Mikroalga: tiszta eszközhöz jut vele a mezőgazdaság

Írta: MezőHír-2022/04. lapszám cikke - 2022 április 04.

A mikroalgák jelentősen hozzájárulnak a haszonnövények növekedési erélyéhez, hozamuk növeléséhez, stressztűréséhez. Ezek már bizonyított tények, s azt sem kell ragozni, miért fontos erények ezek az egyre fenyegetőbb időjárásválság éveiben. Dr. Ördög Vince professzort, a mikroalga-biotechnológia hazai szaktekintélyét arról kérdeztük, mit köszönhetünk e speciális növényeknek, milyen hasznot vár tőlük a hazai mezőgazdaság, és hogy itthon mik a buktatói e szakterületnek.

Dr. Ördög Vince professzor
Dr. Ördög Vince professzor

– Hogyan és miért kezdett a mikroalgákkal foglalkozni?

– A 80-as évek végén, egy brazíliai szakmai kinttartózkodás során figyeltem fel a szántóföldeken, az utak szélén vagy a csatornák közelében mindenki számára látható színes foltokra. Algák voltak; összegyűjtöttem őket kis műanyag csövecskékbe – ezt már az egyetemi éveim óta gyakran megtettem, mert azóta foglalkoztatott egy algatörzsgyűjtemény létrehozása.

– Mi mozgatta?

– A 90-es évek elején Németországban találkoztam a Gabonafeldolgozó Kutatóintézet alga-biotechnológiai részlegének vezetőjével, aki kutatócsoportjával a süteményekhez zselészerű anyagokat (poliszacharidokat) termelt mikroalgákkal. Brandenburg tartomány támogatásával kezdtünk együtt dolgozni. A kutatások célja kezdetben az volt, hogy feltárjuk, vannak-e növényi hormonok a mikroalgákban és tovább: hogy ezen az úton eljutunk-e oda, hogy használjuk őket a haszonnövény-termesztésben.

– Mennyiben volt úttörő ez a magyar kutatás?

– Tengerialga-kivonatokkal már a múlt század 40-50-es évei óta kísérleteznek, sőt használnak ilyen termékeket növényi biostimulánsként. Az édesvízi mikroalgák ilyen célú mezőgazdasági alkalmazása viszont úttörő kezdeményezésnek számított. Ezen a téren a hazai kutatások ma is a világ élmezőnyébe tartoznak. A cianobaktériumokat kezdetben csupán nitrogénkötésük miatt használták talajoltásra. Erről viszont hamar bebizonyosodott, hogy hektáronként évente legfeljebb 30 kilót képesek megkötni. Ráadásul kiderült, hogy a cianobaktériumoknak ez a nitrogénkötő képessége csak ott érvényesül, ahol nincs vagy csak nagyon kevés a növények számára hozzáférhető nitrogén a talajban. Ilyen például India, Mianmar és több más ország, ahol a műtrágya hiánya miatt a nitrogénkötésnek jelentősége van.

– Akkor nálunk ez nem igazán előny.

– Nem, mert nálunk vagy Nyugat-Európában ez a hasznuk alig mérhető, mert itt nitrogénben gazdagabbak a talajok. Viszont a kísérletezések során felfigyeltünk rá, hogy a növények növekedési erélye, elsősorban az erőteljesebb kezdeti gyökérnövekedés a csekély nitrogénmegkötő hatás ellenére érvényesült. Valami másnak is kell lennie a háttérben – gondoltuk, és arra gyanakodtunk, hogy ezért a növekedést serkentő hatásért növényi hormonok lehetnek a felelősek.

– Tengeri vagy édesvízi algák a hatásosabbak?

– Élettani szempontból ez mindegy, de a kutatás logisztikai, szabályozási és költségtényezői miatt a kutatásoknál nem volt mindegy. A tengerialga-készítményeknél a begyűjtés/szüretelés jogi, időzítési és más bonyolult vonatkozásai nehézséget jelentenek, Magyarországon pedig tenger híján lehetetlen. A hazai kutatás ezért érthetően az édesvízi mikroalgákkal kezdődött, de felhasználtuk a tengerialga-készítményekkel nyert tapasztalatokat is. A kutatások bizonyították, hogy az algák igenis termelnek olyan növényi hormonokat, amik a magasabb rendű növényekben is előfordulnak, és elsősorban ezek eredményezik a növényi biostimuláns hatást. Ez azt jelenti, hogy a növény levelére vagy gyökeréhez kijuttatott mikroalga növeli a növény abiotikus stressztűrő képességét, pozitívan hat a növekedésére, a termés minőségére és mennyiségére, továbbá növeli a tápanyag-hasznosítás mértékét, és ezzel csökkenthető a kijuttatott műtrágyák mennyisége.

Algatenyészet a mosonmagyaróvári laboratóriumban

– Mindez gazdaságilag is közvetlen hasznot eredményez?

– Előbb-utóbb igen, és erre vannak kedvező jelek. Sajátos módon sokat segítettek az algaalapú bioüzemanyag-termeléshez kapcsolódó kutatások, amelyek egy idő után megtorpantak, mert a termelés túl drága és energiaigényes. Azaz ma még több energiával gyártanánk bioüzemanyagot, mint amennyi energiát maga a bioüzemanyag szolgáltatna, vagyis az algaalapú bioüzemanyag még nem versenyképes a fosszilis energiahordozókkal. Ugyanakkor ezek a kutatási törekvések újabb és egyre olcsóbb alga-tömegtermesztő berendezések előállításához vezettek, így elérhetővé vált a mikroalgák bevezetése a mezőgazdaságba.

– De ha azzal kezdte, hogy az alga mindenütt megterem, a brazil járdáktól a norvég fjordokig és a Balatonig, akkor miért oly drága az abból nyert termékek előállítása?

– Azért, mert a tömegtermesztéshez és feldolgozáshoz szükséges beruházás költséges, és különleges szakértelmet igényel. A költség szennyvizek felhasználásával csökkenthető. Például kísérleteink igazolták, hogy a lakossági szennyvizekben vagy állattartó telepek szennyvizében a mikroalgák nagyon jól szaporodnak. Csakhogy az így termesztett alga termésnövelő hatása – igaz, nem sokkal, de mégiscsak –kisebb, mint a tápoldatban, laboratóriumi viszonyok közt előállítotté. Közben azért hangsúlyozom folyton, hogy a jelenről beszélünk, mert folynak azok a kutatások, amik még olcsóbb algatermesztő berendezések kifejlesztését célozzák. Ennek már van is eredménye, mert a korábbi 10–50 helyett ma már 3–5 euróra csökkenthető a mikroalgák száraz biomasszájának a kilogrammonkénti termelési költsége. Ez már lehetővé teszi a mezőgazdaság számára is piacképes mikroalgatermékek előállítását.

– Mit mutatnak az ilyen mezőgazdasági alkalmazások eredményei a hozamokat illetően?

– A hozamok előtt fontos tudni, hogy a mikroalga-készítményes kezelés biostimuláns hatása elsősorban a gyökeresedésre, a gyökérnövekedésre hat pozitívan. Gyorsabban és nagyobb gyökérzetet hajt az így kezelt növény, ami közismerten döntő, és többféle eredménnyel jár. Egyrészt a növény nagyobb gyökérfelületen képes vizet és tápanyagot felvenni. Másrészt jobb kondícióval lesz képes átvészelni az időjárási szélsőségeket, szárazságot, hőstresszes napokat, szélvihart, vagy gyorsabban lesz képes regenerálódni jégverés után. További kedvező hatás a levelek nagyobb felülete és pigmenttartalma, ami erőteljesebb fotoszintézissel, azaz szervesanyag-termeléssel jár együtt.

– Minden kultúrában, szántón és kertészetekben is bevethető?

– Minden kultúrában alkalmazható. A világ élvonalához tartozó hazai kutatások során mi egyebek között búza-, kukorica- és repcekultúrákban végeztünk kísérleteket. Ha a búza a bokrosodás időszakában kapja az algaalapú biostimuláns-kezelést, akkor 400 liter vízzel kijuttatva, 0,3 g/literes koncentráció mellett mintegy 10 százalékos termésnövekedést értünk el. A kukoricánál magasabb, 1 g/liter a koncentráció, a kijuttatás ideális fázisa pedig a 6-8 leveles állapot. A repcét is ideértve, mindhárom növénynél egyben hozzávetőleg 10 százalékos műtrágya-megtakarítással valósultak meg ezek az eredmények.

– Napraforgóval kísérleteztek?

– Míg az előbbi kísérletek kisparcellás vagy legfeljebb pár száz négyzetméteres területen folytak, napraforgóval üvegházi viszonyok között is végeztünk kísérleteket. Öntözött és nem öntözött fiatal növényeknél figyeltük meg a szárazságtűrést alga-biostimuláns hatására. Az algával kezelt növény javára való eltérés szembeszökő volt. Ugyanezt találtuk paprikapalántáknál is.

– Ha jól értem, ezek mind a vetést követő levélkezelést jelentik. Magkezelésre, algás csávázásra vagy a vetéssel egy menetben való kijuttatásra folynak kísérletek?

– Nálunk nem, de az elmélet nem új, és vannak is ilyen irányú kísérletezések. Például a mag drazsézása, beáztatása annak érdekében, hogy valóban, a „biostimuláns hatóanyagok” már akkor, rögtön rendelkezésre álljanak, amikor a mag növekedésnek, kibontakozásnak indul a talajban. Mi egyelőre az említett, kis koncentrációjú levélkezelésekkel is szép eredményeket mutató eljárást vizsgáljuk.

Mára jelentősen olcsóbbá vált a mikroalga-biomassza előállítása

– Voltaképpen a talajt vagy a növényt kezeli a technológia?

– A talajt is egyre többen kezelik algakészítményekkel, leginkább élőalga-szuszpenzió formájában kijuttatva. Itt azonban fontos tisztában lenni egy érdekes kölcsönhatással. Önmagában az efféle algás kezelés szinte semmilyen eredményt nem produkál. Viszont, ha az algát egyes baktériumkészítményekkel keverjük, akkor a kezelés már akár 100-200 gramm/hektár koncentrációban nagyon hatásos. A magyarázat az, hogy az alga segíti a baktérium szaporodásának gyors megindulását a talajba kerülve. A csak algás talajkezelésnél az algának muszáj közel jutni a talajban a gyökerekhez, ami nehézkes, és csökkenti a hatékonyságát. A mikrobiális talajkezeléssel foglalkozó kutatásokban a hazai kutatók ugyancsak a világelsők közé tartoznak.

– Ha ezek a hatások ilyen ellenőrzöttek, bizonyítottak, ráadásul évek-évtizedek óta halmozódnak, és bejárják nyilván nemcsak a tudományos műhelyeket, hanem a gyakorlatban dolgozó gazdaságvezetők köreit is, akkor miért nem terjed gyorsabban az alga-biotechnológia?

– Mert nincs, aki vállalkozik a tömegtermesztésre. Vannak gyorsan szaporodó és kiváló biostimuláns algáink. Kisparcellás kísérletekben igazoltuk kedvező hatásukat több gazdasági növényre. Egy vegetációs időszakban hektáronként legfeljebb 0,5–1 kg algakészítménnyel elérhetők a kedvező hatások. Viszont, ha nincs tömegtermesztés, nem juthat termék a piacra. A mikroalgák mezőgazdasági alkalmazásában pedig még számos lehetőség van. Vannak például olyan mikroalgák, amik szaganyagot termelnek, és képesek egyes rovarokat távol tartani bizonyos növényektől, például a káposztagyökérlegyet a káposztától. Jelentős eredmény lenne a növényvédelem szempontjából, ha a kukoricabogarat hasonló módon sikerülne elriasztani a táblán a növények közeléből. Más mikroalgák növénypatogén gombák ellen hatásosak. Ezeket megtalálni és bizonyítani hatékonyságukat a kutatók és a gyakorlati szakemberek közös feladata.

– Ismert az algatenyészetek CO2-megkötési jellemzője. Ez sem elég nagy üzlet ma, amikor folyton a kibocsátáscsökkentésről hallunk?

– Ez fontos és előnyös tulajdonság, ami javítja a termelés gazdasági mérlegét és környezetvédelmi szerepét. Hektáronként 30–50 tonna száraz algabiomassza megtermeléséhez 60–100 tonna szén-dioxidra van szükség. Szennyvízen szaporított algák szén-dioxid-ellátását a baktériumok biztosítják, ezért ennyivel kevesebb kerül a levegőbe. Ráadásul az algabiomasszából vagy fehérje, vagy – nitrogénszegény tápközegben – lipidek nyerhetők, amik a takarmányozásban vagy a bioüzemanyag-gyártásban felhasználhatók.

A mikroalgák mezőgazdasági alkalmazásában még számos lehetőség áll előttünk

Az említett hozamnövekedés hogyan hathat a mikroalgaüzletre?

– Ma, már 3–5 dollár is lehet egy kiló algabiomassza előállítása, amihez jön a feldolgozás, termékké formálás hasonló léptékű költsége. A hektáronkénti csekély felhasználást tekintve néhány ezer forintos költséggel növelhető a termés, és csökkenthető a felhasznált műtrágya mennyisége. Búza, kukorica, napraforgó és repce esetében számításaink szerint mai árakon mintegy 50–150 euró haszonnal számolhat a gazdálkodó. Ráadásul mindez megnövekedett növényi stressztűrő képességgel jár együtt.

– A biopeszticidként való alkalmazásával kapcsolatban hol tart a hazai kutatás?

– Egy EU-s programban a szőlő növényvédelmét érintően vizsgáltuk ezt a kérdést, azzal a céllal, hogy a rézkészítmények felhasználását mérsékelhetjük-e, helyettesíthetjük-e ezeket mikroalga-készítménnyel. A rövid válasz igen, de azért ez ennél összetettebb. Konkrétan a szőlőperonoszpóra ellen kerestünk hatékony mikroalgát. Arra jutottunk, hogy 3 algatörzsünk szőlőlevéllel végzett biotesztben toxikus hatást fejtett ki a peronoszpórára, de szabadföldön a fertőzés mértéke csupán 50-60 százalékkal csökkent. Összességében a kertészetek részéről elvárt 70-80 százalékos hatékonyság még kicsit odébb van. Az viszont máris megjósolható, hogy ott, ahol sürgős beavatkozásra van szükség, vagy éppen van mozgástere a kertészetnek, ott az algakészítmények előbb-utóbb megjelennek, és jól kiegészítik, adott esetben egy-egy kezelés erejéig helyettesítik a rézkészítményeket.

– Ha röviden kellene jósolnia, mit mondana a mikroalga-technológia jövőjéről?

– Nem könnyű… Az elmondottak mellett van némi káosz is a piacon, sajnos a világban mindig akadnak „ügyeskedők”, akik megfelelő szakmai háttér és felelősség nélkül máris „mindenfélével” kereskednek… De amint az alga-előállítás leküzdi az akadályokat, lesz tőkeerős vállalkozó, aki az új termékekkel elnyeri a termelők bizalmát, akkor széles körben elterjedő, biológiai eredetű, algaalapú, hatásos biostimulánsokhoz jut a mezőgazdaság.

Kohout Zoltán