normally secreted throughout a person’s life, but the amount decreases by 14% every decade after the age of 21. A deficiency in this hormone is known to cause growth block, short stature and dwarfism.

Currently, growth hormone is produced by major multi-nationals such as Pfizer, Lilly, and Merck Serono and used as a prescription medicine to treat children with growth problems and adults with hormone deficiency as well as other symptoms characterized by growth complications. Total annual sales of human growth hormone are estimated at approximately $3 Billion US.

Growth hormone is administered today primarily through daily injections over several years. The accumulated cost can reach hundreds of thousands of dollars per child. Rosetta Green believes that manufacturing the hormone using microalgae will likely reduce today’s high cost of production, which relies upon currently available techniques. 

More info at http://www.rosettagreen.com/.

CCRES special thanks to Professor Sammy Boussiba of the Microalgal Biotechnology Laboratory of Ben Gurion University of the Negev.

CCRES ALGAE Project 

part of 

Croatian Center of Renewable Energy Sources (CCRES)

Read more