Sử dụng Nuôi trồng rong biển

Rong biển nuôi được sử dụng trong một số sản phẩm công nghiệp khác nhau, được dùng trực tiếp như thực phẩm, hoặc là một thành phần trong thức ăn chăn nuôi và làm nguyên liệu cho nhiên liệu sinh học.[45]

Hoá phẩm

Một số loại rong biển được sử dụng để sản xuất các hóa chất phái sinh cho các ngành công nghiệp, dược phẩm hoặc thực phẩm khác nhau.[13] Hai sản phẩm dẫn xuất chính là carrageenanagar. Ngoài ra, có một loạt chất được chiết tách từ rong biển có thể được sử dụng cho dược phẩm[46], công nghiệp thực phẩm[47]công nghiệp mỹ phẩm[48].

Carrageenan

Rong sụn gai được nuôi để sản xuất iota-carrageenan, ở Zanzibar, Tanzania.

Carrageenan là nhóm các polysaccharid mạch thẳng sulfat hóa, được chiết từ các loài rong sụn, rong đỏ. Carrageenan được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm với các tính chất như tạo gel, làm dày, ổn định. Ứng dụng quan trọng của phụ gia này là trong các sản phẩm thịt và sữa, do khả năng liên kết tốt với các protein thực phẩm.

Trong thương mại có ba dạng carrageenan, khác nhau bởi mức độ sulfat hóa:

  • Kappa-carrageenan chỉ có một nhóm sulfat trên mỗi disaccharid, tạo nên sợi gel cứng do chứa ion kali. Dạng này phản ứng với các protein sữa và chủ yếu được sản xuất từ Kappaphycus alvarezii (rong sụn).[49]
  • Iota-carrageenan có hai nhóm sulfat trên mỗi disaccharid, tạo nên sợi gel mềm do các ion calci. Dạng này chủ yếu được tạo ra từ Eucheuma denticulatum (rong sụn gai).[49]
  • Lambda-carrageenan có ba nhóm sulfat trên mỗi disaccharid, không tạo gel, chủ yếu làm chất làm dày trong sữa. Dạng này chủ yếu được sản xuất từ Gigartina.

Khi sử dụng trong thực phẩm, carrageenan là phụ gia mang số hiệu E407 (hoặc E407a đối với "rong sụn gai qua chế biến").

Agar

Các đĩa agar được tẩm máu cừu để nuôi vi khuẩn.

Agar là một chất giống như thạch, được thu hoạch chủ yếu từ các loại rong câu (ogonori, Gracilaria) và "tengusa" (Gelidiaceae).[50][51] Chất này là một hỗn hợp của hai thành phần: agarose polysaccharide mạch thẳng, và một hỗn hợp không đồng nhất của các phân tử nhỏ hơn gọi là agaropectin.[52] Nó tạo thành cấu trúc hỗ trợ trong thành tế bào của một số loài tảo biển và rong biển, và được giải phóng khi đun sôi. Những tảo và rong chứa agar được gọi là agarophyte, và thuộc về ngành Rhodophyta (tảo đỏ).[53][54]

Agar đã được sử dụng như một thành phần trong các món tráng miệng ở khắp châu Á, và cũng là chất nền vững chắc để chứa môi trường nuôi cấy cho các thí nghiệm vi sinh. Ngoài việc được dùng trong các món tráng miệng và kem lạnh, agar có thể được sử dụng như một loại thuốc nhuận tràng, một chất ức chế sự thèm ăn, một chất thay thế gelatin cho người ăn chay, một chất làm đặc cho xúp, chất bảo quản trái cây, chất làm trong cho sản xuất bia, chất gia keo trong sản xuất giấyvải,[55] làm vật liệu nha khoa, và nhiều ứng dụng khác.

Thực phẩm

Một đĩa rong biển muối cay.

Rong biển thực phẩm là các loại rong biển có thể ăn sống hoặc chế biến trong ẩm thực. Chúng thường có nhiều chất xơ,[56][57] và thuộc vào một trong ba nhóm tảo đa bàotảo đỏ, tảo xanh, và tảo nâu.[56]

Đa số rong biển thực phẩm được trồng ở vùng nước mặn, vì các loại tảo nước ngọt thường độc. Một số tảo nước mặn có chứa acid gây ngứa thực quản, trong khi vài loại rong biển khác có tác dụng nhuận tràng và cân bằng điện giải.[58] Các loài tảo lớn ở nước mặn đa phần là không gây ngộ độc khi không ăn nhiều quá, tuy nhiên một số loài thuộc chi Lyngbya có thể gây chết người.[59] Các vụ ngộ độc cũng thường xảy ra khi tiêu thụ một số loại cá ăn Lyngbya, chính là ngộ độc cá Ciguatera.[59] Chế biến Lyngbya majuscula bằng tay trần có thể gây ra bệnh chàm rong biển.[60] Một số loài rong biển Desmarestia có rất nhiều acid, với các không bào chứa acid sulfuric có thể gây ra các bệnh đường ruột nghiêm trọng.[59]

Thành phần khoáng chất ở rong biển.[61][a]
Khoáng chấtNồng độ (µg trên g rong biển)
Tảo đỏTảo xanhTảo nâu
Đồng4,890,388,64
Mangan57,5062,008,75
Thiếc15,801,0119,92
Sắt915,000,37858,50
Kali5,17113,0029,65
Magnesi25,8018,309,60
Cobalt0,080,063,47
Chromi0,82-16,60
Chì0,15-0,40
Nickel1,8410,4025,20
Cadmi0,072,005,90
Natri4,15185,0039,11
Calci351,50195,262053,40
 

Phân bón

Phân bón rong biểnphân hữu cơ làm từ rong biển, được sử dụng trong nông nghiệp để tăng độ phì nhiêu của đất và sự phát triển của cây trồng. Việc sử dụng phân bón rong biển có từ xa xưa và mang lại nhiều lợi ích cho đất.[62] Phân bón rong biển có thể ở dạng lỏng được chiết xuất từ rong biển, hoặc ở dạng chất hữu cơ đã được sấy khô và nghiền thành bột.[63][64] Nhờ các hoạt tính khác nhau, rong biển có khả năng cải tạo đất mạnh mẽ, xử lý môi trường, kiểm soát thiên địch và bệnh tật, tăng khả năng chống chịu với các stress phi sinh, cải thiện kết cấu đất và khả năng giữ nước.[63][65]. Mỗi ngành rong biển mang lại các lợi ích khác nhau cho sức khỏe của đất và cây trồng.[63]

Nuôi trồng và phát triển phân bón từ rong biển có vai trò quan trọng trong chu trình sinh địa hóa dinh dưỡng thông qua lưu trữ carbon và hấp thụ nitơphosphor.[66][67] Bón phân rong biển vào đất cũng có thể làm thay đổi cấu trúc và chức năng của các quần xã vi sinh vật. Sự phát triển của nông nghiệp hữu cơ đang thu hút các ứng dụng của phân bón và các chất phụ gia đất từ rong biển. Ngành phân bón rong biển, dù vẫn còn sơ khai, có tiềm năng giúp phát triển kinh tế bền vững và giảm lượng dinh dưỡng chảy tràn trong các hệ thống ven biển.[68] Tuy nhiên, sử dụng và sản xuất phân bón rong biển vẫn có các trở ngại như: làm tăng sự lây lan của các loài xâm lấn, nguy cơ tích tụ kim loại nặng.[69][70][71]

Tổng độ lớn thị trường phân bón rong biển toàn cầu được dự báo là đạt 17,1 triệu đô la Mỹ vào năm 2025 và tăng trưởng theo nhu cầu của ngành nông nghiệp hữu cơ.[72]

Nhiên liệu

Nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu hóa thạch lỏng có thể thu được từ rong biển, tảo biển hoặc các loại tảo khác, và thường được gọi là nhiên liệu tảo. Nhiên liệu tảo cũng có thể thay thế các nhiên liệu sinh học khác làm từ ngômía.[73][74] Nhiên liệu tảo vẫn chưa phổ biến do chi phí cao, và một số tổ chức khác nhau đang nỗ lực cải tiến sản xuất để nhiên liệu tảo khả thi về mặt thương mại.[75] 

Bình chứa nhiên liệu phản lực làm từ rong biển.

Giống như nhiên liệu hóa thạch, nhiên liệu tảo cũng thải ra CO2 khi bị đốt cháy. Điểm khác biệt là nhiên liệu tảo và các loại nhiên liệu sinh học khác chỉ thải CO2 đã bị lấy đi không lâu trước đó từ khí quyển thông qua chu trình quang hợp của tảo hoặc thực vật. Khủng hoảng năng lượng và khủng hoảng thực phẩm trên thế giới đã kích thích sự quan tâm đối với ngành nuôi trồng tảo nói chung, và nuôi trồng rong biển nói riêng, để tạo ra nhiên liệu sinh học trên những diện tích đất hoặc biển không phù hợp cho nông nghiệp truyền thống. Nuôi trồng tảo có thể bằng nước mặn và nước thải, tác động tối thiểu lên nguồn nước ngọt.[76][77] Nhiên liệu tảo có điểm bắt lửa cao,[78] và có thể phân hủy sinh học, khá vô hại với môi trường nếu bị tràn.[79][80] 

Tuy mỗi đơn vị thể tích trồng tảo có thể tốn kém hơn các cây trồng nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai,[81] nhưng lại cho ra nhiều nhiên liệu hơn từ 10 đến 100 lần mỗi đơn vị diện tích.[82] Bộ Năng lượng Hoa Kỳ ước tính rằng nếu nhiên liệu tảo thay thế tất cả nhiên liệu xăng dầu trên nước Mỹ thì sẽ cần 15.000 dặm vuông Anh (39.000 km2), tức là chỉ 0,42% diện tích nước Mỹ,[83] hoặc khoảng một nửa vùng đất Maine. Con số này ít hơn 1⁄7 diện tích trồng ngô tại Mỹ vào năm 2000.[84]

Năm 2013, Chủ tịch kiêm giám đốc Exxon Mobil, ông Rex Tillerson cho rằng cần hơn 25 năm nữa thì nhiên liệu tảo mới cạnh tranh thương mại được.[85] Đến năm 2017, Synthetic Genomics và ExxonMobil đã báo cáo đột phá trong nghiên cứu nhiên liệu tảo.[86] Họ đã tăng được lượng chất béo (từ 20% lên 40%-55%) trong một loài Nannochloropsis gaditana đã được biến đổi gien.[87] Cùng năm này, chỉ rất ít công ty khởi nghiệp về nhiên liệu tảo còn trụ lại.[88]