Mikrolevät ovat monenkirjava sakki mikroskooppisen pieniä (noin 5-50 μm) organismeja. Mikrolevien ominaisuudet vaihtelevat valtavasti lajeittain, jonka vuoksi mikrolevistä ei oikeastaan ole edes järkevää puhua yhtenäisenä joukkona. Suurin osa mikrolevistä on fotosynteettisiä eli yhteyttäviä lajeja. Jo ulkoisesti mikrolevissä voidaan nähdä paljon vaihtelua aina kiharasta Spirulinasta pallomaiseen Chlorellaan, siimaeliö-ötökkämäiseen Dunaliellaan ja rakenteeltaan ruohomaiseen Cladophora sterrocladiaan. Tämä ei kuitenkaan ole vielä tarpeeksi: monien lajien ulkomuoto vaihtelee myös eri elinvaiheissa. Osa mikrolevistä lisääntyy suvullisesti, osa suvuttomasti. Lisäksi mikroleviä on sekä esitumallisia että aitotumallisia lajeja. (Andersen 2013; Singh ja Saxena 2015).

Mikroleviä löytyy aivan kaikkialta maapallolla vaikka ne viihtyvätkin pääasiassa kosteissa ympäristöissä. Elääpä mikroleviä kuitenkin myös aavikkohiekassa ja lumikentillä. Eri lajit myös suosivat hieman erilaisia elinympäristöjä. Vaihtelua on myös elintavoissa. Jotkin mikrolevät kiinnittyvät kasvualustaansa kuten kasvit, toiset liikkuvat eläinten lailla, osa kelluu vedessä, osa kasvaa maaperän, puiden pinnalla tai eläinten (kuten laiskiaisten tai jääkarhujen) karvapeitteessä, jotkin lajit taas elävät symbioosissa toisten organismien, kuten esimerkiksi korallien tai jäkälien, kanssa. (Andersen 2013; Singh ja Saxena 2015).

Mikrolevien kirjo koskee myös niiden lajimäärää. Arviot mikrolevälajien määrästä vaihtelevat valtavasti – hurjimpien veikkausten mukaan yksistään mikroleviin kuuluvia piileviä olisi 10 miljoonaa eri lajia (John 1994). Uudemmat arviot ovat hieman tätä maltillisempia (30 000 – 1 000 000 lajia). Guiry (2012) arvelee kaikkia levälajeja (mikro+makrolevät) olevan kaikkiaan noin 72 500. Näistä vain noin 44 000 oli dokumentoitu vuonna 2012. (Lisähuom. 15.1.2016: Tosin Algaebase-tietokannassa oli ko. ajankohtana luettoloitu kaikkia levälajeja (mikro+makrolevät) jo 143 008 kpl, joten Guiryn (2012) lajiarviot eivät pidä paikkaansa.) Mikrolevälajien laskeminen on siis kinkkinen juttu, kuten Guiry (2012) kiteyttää:

”Such uncertainty is perhaps unsurprising because we are not even sure what an alga is; we are even more unsure what a species is; and it is not always clear whether we are discussing the species that have been described, or trying to predict what might be the total algal species diversity.”

Kuten tästä monimuotoisuudesta voidaan jo arvata, myös mikrolevien koostumuksessa on runsaasti vaihtelua. Becker (2013) on koonnut tietoja useiden kymmenien mikrolevälajien koostumuksesta ja verrannut niitä muutamien tavallisten elintarvikkeiden ja soijapavun koostumukseen. Alla taulukossa 1 joitakin poimintoja tästä. Paitsi laji, myös kasvuolosuhteet vaikuttavat mikrolevien koostumukseen, jonka vuoksi koostumuksessa on jonkin verran vaihtelua myös lajien sisällä.

Teoriassa mikrolevät voisivat Keski-Euroopan olosuhteissa tuottaa kuiva-ainetta 28-35 g/m²/pv (oletukset: auringonsäteilyä 14 MJ/m²/pv, mikroleväbiomassan energiapitoisuus 20 kJ/g, yhteyttämisen tehokkuus 4-5 %). Jos tämä tuotostaso voitaisiin ylläpitää 300 päivän ajan vuodessa, mikrolevät voisivat tuottaa kuiva-ainetta 84-105 tonnia/hehtaari/vuosi. Harmi vain, että tämä on pelkästään teoriaa. Tämä biomassan tuotostaso on nimittäin onnistuttu ylläpitämään ainoastaan kesän aikana, kun mikroleviä on kasvatettu ulko-olosuhteissa. (Masojídek ym. 2013). Erityisen optimaalisissa olosuhteissa ulkokasvatuksessa on voitu saavuttaa jopa 55 g/m²/pv kuiva-aineen tuotantotaso (Masojídek ym. 2011). Jos tämä taso voitaisiin ylläpitää 300 päivän ajan, saataisiin mikrolevistä 162 tonnin kuiva-ainesato /hehtaari/vuosi (Masojídek ym. 2013). Alankomaalaisen, pilottikokeisiin perustuvan aineiston mukaan mikrolevät voisivat tuottaa Euroopan olosuhteissa kuiva-ainetta 15-30 tonnia/hehtaari/vuosi (van Krimpen ym. 2013).

Vaikka nämä luvut ovatkin merkittävästi pienempiä kuin Masojídekin ym. (2011, 2013) raportoimat satotasot, mikrolevien tuotostaso on silti aivan omaa luokkaansa jos niitä verrataan tavallisiin rehukasveihin. Esimerkiksi rypsin hehtaarisato on ollut Suomessa 2013-2014 noin 1,4 tonnia/hehtaari/vuosi (Kaukovirta-Norja ym.  2015). Ero korostuu etenkin valkuaissatoja verrattaessa. Rypsin valkuaissato on Suomessa noin 0,3 tonnia/hehtaari/vuosi (Kaukovirta-Norja ym. 2015), kun taas mikrolevillä se saattaisi Alankomaalaisen aineiston mukaan olla 4-15 tonnia/hehtaari/vuosi (van Krimpen ym. 2013).

Juuri mikrolevien suuri tuotospotentiaali tekee niistä erityisen houkuttelevan vaihtoehdon esimerkiksi biopolttoaineiden tuotantoon tai eläinten rehuksi. Esimerkiksi lipidituotokseen suhteutettuna mikrolevien tuotantoon tarvitaan 49 ja 132 kertaa vähemmän maa-alaa kuin rypsin ja soijan tuotannossa (Christi 2007). Mikroleviä voidaan myös kasvattaa muuhun maatalouskäyttöön soveltumattomilla mailla, mikä entisestään vähentää kilpailua maa-alasta muun ruuantuotannon kanssa. Lisäksi mikrolevien vesijalanjälki on muita biopolttoaineiden raaka-aineita pienempi (Usher ym. 2014). Nämä kaikki ominaisuudet ovat erityisen mielenkiintoisia maapallon viljelypinta-alan ollessa rajallinen, väestömäärän lisääntyessä ja eläinperäisten tuotteiden kysynnän kasvaessa. Ottaen huomioon mikrolevien laajan kirjon, niistä on kyllä varaa mistä valita.

Päivitetty 15.1.2016: Levälajien lukumäärää tarkistettu.

4.4.2016: Katso myös juuri julkaistu infograafi mikrolevistä:

Lähteet:

Andersen, R.A. 2013. The microalgal cell. Teoksessa: Richmond, A. & Hu, Q. (toim.), Handbook of Microalgal Culture: Applied phycology and biotechnology. 2. painos. Wiley Blackwell, Oxford. s. 3-20.

Becker, W. 2013. Microalgae for human and animal nutrition. Teoksessa: Richmond, A. & Hu, Q. (toim.), Handbook of Microalgal Culture: Applied Phycology and Biotechnology. 2. painos. Wiley Blackwell, Oxford. s. 461-503.

Chisti, Y. 2007. Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances 25:294–306

Guiry, M.D. 2012. How many species of algae are there? Journal of Phycology 48:1057-1063.

John, D.M. 1994. Biodiversity and conservation: an algal perspective. The Phycologist 38: 3-15.

Kaukovirta-Norja, A., Leinonen, A., Mokkila, M., Wessberg, N. & Niemi, J. Tiekartta Suomen proteiiniomavaraisuuden parantamiseksi. VTT Visions 6. Espoo: VTT. 66 s.

Masojídek, J., Kopecký, J., Giannelli, L. & Torzillo, G. 2011. Productivity correlated to photochemical performance of Chlorella mass cultures grown outdoors in thin-layer cascades. Journal of Industrial Microbiology 38(2):307-317.

Masojídek, J., Torzillo, G. & Koblížek, M. 2013. Photosynthesis in microalgae. Teoksessa: Richmond, A. & Hu, Q. (toim.), Handbook of Microalgal Culture: Applied Phycology and Biotechnology. 2. painos. Wiley Blackwell, Oxford. s. 21-36.

Singh, J. & Saxena, R.C. 2015. An introduction to microalgae: diversity and significance. Teoksessa: Kim, S-K (toim.), Handbook of Marine Microalgae. Academic Press, USA. s. 11-24.

Usher, P., Ross, A.B., Camargo-Valero, M.A., Tomlin, A.S. & Gale, W.F. 2014. An overview of the potential environmental impacts of large-scale microalgae cultivation. Biofuels 5(3):331-349.

van Krimpen, M.M., Bikker, P., van der Peet-Schwering, C.M.C. & Vereijken, J.M. 2013. Cultivation, processing and nutritional aspects
for pigs and poultry of European protein sources as alternatives for imported soybean products. Livestock Research Wageningen UR, Report 662. 48 s.