Life cycle impact assessment of seaweed based biostimulant production from onshore cultivated Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty ex Silva—Is it environmentally sustainable?
Resumo
As algas marinhas são reconhecidas como uma das fontes importantes de bioestimulantes vegetais e estão sendo cada vez mais utilizadas para aumentar a produtividade das culturas. A Kappaphycus alvarezii é uma dessas algas marinhas, cujo extrato (seiva pura) tem sido relatado como capaz de melhorar o rendimento e a qualidade de várias culturas. Para avaliar se o extrato obtido dessa alga é ambientalmente sustentável, foi realizada uma avaliação do ciclo de vida para a produção de 1 kL de extrato de alga, dentro da porteira da fábrica, a partir da biomassa fresca do K. alvarezii cultivado em mar aberto. A alocação financeira também considerou a produção de carragenina, um produto derivado. Os impactos também foram avaliados para diferentes meios de transporte necessários para o movimento do extrato líquido até a instalação de armazenamento regional. Além disso, oito cenários diferentes, hipoteticamente capazes de reduzir efetivamente os impactos ambientais, especialmente na categoria de mudanças climáticas, foram comparados com o cenário base. A seiva pura extraída do K. alvarezii mostrou ser ambientalmente sustentável, com uma pegada de carbono baixa de 118,6 kg de CO2 equivalentes por quilolitro de sua produção dentro da porteira da fábrica, considerando a alocação de preço. Observou-se que os modos de transporte ferroviário, rodoviário e marítimo aumentaram os impactos na categoria de mudanças climáticas em 51,8%, 138,5% e 14,1%, respectivamente, quando comparados ao cenário base, indicando que o transporte por mar ou ferrovia é mais amigável ao meio ambiente. Inesperadamente, o aumento na produção líquida de biomassa em 25%, de 200 kg para 250 kg por jangada, não teve um impacto significativo na redução da pegada de carbono dentro da porteira da fábrica. Este estudo permite, pela primeira vez, comparar quantitativamente os benefícios ambientais que podem advir do uso desse bioestimulante em várias culturas, seja como substituição de fertilizantes minerais ou como suplementação.
Abstract
Seaweeds are recognized as one of the important sources of plant biostimulants and are now being increasingly used to enhance crop productivity. Kappaphycus alvarezii is one such seaweed whose extract (pristine sap) has been reported to improve the yield and quality of several crops. In order to evaluate whether the sap obtained from this seaweed is environmentally sustainable, life cycle impact assessment was carried out for the production of 1 kL of seaweed extract, at factory gate, from the fresh biomass of K. alvarezii grown onshore in open sea conditions. Financial allocation was carried out to account for the production of carrageenan, a downstream product. Impacts were also assessed for different means of transportation necessary for the movement of liquid extract to the regional storage facility. Additionally, eight different scenarios that were hypothesized to effectively reduce the environmental impacts, especially under the category of climate change, were also assessed and compared with base case scenario. Pristine sap extracted from K. alvarezii was found to be environmentally sustainable having a low carbon foot print of 118.6 kg CO2 equivalents per kiloliter of its production at factory gate following price allocation. It was observed that rail, road and ship transport modes increased the impacts under the climate change category by 51.8%, 138.5% and 14.1%, respectively, when compared to base case, implying that transport through sea or rail is more environmental friendly. Unexpectedly, increase in net biomass production by 25% from 200 kg to 250 kg per raft did not have any significant impact on the reduction of carbon foot print at factory gate. The study for the first time enables to quantitatively compare the environmental benefits that can accrue following the use of this biostimulant on various crops, either by way of substitution of mineral fertilizers or by supplementation.
