Alger

Denne underside om alger udgør første del af teorien for Biotech Academys materiale om Den grønne revolution.

 

Alger findes overalt på jorden, og de har en enorm betydning for livet, som vi kender det. Hvis det ikke var for alger, ville du og jeg ikke kunne overleve på denne jord. Algerne i havet producerer ved hjælp af deres fotosyntese nemlig 46 % af den samlede mængde atmosfærens ilt. Hvis du hører ordet alger, minder det dig måske i første omgang om den dag, du var på vej i vandet, da dine forældre fortalte dig, at det måtte du desværre ikke, fordi der var farlige blågrønalger i vandet. Alger opfattes af mange som et irritationsmoment, fx når de farver terrasser og badebroer grønne, lukker badestrande eller tilstopper tagrender. Men alger kan faktisk bruges til produktion af mange af de produkter, som vi bruger hver dag.

 

Alger kan bruges til produktionen af biobrændsel til din bil, medicin når du bliver syg eller fiskefoder til de fisk, du køber nede i supermarkedet. Vi kan endda udnytte, at algerne lever af nitrogen og fosfat, som er nogle af de værste biologiske forureningsstoffer i vores vandmiljø. Alger kan nemlig bruges som et biofilter, der renser vores fabrikkers spildevand og bruger energien til at producere værdifulde stoffer.

 

Hvordan fik vi alger på Jorden?

Meget tidligt i Jordens historie var der slet ikke nogen ilt til stede i atmosfæren. Der levede kun meget hårdføre organismer, såsom bakterier. På et tidspunkt skete der noget fantastisk. Igennem evolutionen udviklede en tilfældig bakterie et pigment, som kunne anvende energien fra solens stråler. Sådan opstod den første cyanobakterie, som både klassificeres som en alge og en bakterie. Den blev i stand til at lave fotosyntese. Cyanobakterien delte sig nu til mange millioner cyanobakterier.

Udviklingen af cyanobakterier og alger

Figur 1: På figuren ses udviklingen af livet på Jorden. Udviklingen ses fra dengang hvor Jordens eneste beboere var meget simple bakterier og nogle få cyanobakterier. Disse forfædre udviklede sig til alle planter og dyr på Jorden.

Cyanobakterierne frigav ilten fra fotosyntesen til atmosfæren, hvilket var en af de mest skelsættende begivenheder i historien om livets udvikling på Jorden. Ilten var dog giftig for mange bakterier, men nogle få lærte at bruge ilten til respiration. Respiration er det samme som at trække vejret. Det er altså udnyttelsen af ilt til produktion af energi.

 

På et tidspunkt herefter skete der en sammensmeltning mellem en prokaryot, der havde en udviklet cellekerne, og en bakterie som kunne lave respiration (markeret med 1 på figur 1). Sådan blev den første eukaryot til, og den integrerede bakterie fungerede nu som det, vi kalder mitokondrier i dag. Senere i evolutionen skete der endnu en utrolig sammensmeltning, den vigtigste i forhold til udviklingen af planteceller. Her optog en eukaryot med cellekerne og mitokondrier en cyanobakterie, der senere blev integreret og i dag kaldes for grønkorn (markeret med 2 i figur 1). Efterfølgende udviklede disse simple organismer sig, igennem evolutionen, til planter, træer og alger. Der var nu organismer på Jorden, som både kunne lave fotosyntese og respiration, hvilket jo må siges at være fantastisk. Nogle eukaryoter udviklede sig til dyreceller, som er forfædrene til alle dyr på Jorden (markeret med 3 i figur 1).

Fotosyntesen

Alger kan bruges til produktion fordi de mestrer en af naturens vigtigste processer: Fotosyntesen.  

Fotosyntesen er en fantastisk proces, hvor de simple stoffer som vand (H2O) og kuldioxid (CO2) bliver omdannet til værdifuld energi, ilt og sukker, udelukkende ved hjælp af energi fra solen.

Det vigtigste at forstå i hele dette projekt, er hvordan fotosyntesen fungerer, og du kommer derfor til at arbejde med nedstående ligning for fotosyntese og lære den rigtig godt at kende.

Lad os nu kigge nærmere på, hvordan fotosyntesen egentlig fungerer.

Forestil dig en varm forårsdag, hvor solen skinner fra en skyfri himmel ned på algerne i vandet. Hvis man kigger lidt nærmere på solstrålerne, ser man, at de består af lyspartikler, der bærer solenergi til algerne, som udnytter energien i fotosyntesen. Når en lyspartikel rammer en alge vil farvepigmenterne “fange” partiklen, og solenergien bliver overført til elektroner i H2O. Disse elektroner kan nu populært kaldes “begejstrede”, fordi de har fået overført energi fra sollyset. Denne energi kan bruges i resten af fotosyntesens reaktioner.

 

Elektronerne kommer fra H2O, som bliver omdannet til oxygen (ilt), alt imens kulstof kommer fra CO2, som bliver omdannet til sukker (C6H12O6). Sukkeret bruges senere af algen, som energikilde til at producere den samlede biomasse, altså alle de stoffer algeceller består af. For at forstå hvad biomassen helt præcist er, kan man forestille sig, at man fjernede al væsken fra en alge. Den lille indtørrede klump, der var tilbage er biomassen, og det er herfra, at man isolerer mange spændende produkter.

 

Hvordan kan fotosyntesen bruges til at lave energi?

Biomassen er dog ikke endestationen. Hvis man spørger forskerne på eksempelvis Københavns Universitet (KU). De har fundet ud af, at fotosyntesen producerer en masse overskudsenergi, som algen faktisk godt kan undvære. De undersøger derfor, om det kan lade sig gøre at omdirigere noget af den overskudsenergi og derved producere interessante proteiner som eksempelvis enzymer, der kan bruges i fødevarer, medicin, kosmetik osv. Man kan nemlig “låne” den energi, som ligger i de “begejstrede” elektroner, til andre reaktioner, som kan lave værdifulde stoffer. Det er dog en hårdfin grænse, ikke at “låne” for mange “begejstrede” elektroner til at lave andre stoffer. Det vil nemlig betyde, at algen ikke vil have nok energi til de livsnødvendige reaktioner, og dermed ikke kan overleve.

 

Alger bruges allerede i dag til at producere flere værdifulde stoffer, som indgår i mange af de produkter, vi køber i supermarkeder, på apoteker og tankstationer. Alger bruges nemlig i flere industrielle processer, som anvendes indenfor eksempelvis produktion af medicin imod kræft, en bæredygtig produktion af “grøn energi”, inden for spildevandsrensning og endda som foder i akvakulturer. Du kan læse meget mere om de 4 eksempler på brug af alger i produktionen af værdifulde stoffer i dette projekt.