微藻可能成为可持续农业的未来

微藻可能成为可持续农业的未来

就像地球上存在的许多问题一样，解决之道就在那里-QRIUS

你可能无法在早餐、午餐和晚餐时消化大豆，但你吃的动物却可以。主要农作物的种植面积是英国面积的五倍，其中85%用于动物饲料。由于预计世界人口和食肉的全球中产阶级都将迅速增长，到2050年，大豆的需求将增长80%，超过任何其他主食作物。

由于可耕地的稀缺，我们对动物产品的需求已经导致了亚马逊和其他热带雨林的大面积砍伐。需求的大幅增长很可能导致更多的破坏，而此时正是我们需要遏制全球变暖的第二大原因的时候。

但这种毁灭还不确定。我最近去冰岛考察了一项提高光合作用的尖端商业技术。它可以帮助保存生物多样性,CO₂吸吮至关重要的生态系统的健康我们的地球。

光合作用的特点

光、二氧化碳和水赋予植物生命。通过光合作用，植物将这三种成分转化为繁盛所需的重要碳水化合物。但令人惊讶的是，传统农业对这些因素几乎没有控制。它依靠阳光来灌溉，虽然灌溉大大提高了作物产量，但水资源短缺往往是农民面临的一个问题。

一片大豆地侵蚀着亚马逊雨林。

这种新方法在冰岛的Hellisheidi地热公园进行了试验，将阳光与LED灯、淡水与含盐量更高的“微咸”水以及环境空气与高浓度二氧化碳进行交换，控制它们在名为光生物反应器的创新模块中的浓度。把它们想象成核反应堆，除了以高浓度的二氧化碳和光为输入，以有机物质为输出。

这些光生物反应器的设计目的不是种植大豆，而是种植植物微生物。在管不同的形状和大小,富含微仔细搅拌,水分、光照、水,和₂。使用与NASA太空旅行系统相同的逻辑，他们回收碳、磷和氮。与传统农业相比,这些闭环模块允许更大的控制和测量的肥料和水,更高效地利用有限公司₂,风险低污染的农作物损失,害虫,风暴。

最重要的是，它们最大化了光合作用的关键成分:光的效率。通过保持微藻液的不断流动，密切调节温度和采收时间，这些微生物暴露在最大健康的光照下，摆脱了昼夜循环和天气的自然限制。

Asaf Tzachor/作者提供

利用这一技术，光生物反应器可以提供与大豆相似的营养含量，且在土地和水的使用中所占比例不到0.6%。生产单位使用130 m2每年增长10500公斤的生物质--在资源效率提高200倍。

一种可伸缩的解决方案

这些反应堆的生态足迹很小。冰岛的反应堆是地热供电的，可以与任何形式的可再生电力配套使用。碳的生产成本后,他们公司₂净吸收器。它们消除了对杀虫剂和除草剂的需求。它们可以放在贫瘠的土地上，也可以像乐高积木一样垂直堆放。模块化设计甚至可以部署在城市中心。

关键是，这项技术具有成本效益。主要得益于大麻的商业化，LED技术现在比以前便宜得多，效率也更高，最近的其他工程创新也进一步降低了成本。如果把大豆种植造成的环境和社会危害的货币成本考虑在内，微藻现在的性价比要高得多，尽管生产商需要更高水平的初始投资。虽然从传统农业向技术技能的转变需要短期的密集培训，但对农民和各州来说，这种成本将被更大的利润和更容易的生产所抵消。

Petur Mar Gunnarsson/作者提供

还需要进一步的实验来证明完全以微藻为基础的饮食从长远来看并不会对动物的健康有害，但研究表明，它们有可能喂养小鸡、母鸡、猪和奶牛。光生物反应器已经可以用来培育适合人类食用的微藻菌株，比如流行的保健食品螺旋藻。

与许多其他行业一样，畜牧业经济往往难以改变。

但是这些替代的食物系统现在是可以实现的，如果有依赖大豆的政府的支持，这项技术可以拯救数百万公顷的雨林，并为已经被砍伐的森林地区的恢复提供空间。随着各国面临的减排压力加剧，这种转变可能会变得越来越有吸引力。

它还可以腾出宝贵的土地和水资源来养活预计在未来80年将增长一半的人口。随着全球变暖，洪水、干旱和农作物歉收的极端模式预计会出现，像这样的光生物反应器可能会为数百万人避免饥荒。就像地球上存在的许多问题一样，解决之道就在那里。我们只需要实现它们。

本文由剑桥大学CSER食品安全研究助理兼首席研究员Asaf Tzachor撰写。