Nowe roślinne źródła biopaliw

Przemysł paliw alternatywnych odwraca się obecnie od pierwszej generacji biopaliw w kierunku tak zwanych zaawansowanych biopaliw. Okazało się bowiem, że paliwa, uzyskiwane z roślin takich, jak rzepak, słonecznik czy soja, nie są tak ekologiczne i ekonomiczne, jak początkowo sądzono. Jak wynika z badań, wyrabianie biopaliwa z np. rzepaku ociepla powietrze o około 70% bardziej niż zwykły olej napędowy. Poza tym rozpowszechniony jest pogląd, że z produkcją biopaliw wiążą się coraz wyższe ceny żywności.
W zeszłym roku w wielu miejscach świata skok w cenach podstawowych artykułów spożywczych był drastyczny, właśnie ze względu na fakt, że coraz więcej ziem uprawnych przeznaczanych jest na hodowlę roślin do etanolu, zamiast do uprawy zbóż i innych produktów żywnościowych. Coraz więcej firm prywatnych oraz instytucji naukowych na całym świecie podejmuje wysiłki by wyprodukować czyste, bardziej ekonomiczne i nie zatruwające środowiska naturalnego nowe surowce do produkcji biopaliw. Jedną z takich, bardzo obiecujących energetycznie roślin są arbuzy.
Ze swoim słodkim, orzeźwiającym sokiem oraz soczystym miąższem arbuzy są jednym z naszych ulubionych owoców na upalne letnie dni. Jednak ostatnio ten smaczny owoc stał się obiektem badań przeprowadzonych przez naukowców pracujących w  Ośrodku Badań Rolniczych w Lane, w stanie Oklahoma. Badania te wykazały, że proste cukry w soku z arbuza można przetworzyć na etanol. W roku 2007, hodowcy w Stanach Zjednoczonych wyprodukowali 250 tys. ton świeżych arbuzów z przeznaczeniem na rynki spożywcze. Około 90 tys. ton, 20% całości, pozostawało na polach z powodu zewnętrznych wad naskórka lub deformacji. Obecnie takie arbuzy będą mogłyby być wykorzystywane do produkcji etanolu. Normalnie, etanol jest produkowany z takich roślin jak kukurydza, sorgo lub trzcina cukrowa jako czystsza alternatywa dla benzyny. Etanol może być uzyskiwany z takich cukrów jak glukoza, fruktoza czy cukroza, przy czym ze skórki i miąższu 10 kg arbuza można uzyskać około 850 gramów cukrów, z których można wyprodukować około 350 gramów etanolu. By uzyskać z arbuza wszystkie możliwe cukry, skórka jest poddawana obróbce chemicznej oraz enzymatycznej w czasie której stosowane są także drożdże oraz różne czynniki anty pieniące w zróżnicowanych temperaturach oraz przy różnych poziomach pH. Jak twierdzą badacze przy średniej produkcji 0,4 grama etanolu z grama cukru można uzyskać 220 litrów etanolu na 1 hektar gruntów uprawnych z odrzuconych arbuzów. Oprócz tego, w procesie uzyskiwania soku z arbuzów naukowcy otrzymują także nutraceutyki - likopen i cytrulinę substancje które mają duże znaczenie w składnikach leków które przeciwdziałają chorobom serca oraz nadciśnieniu tętniczemu. Likopen  należy do karotenoidów o właściwościach anty oksydacyjnych. Przeciwutleniacze (antyoksydanty) to obecne w organizmie substancje, których zadaniem jest ochrona komórek przed niszczącym działaniem wolnych rodników które narażają organizm na różnorodne schorzenia.
Cytrulina, z kolei jest aminokwasem który stymuluje układ immunologiczny, pomaga w wytwarzaniu energii organizmu oraz odtruwa wątrobę z produktów zawierających amoniak.
Naukowcy z Lane badają również sorgo oraz rajgras jako zamienniki arbuzów w całorocznych dostawach etanolu oraz nutraceutyków.

Innym całkiem nowym surowcem do produkcji biopaliw mogą być także glony morskie.
Te żyjące w słonym morskim środowisku rośliny mogą wkrótce stać się ważnym źródłem biopaliw a także ich uprawa może w znacznym stopniu przyczynić się do spadku ilości dwutlenku węgla w powietrzu. Żyjące w środowisku słonym mikro algi mogą być hodowane na akwenach nie nadających się do produkcji takich roślin przemysłowych jak ryż, z powodu mocnego zasolenia wody. Ich wzrost nie jest zależny od zmian pór roku co powoduje, że uprawa mikro alg jest od 10 do 30 razy bardziej wydajna niż uprawa tradycyjnych roślin przemysłowych.
Mogą być hodowane na wodach znajdujących się w obrębie dużych miast nie nadających się do codziennego użytku. Ważna jest także ich zdolność do przetwarzania dwutlenku węgla pochodzącego z elektrowni wykorzystujących biomasę, węgiel kamienny oraz gaz do produkcji prądu elektrycznego. Algi rosną w rejonach podrównikowych jednak obecnie naukowcy starają się wydłużyć okres ich wegetacji z trzech do dziewięciu miesięcy w klimacie chłodniejszym przy pomocy ciepła geotermalnego. Inną drogą przystosowania wodorostów do uprawy w zimniejszym klimacie są badania mające na celu znalezienie odpowiedniego szczepu alg oraz zastosowanie technik genetycznych które pozwoliłyby na takie ukształtowanie genomu wodorostów by zwiększyć efektywność oraz szybkość produkcji biopaliwa. Algi zostały uznane przez specjalistów za bardzo dobry materiał organiczny do produkcji paliw alternatywnych, a opinię tę podziela już wielu naukowców i wiele firm. Nie potrzeba do ich produkcji gleby i można hodować je w kontrolowanych warunkach. Na poziomie podstawowym algi potrzebują do wzrostu jedynie wody, słońca, dwutlenku węgla oraz pewnych substancji. Poza tym algi są w stanie podwoić swą wielkość już w ciągu jednego dnia.
Według ekspertów, algi mogą dostarczyć około 25 000 litrów oleju na hektar, podczas gdy rzepak ma wydajność jedynie 1500 litrów z hektara, słonecznik 950 litrów, a soja 446.

Koncerny naftowe które mogłyby najwięcej stracić na przejściu z wykorzystywania tradycyjnych paliw jak ropa naftowa do biopaliw pierwszej generacji oraz biopaliw zaawansowanych, decydują się na bardzo kosztowne inwestycje w biologię syntetyczną, ponieważ dzięki badaniom genetycznym które prowadzą do opatentowania łańcucha DNA takich mikroorganizmów firmy te będą w przyszłości posiadać nie tylko samo paliwo ale również żywą formę która je produkuje.

Badania genetyczne nad wytworzeniem mikroorganizmów transgenicznych zdolnych do produkcji paliw oraz zaawansowane hodowle roślin energetycznych które będą stanowiły podstawowy surowiec do produkcji biopaliw są na razie we wstępnym stadium rozwoju. Jednak bez wątpienia rozwój światowej energetyki w przyszłości będzie zależał od wielkości nakładów finansowych jakie przeznaczymy na badania i produkcję tych alternatywnych źródeł energii.