미 유타 주립대학(Utah State University, USU)의 연구진에 따르면, 미세조류(Microalgae) 기반의 바이오연료(Biofuel)는 전세계 에너지 수요에 대한 갈증을 상당 부분 해소하는데 도움을 줄 뿐만 아니라 시장의 큰 흐름을 바꾸는 게임체인저(Game-changer)의 가능성도 높은 것으로 나타났다. 유타 주립대학의 기계공학과 대학원생인 Jeff Moody는 "미세조류는 다른 전통적인 연료원과 비교했을 때 훨씬 많은 양의 연료를 확보할 수 있는 바이오매스를 생산할 수 있다. 그리고 미세조류는 식용작물과 경쟁하지 않아 식량가격 상승이나 경작지 부족의 문제를 발생시키지 않는다"고 밝혔다. 

Moody는 이 대학 교수인 Chris McGinty와 Jason Quinn의 지원을 받아 전세계 미세조류 생산성 연구로부터 얻어진 주요 발견사항을 논문으로 발표하였다. 그는 지난 2014년 5월 26일 온라인 버전의 Proceedings of the National Academy of Sciences에 관련 내용을 담았다. 이번 연구는 미 에너지부(U.S. Department of Energy)의 지원을 받고 있다. 

바이오연료의 원료로서 미세조류는 유망한 자원이지만 USU 연구진은 해캄(Pond Scum, 고인 물의 수면 위에 떠올라있는 조류)이 화석연료에 의존함으로써 발생하는 다양한 문제들을 해결할 수 있는 효율적인 해결방안인가에 대해 질문을 던졌다. Moody는 "이번 연구의 목표는 현재 다양한 문헌에서 나오는 내용이 잘못되었음을 증명하는 것이 아니라 미세조류 바이오매스와 지질(Lipid)에 대한 전체적인 수율 평가를 보다 정확하면서 현실적으로 하기 위함"이라고 밝혔다. 

USU 기계우주항공공학과 Quinn 교수와 USU 원격감지및지리정보시스템 실험실의 McGinty 교수의 지원을 받은 Moody는 대규모 옥외 미세조류 배양 모델을 활용하였다. 연구진은 지구상에 있는 4,388개 지역으로부터 받은 기상학적 데이터를 활용하여 현재 전세계적으로 이용 가능한 미세조류의 생산 잠재력을 결정하였다. Quinn 교수는 "우리의 결과는 현재 문헌에서 제시된 결과보다 훨씬 보수적인 것으로 나타났다. 그렇다 하더라도 결과에서 얻어지는 숫자는 아직까지 매우 높은 편이다. 조류는 매년 1에이커당 2,500 갤런에 달하는 바이오연료를 생산할 수 있다. 이와 반대로 대두(Soybean)는 약 48갤런을 생산하고 있으며, 옥수수는 18갤런 정도이다. 또한 대두와 옥수수는 식량 생산에 영향을 주는 경지(Arable Land)를 사용해야 한다. 미세조류는 농업용으로 적합하지 않은 비경지를 이용할 수 있다는 장점이 있다"고 설명하였다. 

연구진은 브라질, 캐나다, 중국 및 미국에서 경작할 수 없는 불모지에 대해 계산하였다. 계산결과 미국은 이들 국가의 연료 소비의 30% 이상을 공급할 수 있는 충분한 조류 바이오연료를 생산할 능력을 가진 것으로 나타났다. Moody는 "이와 같은 추정치는 재생가능 에너지(Renewable Energy)로부터 얻어질 수 있는 비율로 볼 때 높은 것이다. 이번 연구결과는 기술개발 및 인프라 투자에 대한 정당성을 부여하여 조류 바이오연료를 보다 실현가능한 연료원으로 만드는데 기여할 것"이라고 말했다. 

Microalgae-based biofuel not only has the potential to quench a sizable chunk of the world's energy demands, say Utah State University researchers. It's a potential game-changer.

"That's because microalgae produces much higher yields of fuel-producing biomass than other traditional fuel feedstocks and it doesn't compete with food crops," says USU mechanical engineering graduate student Jeff Moody.

With USU colleagues Chris McGinty and Jason Quinn, Moody published findings from an unprecedented worldwide microalgae productivity assessment in the May 26, 2014, online Early Edition of the Proceedings of the National Academy of Sciences. The team's research was supported by the U.S. Department of Energy.

Despite its promise as a biofuel source, the USU investigators questioned whether "pond scum" could be a silver bullet-solution to challenges posed by fossil fuel dependence.

"Our aim wasn't to debunk existing literature, but to produce a more exhaustive, accurate and realistic assessment of the current global yield of microalgae biomass and lipids," Moody says.

With Quinn, assistant professor in USU's Department of Mechanical and Aerospace Engineering, and McGinty, associate director of USU's Remote Sensing/Geographic Information Systems Laboratory in the Department of Wildland Resources, Moody leveraged a large-scale, outdoor microalgae growth model. Using meteorological data from 4,388 global locations, the team determined the current global productivity potential of microalgae.

"Our results were much more conservative than those found in the current literature," Quinn says. "Even so, the numbers are impressive."

Algae, he says, yields about 2,500 gallons of biofuel per acre per year. In contrast, soybeans yield approximately 48 gallons; corn about 18 gallons.

"In addition, soybeans and corn require arable land that detracts from food production," Quinn says. "Microalgae can be produced in non-arable areas unsuitable for agriculture."

The researchers estimate untillable land in Brazil, Canada, China and the U.S. could be used to produce enough algal biofuel to supplement more than 30 percent of those countries' fuel consumption.

"That's an impressive percentage from renewable energy," Moody says. "Our findings will help to justify the investment in technology development and infrastructure to make algal biofuel a viable fuel source."