Mikrolevät

Nannochloropsis-mikroleviä mikroskoopin läpi kuvattuna.

Mikrolevät eli planktonlevät ovat mikroskooppisen pieniä suolaisen- ja makeanveden vesistöissä eläviä leviä. Mikroleviin kuuluu suuri määrä erilaisia lähinnä yhteyttäviä ja suurimmaksi osaksi yksisoluisia eliöitä.[1] Mikrolevät liikkuvat veden liikkeiden mukana joten niiden katsotaan olevan planktisia eliöitä.[2]

Mikrolevät ovat maapallon pääasiallinen tuottajalajisto. Ne yhteyttävät energiaa auringon valosta fotosynteesin avulla sekä tuottavat yhteyttäessään happea, ja elinkaarensa aikana ravintoketjuun ravinto-aineita. Mikrolevät kasvavat sekä valossa että pimeässä. Pimeässä kasvavat mikrolevät saavat energiansa käyttämästään hiililähteestä.

Kalojen sisältämät omega-3-rasvahapot ovat mikrolevien ravintoketjuun tuottamia.[1]

Luokittelu

Mikroleviin kuuluu lajeja esitumallisista (Monera), alkueliöistä (Protista) sekä viherlevistä (Chlorophyta).

Kasviplanktonsystematiikan mukaan siihen kuuluvat ryhmät Cyanophyta - syanobakteerit eli sinilevät, Cryptophyta - nielulevät, Dinophyta - panssarilevät, Chromophyta - ruskeat levät (mm. kulta- ja piilevät), Euglenophyta - silmälevät sekä Chlorophyta - viherlevät.[3]

Mikroleviin kuuluvien lajien lukumäärä vaihtelee 25 ja 40 tuhannen välillä.[1]

Mikrolevät, biosfääri ja ravintoketju

Mikroleviin kuuluvat lajit vastaavat yli puolesta maapallolla tapahtuvasta yhteyttämisestä ja täten yhteyttämällä tuottuvasta energiasta. Mikrolevät ovat merellisen ravintoketjun perusta ja ne ravitsevat valtamerien ekosysteemit lähes kokonaan.[4]

Ilmakehän hapesta valtaosa eli noin puolet on mikroleviin kuuluvien merellisten kasviplanktonien tuottamaa. Merien ja järvien elämä on riippuvainen mikrolevistä, koska ne ovat ravintoketjun pohjalla.[1]

Mikrolevät toimivat myös merkittävänä hiilinieluna. Mikrolevät vastaavat noin puolesta maapallolla tapahtuvasta hiilen sitomisesta, eli niiden kautta sitoutuu valtaosa ilmakehän hiilidioksidista. Näin ne vaikuttavat myös maailmanlaajuiseen ilmastoon.[5] Mikrolevät voivat olla joko autotrofeja, heterotrofeja tai miksotrofeja niiden käyttämästä hiililähteestä riippuen. Autotrofi käyttää hiililähteenä hiilidioksidia, heterotrofi orgaanista hiiltä ja miksotrofit molempia riippuen elinympäristön olosuhteista.

Itämeren myrkylliset Nodularia-mikrolevät

Itämeressä kasvavien, mikroleviin kuuluvien Nodularia-syanobakteerian aiheuttamat massaesiintymät, ns. "sinileväkukinnot" ovat myrkyllisiä. Niissä oleva maksamyrkky on nimeltään nodulariini. Aphanizomenon-levän kukinnat voivat olla myrkyllisiä järvissä, mutta Itämeressä sen ei ole todettu olevan myrkyllinen.[6]

Mikrolevien viljely

Mikrolevien viljely alkoi 1800-luvun loppupuolella, ja viljely teollistui toisen maailmansodan aikana Japanissa chlorella-levällä ruokapulan lievittämiseksi.

Vuosittain mikroleviä viljellään kymmeniä tuhansia tonneja.[1] Mikrolevien kaupallinen (>1 ha) biomassan tuotanto keskittyy neljään lajiin: Spirulina (Arthrospira platensis), Chlorella vulgaris, Dunaliella salina ja Haematococcus pluvialis.[7]

Mikrolevien teollisessa viljelyssä käytetään matalatuottoisempien avoimien altaiden tai kourujen sijaan suljettuja järjestelmiä, joissa olosuhteet ovat steriilit tai muuten muiden eliöiden kasvua rajoittavat.[8]

Viljellyt mikrolevät soveltuvat osin ihmisravinnoksi tai tuotantoeläinten rehuksi.

Viljellyistä levistä valmistetaan paljon ravintolisäaineita, esimerkiksi beetaglukaania, vitamiineja, kuten karotenoideja, välttämättömiä rasvahappoja kuten EPA ja DHA, tai levät puristetaan annoksiksi sellaisenaan.[8]

Mikrolevistä valmistetaan myös pigmenttejä.

Viljeltyjen lohien rehussa lihan punaiseksi värjäämiseen käytettävästä astaksantiinista osa on viljelmillä kasvatetuista mikrolevistä peräisin.[1] Leväperäinen astaksantiini on myös hyväksytty monissa EU-maissa ja Yhdysvalloissa käyttöön elintarvikkeissa ja ravintolisänä.[8]

Mikroleväviljelmät soveltuvat myös hiilidioksidin sitomiseen päästöistä ja jätevesien puhdistamiseen.[8]

Mikrolevät ja öljyntuotanto

Mikrolevien avulla on myös mahdollista tuottaa auringonvalosta ja mineraaleista biodieseliä. Mikroleviin pohjaava biodieseltuotanto ei kuitenkaan vielä ole hinnoiltaan kilpailukykyinen.

Mikroleväviljelmän vuotuinen öljyntuotto voi tuotettavan öljyn ominaisuuksista riippuen nousta 58-136 kuutioon hehtaarilta, yli kymmenkertaiseksi maalla kasvaviin öljykasveihin verrattuna. Mikrolevien käyttöä laajamittaisessa öljyntuotannossa rajoittavat kuitenkin nykyiset viljelytekniikat ja niiden rajoitettu skaalautuvuus.[8]

Katso myös

Lähteet

  1. ↑ a b c d e f Facts On Algae (html) Research On Microalgae Portal. Wageningen University and Research Centre. Viitattu 20.3.2010. (englanniksi)
  2. ↑ Valtion ympäristöhallinto: Mikrolevät eli planktonlevät Valtion ympäristöhallinnon verkkopalvelu. 4.9.2009 (Päivitetty). Viitattu 20.3.2010. (suomeksi)
  3. ↑ Valtion ympäristöhallinto: Planktonlevien luokittelu Valtion ympäristöhallinnon verkkopalvelu. Viitattu 12.02.2012. (suomeksi)
  4. ↑ Mike Carlowicz: NASA Satellite Detects Red Glow to Map Global Ocean Plant Health (html) 28.05.2009. US National Aeronautics and Space Administration. Arkistoitu 10.4.2021. Viitattu 21.3.2010. (englanniksi)
  5. ↑ Pedro Cermeño: The role of phytoplankton in the carbon cycle (pdf) www.projects.eu.com. Viitattu 12.2.2012. (englanniksi)
  6. ↑ Sinilevien myrkyllisyys, Valtion ympäristöhallinnon yhteinen verkkopalvelu, http://www.ymparisto.fi/default.asp?node=14947&lan=fi suomeksi
  7. ↑ IEA Bioenergy: Annual Report 2010
  8. ↑ a b c d e Teresa M. Mata, António A. Martinsa, Nidia. S. Caetano: Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, January 2010, nro Volume 14, Issue 1, s. 217-232. Elsevier Ltd.. 10.1016/j.rser.2009.07.020. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 20.3.2010. (englanniksi)

Aiheesta muualla

  • Heli Rimppi: Leväbiomassan tuotanto energiatarkoituksiin: Teknologian nykytila, haasteet ja mahdollisuudet Suomen olosuhteissa, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Teknillinen tiedekunta, kandidaatintyö, Lappeenrannassa 7.1.2009 (Arkistoitu – Internet Archive) (pdf)
  • Satu Nokkonen: Tulevaisuuden valkuaisinnovaatiot, Hyönteiset ja mikrolevät, Hämeen ammattikorkeakoulu HAMK, Hämeenlinna, 6.6.2017