levät

Tällä viikolla @suoranalabrasta kävi navetassa, oppaana oli tohtorikoulutettava Marjukka Lamminen. Kyseessä oli jo toinen kerta, kun tämä tiedetwiittaushanke oli Viikissä, Helsingin yliopiston  Maataloustieteiden laitoksella.

"Olen suhteellisen alkuvaiheessa tohtoriopintojani, väitöskirjaani olen tehnyt nyt puolitoista vuotta", kertoi Marjukka ennen viikon alkua.

"Tutkimuskohteenani on lypsylehmien valkuaisruokinta, tarkemmin mikrolevien käyttö lypsylehmien valkuaisrehuna. Omassa tutkimuksessani minua kiinnostavat erityisesti ympäristönäkökohdat, ja yhtenä näkökantana näissä tutkimuksissani on erilaisten valkuaisruokintojen vaikutus lypsylehmien typen ja fosforin hyväksikäyttöön, joka taas vaikuttavat kotieläintuotannosta aiheutuvaan ympäristökuormitukseen."

Mikrolevät ovat mikroskooppisen pieniä, useimmiten yksisoluisia yhteyttäviä organismeja. Niitä tutkitaan hyvin aktiivisesti tällä hetkellä esim. biopolttoaineen tuotannossa, mutta käyttösovelluskohteita on lukuisia muitakin, kuten esimerkiksi sen käyttäminen eläinten ja ihmisten ravitsemuksessa.

"Valkuaisrehukysymykset ovat todella 'kuuma peruna' tällä hetkellä", Marjukka jatkaa.  "Maapallon väestömäärän lisääntyessä ja kulutustottumusten länsimaistuessa kotieläintuotteiden kysyntä näyttää vääjäämättä lisääntyvän, jolloin myös eläinmäärä ja rehuntarve lisääntyy."

"Kun samanaikaisesti olisi pystyttävä ratkaisemaan useita ympäristöongelmia (ilmastonmuutos, biodiversiteettikato ym.), on kotieläintuotannon ja kotieläinten ruokinnan jatkossa perustuttava jatkossa entistä kestävämmälle pohjalle ja kyettävä vähentämään ympäristökuormitusta. Tähän palettiin kuuluvat valkuaisrehut, jotka on tuotettu ympäristön kannalta kestävästi. Mikrolevät ovat yksi vaihtoehto, jotka voisivat täyttää suhteellisen helpostikin nämä kriteerit."

Viikon aikana Marjukka käytti omaa tiliään @lamarjukka ja viestit ohjautuivat myös @suoranalabrasta-tilille sekä ovat tässä alhaalla Storify-tarinana.

Tutkijat ovat todenneet, että Etelä-Amerikassa asustavalla kolmivarvaslaiskiaisella, yöperhosilla ja levillä on keskinäinen yhteistyösopimus, josta kaikki hyötyvät. Jonathan Paulin johtama Wisconsin-Madison-yliopiston tutkijaryhmä selvitti erikoisen symbioosin, joka takaa kolmen hyvin erilaisen lajin menestymisen, mutta tekee ne toisaalta toisistaan riippuvaisiksi.

Kolmivarvaslaiskiaiset syövät pelkästään puiden lehtiä, jotka sulavat huonosti ja joiden ravinnepitoisuus on kehno. Niiden aineenvaihdunta on hyvin hidas ja liikehdintä sen mukaista. Laiskiaiset asustavat puiden oksistossa ja laskeutuvat maahan vain noin kerran viikossa kakkiakseen puun juurelle.

Vessareissu on paitsi rasittava – se kuluttaa kerralla liki kymmenyksen eläimen energiavarannoista – myös vaarallinen: puun juurella kykkivä verkkaisesti liikkuva nisäkäs on petoeläimille helppo saalis. Tutkijoita on askarruttanut, miksi nimensä mukainen kolmivarvaslaiskiainen ylipäätään vaivautuu laskeutumaan puusta, kun sen kaksivarpainen serkku hoitaa tarpeensa oksistossa.

Nyt arvoitukseen on löytynyt ratkaisu. Cryptoses choloepi -yöperhoslaji elää ainoastaan laiskiaisen turkissa. Isäntänisäkkään laskeutuessa maahan perhosnaaraat pääsevät munimaan maassa oleviin tuoreisiin ulosteläjiin. Kun munista kuoriutuneet toukat aikansa aterioituaan koteloituvat ja aikuiset perhoset puolestaan kuoriutuvat, ne lentävät laiskiaisen turkkiin parittelemaan.

Kosteassa ilmanalassa laiskiaisen turkki on usein läpimärkä, mikä takaa erinomaiset elinolosuhteet leväkasvustolle. Perhoset kuljettavat mukanaan typpeä, joka on levien kasvun kannalta tärkeä ravinne. Perhosten tuoman "typpilannoitteen" turvin turkissa kukoistavat levät puolestaan tarjoavat laiskiaiselle kovasti kaivattuja lisäravinteita, joita sen syömistä lehdistä puuttuu. Kaikki hyötyvät – paitsi ne epäonniset laiskiaiset, jotka sattuvat joutumaan jaguaarin saaliiksi.

Tutkimus ilmestyi 22. tammikuuta Proceedings of the Royal Society B -julkaisussa ja siitä kerrottiin Royal Societyn uutissivustolla.

Kuva: Stefan Laube

Raakaöljy on itse asiassa biopolttoainetta: se on syntynyt satojen tuhansien vuosien kuluessa ammoisista kasveista ja meren eliöistä, jotka ovat hautautuneet sedimentin alle. Siellä kuumuus ja paine ovat muuttaneet kuolleet eliöt ja kasvijätteet nestemäisiksi ja kaasumaisiksi hiilivedyiksi, joita nyt voidaan käyttää polttoaineina, voiteluun ja monenlaisten petrokemiallisten prosessien raaka-aineena.

Öljyä ei kuitenkaan luokitella biopolttoaineeksi, koska öljyvarat maapallolla ovat rajalliset, ja sitä ei synny enää lisää. Siksi sille etsitään parhaillaan erilaisia vaihtoehtoja, ja yksi mahdollisuus ovat päivän kuvassa olevat levät (kuvassa suurennettuna mikroleviä).

Levät voivat tuottaa hyvin tehokkaasti biopolttoaineen tuotannossa tarvittavaa öljyä, triasyyliglyseroliöljyä, muuntamalla hiilidioksidia ja Auringon valoa lipideiksi ja öljyiksi. Levät ovat tässä olennaisesti parempia kuin kuivalla maalla kasvavat biopolttoainekasvit. Verrattuna esimerkiksi rypsiin, soijaan, palmuojyyn ja jatropaan, nopeasti kasvavat levät ovat jopa 300 kertaa tuottoisiampia.

Leväöljy saattaa hyvinkin olla "vihrein" eri biopolttoaineista, koska sen tuottaminen merissä on helppoa ja luonnollista, ja sen muuntaminen polttoaineeksi on suoraviivaista ja suhteellisen vähän energiaa vaativaa. Levät myös kuluttavat ilmakehän hiilidioksidia kasvaessaan, joten niiden nettohiilidioksidipäästöt ovat mahdollisesti jopa negatiivisia.

Levät eivät myöskään edellytä maatalousmaan käyttämistä muuhun kuin ruoan tuotantoon – oikeastaan ne auttaisivat kasvattamaan lisää ruokaa, koska leviä voitaisiin kasvattaa kuntien jätevesissä, jotka sisältävät runsaasti lannoitteita, ammoniakkia ja fosfaatteja.

Erityisen suuria lupauksia leväpolttoaine tarjoaa lentokonepetroolin ja dieselin tuottamiseksi. Useat lentoyhtiöt ovat testanneet levästä tehdyn polttoaineen käyttöä ja leväkerosiinin tuotanto on alkanut tänä vuonna teollisesti. Sen hinta on noin 0,6 euroa litralta, eli jotakuinkin saman verran kuin perinteinen polttoaine maksaa nykyisin; biopolttoaineiden käyttä olisi siis taloudellisesti mahdollista jo nyt, etenkin jos päästökauppa otetaan huomioon, ja tilanne tulee vain paranemaan tuotannon lisääntyessä.