Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie vollführen die Algen und eröffnen damit neue Nutzungsmöglichkeiten
Zukunftstechnologie ist stark im Kommen. Wir wünschen uns eine saubere Umwelt, Nachhaltigkeit, energiebringende Alternativen und Ressourcen, die nachwachsen und produziert werden können. Wo kann es das geben ökonomische und ökologische Machbarkeit? Das Zauberwort könnte eventuell Mikroalgen heißen und ein Deutscher Produktionsstandort befindet sich in Bassum in Niedersachsen. Forschung und Entwicklung erarbeiten weitere Einsatzmöglichkeiten der Algen aus und durch Reinalgenzuchtanlagen wie in Bassum oder Essen in Niedersachsen können hochreine Algen in Schlauch-Inkubatoren in industrieller Modulbauweise für den stetig wachsenden Markt produziert werden. Das Unternehmen Novagreen aus Vechta erarbeiten mit der Energiestrategen GmbH an der Verwirklichung und stellt Produktionsstätten mit weiteren Unternehmen in Niedersachsen auf die Beine. Die Nachfrage des Marktes nach hochreinen Mikroalgen ist größer als das zur Verfügung stehende Angebot.
Algen und Lichtenergie
Als phototrophe Organismen können Algen die Lichtenergie direkt für Ihren Stoffwechsel nutzen. Sie vermehren sich schnell in so genannten Schlauch-Inkubatoren in Reinalgenzuchtanlagen und wandeln dabei das Sonnenlicht in chemische Energie um. Eine Besonderheit sind unter anderem auch die hohen Anteile an fetten Ölen (Lipiden), die einige Algenarten enthalten. Die Lipidbildungsrate ist stark abhängig vom für die Zellen verfügbaren Licht, das heißt die Lipidproduktion ist lichtlimitiert. Für die Produktion im Freiland bedeutet dies, dass nur an Standorten mit dauerhaft hohen Lichtintensitäten effizient Algenspeicherlipide produziert werden können.
Algen sorgen für weitere Überraschungen
Algen weisen je nach Wachstumsbedingungen einen hohen Protein-, Kohlenhydrat- oder Lipidgehalt auf. Schnell wachsende Algen haben einen hohen Proteingehalt, der alle Proteinogenen Aminosäuren enthält. Bei Wachstumslimitierung durch Stickstoff- oder Phosphatmangel, bei gleichzeitigem C02- und Lichtangebot bilden viele Algen jedoch Kohlenhydrate oder Lipide als Speicherstoffe. Algen können dabei einen Lipidgehalt von bis zu 70 Prozent erreichen. Speicherlipide sind vor allem Triacylglyceride, die als Öl in der Zelle vorliegen, welche vorwiegend als Kraftstoff – entweder durch die Gewinnung des Öls oder nach Umsetzung als Biodiesel – von Interesse sind. Da es bislang jedoch wenige Rohstoffe für diesen Bereich gibt und spezielle Anforderungen bestehen, kommen Biokraftstoffe nur in bestimmten Pilotprojekten zum Einsatz. Die Forschung und Entwicklung versucht die gesamte Prozesskette von der Kultivierung der Algen über die Ernte und Extraktion bis hin zur Produktion zu einem standardisierbaren Kraftstoffs zu erzielen.
Nachhaltigkeit durch Kreislaufführung
Um in Zukunft nachhaltige, ressourcenschonende und umweltverträgliche Verfahren für die stoffliche und energetische Nutzung von Algenbiomasse zu etablieren, entwickelt das Fraunhofer 1GB Prozesse, bei denen Mikroalgen Abgas-C02 aus Verbrennungsprozessen (Blockheizkraftwerk, Erdgasverbrennung) photosynthetisch nutzen. Der verfolgte Ansatz sieht vor, zunächst die Wertstoffe aus den Algen zu gewinnen und anschließend die Restbiomasse in einer Biogasanlage zu vergären. Nach der Erzeugung von Strom und Wärme aus dem Biogas im Blockheizkraftwerk kann das entstandene CO2 weder in den Kreislaufprozess zur Algenbiomasseproduktion zu rückgeführt werden. Für eine positive Energiebilanz der photoautotrophen Algenproduktion ist die Nutzung von Abfall-C02 eine wichtige Grundvoraussetzung. Zusätzlich besteht die Möglichkeit Abwasserströme aus der Biogastechnik, welche anorganische Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor enthalten, zu nutzen.
Algenmarkt mit Wachstumspotenzial
In der Studie der US-amerikanischen Algae Biomass Organisation aus dem Jahr 2013 gaben 67 % der befragten 470 Unternehmen und Organisationen an, dass sie im Jahr 2013 ihre Kapazität ausweiten werden. Insgesamt sehen die Unternehmen der Studie aber auch optimistisch auf die Entwicklung der Preiswürdigkeit von Treibstoffen aus Mikroalgen gegenüber fossilen Treibstoffen bis zum Jahr 2020. 91 % der befragten Unternehmen und Organisationen gehen davon aus, dass bezogen auf die Kosten im Jahr 2020 die Treibstoffproduktion aus Mikroalgen wettbewerbsfähig gegenüber den fossilen Treibstoffen ist. 40 % der Produzenten gehen davon aus, dass im Jahr 2020 Treibstoff aus Mikroalgen mit einem Preis von weniger als 5 US$/gallon herstellbar ist.
V.i.S.d.P.:
Wolfgang Seliger
Geschäftsführer / Managing Director
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