Ny forskning: Slik kan mikroalgene hjelpe oss

I framtiden kan vi få alger som renser kloakkvann, fjerner CO2 og som kan spises av oppdrettsfisk og mennesker. Illustrasjon av alger. Ilustrasjon av alger
SMÅ SUPERHELTER: I fremtiden kan vi få alger som renser kloakkvann, fjerner CO2 og som kan spises av oppdrettsfisk og mennesker. (Illustrasjon: Lise Ringstad)

Mikroalger er så små at du trenger mikroskop for å se dem. Nå har forskere kommet et skritt nærmere å kunne styre prosessen inne i dem, slik at de gjør det vi ønsker, enten det er å rense kloakkvann, fjerne CO2 eller bli menneskemat.


Mikroalger finnes både i saltvann og ferskvann. Ikumi Umetani ved Universitetet i Sørøst-Norge har brukt flere år på å studere mikroalger i ferskvann. Nylig disputerte hun for doktorgraden.

Hun har studert helt spesielle prosesser knyttet til fotosyntesen i mikroalger, som hun blant annet hentet fra norske innsjøer.

– Selv om vi ikke kan se dem, er disse algene enormt viktige for økosystemet. Det jeg har funnet ut, er at de også kan få stor betydning for oss mennesker, enda mer direkte enn i dag. De kan brukes til mye, inkludert mat og er blant annet gode kilder til antioksidanter.

Hun studerte særlig to prosesser i algene: 

  • Fotosyntesen, som gir oss oksygen og omdanner CO2 til biomasse
  • Produksjon av fettsyrer, som kroppen ikke kan lage selv

Energi i lyset påvirker algen

– Jeg var særlig opptatt av hvordan forskjellige lysforhold kunne påvirke effektiviteten i fotosyntesen til algen «Nannocloropsis». Den er kjent for særlig høyt innhold av omega-3-fettsyrer. Disse algene er særlig attraktive som ingrediens i helsekostprodukter, mat og dyrefor. Det viste seg at forskjellig energi i lyset, påvirket fotosyntese-prosessen inne i algene.

Dette klarte forskerne å observere ved å måle stråling fra fotosyntesen. De foretok en optisk måling, ved hjelp av et verktøy som ble utviklet for å studere fotosyntesen i planter. Metoden har hittil vært mest brukt til forskning i danske drivhus. 

– Å studere hvordan lyset virker på fotosyntesen er ikke en ny idé, men det å ha et rimelig og effektivt instrument som også kan brukes til mikroalger er nytt, sier professor i miljøteknologi Rune Bakke. Han har vært en av Ikumi Umetanis veiledere.

Montasje av forskjellige mikroalger som lever i ferskvann, og som er undersøkt i doktorgradsarbeidet til Ikumi Umetani
Viktigere å kunne måle – enn å forstå

Bakke sier det er komplisert å analysere fotosyntesen. Algene bruker flere ulike systemer, og prosessen består av mange del-prosesser. Alle utnytter sollyset ulikt, og representerer tilpasninger til ulike naturlige forhold.

– Det er ikke så lett å observere og forstå alle del-aktivitetene i fotosyntesen, men med denne optiske metoden trenger du ikke forstå alt. Det viktige er at du kan måle effektene av det du gjør. Da kan du observere hvordan du kan påvirke prosessene inne i algene. Vi har fått så mye datakraft nå, at vi kan ta et sett av målinger og trekke veldig mye data ut. Vi bruker avanserte statistiske metoder, men små enkle instrumenter. Dermed kan vi finne nyttige sammenhenger. Vi kan ikke avkode prosessen helt på denne måten, men vi kan styre den mer. Gjennom å justere lyset, kan vi få algene til å produsere ulike produkter. I avløpsrensing for eksempel ønsker vi at algene effektivt utnytter næringssaltene som allerede er i vannet. Da kan vi kanskje justere lyset, for å få algene til å produsere mer verdifulle produkter, sier Bakke.

LES OGSÅ: Har funnet ny rensemetode for hydrogensulfid

Algene gjør fisken sunn

Umetani synes det er fascinerende å følge med på hvordan algene bruker lys. Om de bruker det effektivt, eller om det er problemer i prosessen.

– Det er kjempespennende å kunne følge med på hva som skjer inne i en liten celle, uten å måtte plukke den fra hverandre. Visste du forresten at omega-3-fettsyrene i fisk egentlig kommer fra mikroalger? Alle snakker om den sunne fisken, men de Ikumi Umetani ved Universitetet i Sørøst-Norge har brukt flere år på å studere mikroalger i ferskvann. Nylig disputerte hun for doktorgraden. Fotosunne stoffene kommer fra disse bittesmå plantene som fisken spiser. Folk flest vet om plankton, men kjenner ikke til algenes mange og viktige roller. Drømmen er å kunne bruke dem til å løse miljøproblemer, sier Umetani entusiastisk.

– Hvor ligger de store mulighetene for mikroalger?

– Mat til oppdrettsfisk er et område hvor de er veldig aktuelle. Det er store ambisjoner om vekst i næringen og et ønske om å bruke et mer plantebasert for til fisken. Utfordringen er at planter ikke nødvendigvis inneholder de stoffene som fisken trenger, eller som vi ønsker å få i oss når vi spiser fisk. Mikroalger derimot inneholder disse stoffene, som omega-3. Hvis vi kan sette produksjon av mikroalger i system, kan de bli veldig viktige for oppdrettsnæringen. Det kan faktisk bli en forutsetning for å øke produksjonen av oppdrettsfisk slik mange ønsker, sier professor Rune Bakke.

Biologisk karbonfangst

Han ser også for seg at algene kan hjelpe til med å minske forurensningen fra oppdrettsnæringen.

– De kan hjelpe til med å fjerne forurensning, samtidig som de blir mat for fisken. Da vil maten virkelig bli kortreist. Vi kan også fore alger med andre typer avløpsvann for å få til bedre rensing, og samtidig lage nye produkter. Alt dette medfører også at de fanger CO2 for oss, og da snakker vi om en form for biologisk karbonfangst, som gir nye produkter.

­– Du kan jo kjøpe algeprodukter i helsekostbutikkene i dag, og de er ofte dyre. Disse algene har veldig mange metoder for å produsere sunne stoffer. Nøkkelen ligger i å kunne styre dem, uten at prosessen blir for kostbar, dersom alger til dyrefór og mat skal bli virkelig stort. Jeg tror flere av behovene vi har for god ernæring kan løses gjennom å dyrke mikroalger, slik at vi får frem de stoffene som har høyest helseverdi. Det har også vært mye snakk om å dyrke algene for energi, men det har jeg mindre tro på. Det er mer realistisk at du sitter igjen med biomasse, som et biprodukt etter å ha brukt algene til mat eller andre verdifull produkter, og denne rest-massen kan utnyttes til energi, sier professor Rune Bakke.

Denne reportasjen er også publisert i forskning.no

Mikroalger:

  • Kan ikke sees uten mikroskop
     
  • De minste kan være på størrelse med en bakterie (en mikrometer) opp til hundre mikrometer (Ti mikrometer er innenfor det som omtales som mikroteknologi)
     
  • Forskjellige arter lever i saltvann og ferskvann
     
  • Mikroalger fra ferskvann har andre bruksområder enn mikroalger fra saltvann
     
  • Blant annet kan de brukes i rensing av kloakkvann og i landbaserte oppdrettsanlegg
     
  • Det finnes svært mange ulike mikroalger med forskjellige egenskaper
     
  • De fleste har fotosyntese, mens andre lever som bakterier

 

  • De er hardføre og kan overleve i forskjellige omgivelser
     
  • Du finner dem både i tropisk klima og på svært kalde steder
     
  • Mikroalger kan overleve inne i is
     
  • Mye av maten vi bruker er indirekte basert på mikroalger
     
  • Næringskjedene i ferskvann og saltvann starter med mikroalger

Forskningen:

  • Ikumi Umetani hentet mikroalger fra innsjøene Nordsjø og Toke og Tårntjernet på Jomfruland i Telemark
     
  • Forskerne ser for seg at algene kan vokse, samtidig som de renser vann og fange karbon, før de for eksempel brukes som mat til mennesker, fisk eller dyr
     
  • Algene kan også brukes til å lage biodrivstoff
     
  • Forskningen har foregått som et samarbeid mellom eksperter i prosessteknologi ved universitetets campus i Porsgrunn og eksperter på vann-biologi ved campusen i Bø
     
  • Førsteamanuensis Synne Kleiven ved campus Bø har vært hovedveileder i doktorgradsarbeidet
     
  • Hun har studert mikroalger i mange år