Utformande av odlingen

Då det tidigare inte bedrivits någon mikroalgsodling till havs, finns det inga dokumenterade tekniker, parametervärden eller resultat att utgå ifrån för uppskattning av produktionen från en sådan. Beräkningar och antaganden för mikroalgsodlingen har därför till stor del grundats genom att dra paralleller till mikroalgsodlingar på land, främst racewaydammar, och till fiskekasseodlingar. Siffror och resultat från dessa har sedan anpassats och använts vid beräkningar på mikroalgsodlingen för den fiktiva ön.

Eftersom inga rapporter om mikroalgsodling till havs har hittats i litteraturen, har det inte heller tillverkats någon specialanpassad bassäng för just detta ändamål. Det har emellertid tillverkats landbassänger i plast samt bedrivits fiskekasseodlingar till havs i stor utsträckning. Då

fiskekasseodling är en beprövad och i många avseenden optimerad teknik, bör man kunna anta att denna är ett bra alternativ att tillämpa vid utformningen av en tänkbar mikroalgsodling.

Mikroalgsbassängen kommer därför att utformas på samma sätt som en sluten fiskekasseodling, och kommer därmed att utgöras av en presenningsbassäng som hålls flytande med hjälp av en flytring och är förankrad till botten.

Vidare kommer mikroalgsbassängen fyllas med näringsrikt djupvatten, uppumpat från 1000 m djup, från den OTEC-anläggning som antas finnas på den fiktiva ön (se Fel! Hittar inte referenskälla. ovan). Detta vatten är mer näringsrikt än det som finns vid ytan, och bör därför innebära en bättre

tillväxtmiljö än vanligt havsvatten för mikroalgerna (se vidare 3.4 nedan).

3.1.2.1 Bassängmått

Odlingsdjupet är 0,2-0,5 m i en typisk Racewaydamm (Brennan & Owende, 2010). För att minska odlingens känslighet för avdunstning väljs djupet på odlingen till 0,5 m. Detta djup användes även för en odling i Australien i vilken man inte använde någon mekanisk omrörning (Borowitzka, 1999). Eftersom vågorna kan bli så höga som upp till 3,5 m i närheten av Hawaii (Stopa, Cheung & Chen, 2011), är det rimligt att anta att de även kan bli det runt den fiktiva ön. Detta måste tas med i beräkningarna vid utformande av mikroalgsbassängen, i synnerhet avseende dess kanthöjd ovanför ytan. Vidare antas bassängen vara cirkulär då använd information, hämtad ur litteraturstudien, gäller

46

cirkulära fiskekasseodlingar. Då bassängen kommer att följa havets, närmare bestämt ytans rörelse (Lee et al., 2008), behöver dock inte marginalen täcka hela denna potentiella våghöjd. En marginal på 1,5 m antas vara tillräckligt för att stoppa vattenutbyte mellan bassängen och det omgivande havet. Detta ger tillsammans med odlingsdjupet den totala höjden på bassängen. Den valda arean, för jämförelse av algtyperna, ger radien för mikroalgsbassängen och därmed även dess och flytringens omkrets. Denna tillsammans med den totala höjden på bassängen ger den totala nödvändiga presenningsarean.

En cirkulär odlingsarea om 10 000 m², vilken i detta projekt har valts som area för att jämföra mikro- och makroalgsodling med varandra, ger odlingen en radie på cirka 56,4 m enligt ekv. (16), som finns under avsnitt 5.6.1.1. Ett vattendjup om 0,5 m ger i sin tur odlingen en volym om 5 000 m³ enligt ekv. (17). En bassängkant med 1,5 m marginal, ovanför ytan, resulterar i en total presenningsarea om cirka 10 709 m² enligt ekv. (19). Radien innebär vidare att den totala ”flytringslängden” uppgår till cirka 354 m, enligt ekv. (18) och att den totala mantelytan av flytringen blir cirka 556 m², då flytringen antas ha en diameter om 0,5 m, enligt ekv. (20). Samtliga ekvationer som använts i detta stycke beskrivs mer utförligt i avsnitt 5.6.1.1 nedan.

Tabell 9: Parametrar för mikroalgsbassängen visar en sammanfattning av parametrarna för mikroalgsbassängen:

Tabell 9: Parametrar för mikroalgsbassängen

PARAMETER VÄRDE ENHET

Yta 10 000 m²

Djup 0,5 m

Volym 5 000 m³

Bassängkant (över vattenytan) 1,5 m

3.1.2.2 Material

Vid val av bassängplast har utgångspunkten varit de material som RIB-båtar oftast tillverkas av, då dessa med största sannolikhet är beprövade och speciellt anpassade för saltvatten och de krafter som havet innesitter. En av dessa plaster, vilken har valts att tillämpas i detta projekts beräkningar, är hypalon (Allinflatables, 2012). Både bassängen och flytringen antas kunna tillverkas av hypalonplast, med en densitet av 1400 kg/m³ och ett pris om 1,325 dollar/kg (Alibaba Global Trade, 2012).

3.1.2.3 Förankringsanordning

Mikroalgsbassängens förankringsmaterial behöver vara slitstarkt och det bör därför vara tillverkat av nylon, polyester och polypropen, precis som det man oftast använder för fiskekassodlingar i Taiwan (Huang, Tang & Liu, 2007). Dessa material är med stor sannolikhet bäst lämpade för de påfrestningar som bassängen kommer att utsättas för. Trots att dessa har valts för sin slitstarkhet kan de gå av vid för stora påfrestningar, som kraftfulla vågor medför. Av denna anledning ska odlingen även ha bojar mellan ankarna och kassen, som fångar upp den största delen av krafterna, precis som fiskekassar har. (Huang, Tang & Liu, 2007)

Vidare beror vilken typ av ankare man bör välja, enligt Huang, Tang & Liu (2007), på vilken typ av botten man ska förankra bassängen i. Då både lugg- och dödviktsankare kan användas för både sandig och lerig samt stenig botten, bör någon av dessa användas. Eftersom luggankare kräver en

47

betydligt mer omständig montering, bör någon typ av dödviktsankare användas. Vidare bör flera av dessa användas då vågor och vindar kommer in mot bassängen ifrån olika håll. Åtta stycken

dödviktsankare i form av stora cementblock har valts för att förankra detta projekts

mikroalgsbassäng, dessa placeras med jämna avstånd runt bassängen. Hur mycket dessa kan tänkas kosta och i vilken grad de därmed påverkar materialkostnaderna berörs emellertid inte i detta projekt. Förankringen ingår med andra ord inte i mikroalgsmodellen, vilket diskuteras i avsnitt 4.2.1. nedan.

Figur 7 visar hur mikroalgsodlingen skulle kunna se ut och vara förtöjd;

Figur 7: Möjlig konstruktion av mikroalgsbassängen och dess förtöjning

Källa: Huang, Tang & Liu, 2007 (Modifierad)

3.1.2.4 Inget omrörningsverktyg

Den rekommenderade omröringshastigheten i en racewaydamm är mellan 0,15-0,3 m/s (Ketheesan & Nirmalakhandan, 2011). Eftersom sammanställningen av de typiska förhållandena gällande

dyningar och vågenergi runt om Hawaii inte visar på att våghastigheten någonsin blir i närheten av så låg som detta, (Stopa, Cheung och Chen, 2011) är sannolikheten att vågorna inte skulle medföra minst denna hastighet i makroalgsodlingen minimal. Detta då bassängen ständigt kommer att röra sig och ändra form, samt dess flytring hela tiden kommer att följa med vågrörelserna. (Lee et al., 2008) Utifrån detta görs bedömningen att det inte behövs något mekaniskt omrörningsverktyg i havsbassängen.

3.1.2.5 Avdunstning och vattenpåfyllnad

Vattnet i mikroalgsodlingen antas avdunsta med liknande hastighet som vattnet i Stilla havet och runt ekvatorn, i allmänhet, gör. Då en typisk racewaydamm kan ha ett lägsta djup av 0,2 m görs antagandet att det inte är någon större fara om vattnet i bassängen avdunstar i viss mån. Djupet bör emellertid inte sjunka till 0,2 m trots att detta ibland används i Racewaydammar, då detta troligtvis skulle resultera i att algerna inte kan blandas om och tillgodogöra sig solljuset fullgott med

avsaknaden av omrörningsverktyg. Djupet antas kunna sjunka med en decimeter innan någon markant försämring av tillväxten inträffar. Då avdunstningshastigheten antas till 1300 mm/år, grundat på den för Stilla havet som helhet samt runt om jorden på ± 10 grader runt ekvatorn (se Tabell 7 under Litteraturstudie ovan), måste bassängen fyllas på en gång i månaden för att bibehålla en volym över den minsta tänkbara. I vattnets kretslopp förekommer det emellertid både

avdunstning och nederbörd, varför antagande om att en relativt konstant volym bibehålls görs. Avdunstningen har med detta resonemang ingen inverkan på odlingens vattendjup, och därför bedöms heller ingen vattenpåfyllnad av bassängen behövas. Avdunstningen kan emellertid påverka odlingsvattnets procentuella näringsinnehåll, vilket i sin tur kan påverka faktorer som lipidinnehåll och tillväxthastighet för mikroalgen. Möjliga scenarion med förändringar i lipidinnehåll och

48

tillväxthastighet jämfört med huvudscenariot diskuteras vidare i Känslighetsanalysen, avsnitt 7.1.4 och 7.1.5. nedan.