"Grüne" Energie aus Algen

KIT entwickelt effiziente Photoreaktoren und Methoden für den Zellaufschluss Angesichts der Verknappung petrochemischer Rohstoffe und des Klimawandels ist die Entwicklung CO2-neutraler nachhaltiger Brennstoffe eine der wichtigsten Herausforderungen unserer Zeit. Energiepflanzen wie Raps oder Ölpalme sind wegen der Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion in die Diskussion geraten. Einen wichtigen Beitrag für die Energieversorgung von morgen könnte daher die Kultivierung von Mikroalgen bieten. Um diese energetisch nutzen zu können, entwickeln Wissenschaftler am KIT geschlossene Photoreaktoren und neue Verfahren für den Zellaufschluss.

Energielieferanten der Zukunft: Mikroalgen unterm Mikroskop.

Mikroalgen sind einzellige, pflanzenartige Organismen, die Photosynthese betreiben und Kohlendioxid (CO2) in Biomasse umwandeln. Aus dieser Biomasse lassen sich sowohl Wert- und Wirkstoffe, als auch Energieträger wie Biodiesel gewinnen. Da Algen bei ihrem Wachstum zuerst die Menge an CO2 aufnehmen, die sie später bei der energetischen Nutzung wieder freisetzen, lässt sich Energie aus Algen im Gegensatz zu konventionellen Energieträgern CO2-neutral gewinnen.

Keine Konkurrenz zu Agrarflächen
Neben der Chance der CO2-neutralen Kreislaufwirtschaft haben die Algen noch einen weiteren Vorteil: Industrielle CO2-Emissionen lassen sich als "Rohstoff" nutzen, da Algen bei hohen CO2-Konzentrationen schneller wachsen und damit mehr energetisch nutzbare Biomasse produzieren.

Dies ist jedoch nicht ihr einziger Pluspunkt: "Verglichen mit Landpflanzen produzieren Algen bis zu fünfmal so viel Bio-masse pro Hektar und enthalten 30 bis 40 % energetisch nutzbare Öle", so Professor Clemens Posten, der diese Forschung am Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik am KIT leitet. Da sich Algen auch in ariden, also trockenen Gegenden kultivieren lassen, die sich für den Landbau nicht eignen, bestehe kaum Konkurrenz zu den Agrarflächen. Dazu sind dort jedoch geschlossene Systeme notwendig.

Gegenwärtig werden Algen in offenen Becken in südlichen Ländern mit relativ geringer Produktivität produziert. Genau hier setzt Postens neue Technologie an. "Wir gehen verfahrenstechnisch ganz anders heran und arbeiten mit geschlossenen Photo-Bioreaktoren", so der Wissenschaftler. "Unsere Anlagen wandeln Sonnenenergie mit fünffach höherem Wirkungsgrad in Biomasse um als offene Becken." Die Plattenreaktoren stehen dabei senkrecht, ähnlich wie Photovoltaikzellen. "So sieht jede Alge ein bisschen weniger Licht, die Anlage arbeitet dafür aber mit höherem Wirkungsgrad", betont der Biologe und Elektrotechniker.

Die Algenproduktion funktioniert daher nicht nur in Ländern mit extrem hoher Sonneneinstrahlung. Die meisten Algen benötigen maximal 10 % des ankom-menden Sonnenlichts. Der Rest werde einfach verschwendet, falls man nicht ein optimales Lichtmanagement im Photo-Bioreaktor habe, so der Wissenschaftler Posten. Denn in der Sahara gebe es gerade mal doppelt so viel Sonne wie bei uns, dafür müsse man dort aber den Reaktorinhalt kühlen. Weitere Vorteile des geschlossenen Systems sind drastische Ersparnisse an Wasser und Düngemitteln. Dabei ist auch eine Doppelnutzung zur Produk-tion von Lebensmitteln oder Feinchemikalien aus den Algen und der anschließenden energetischen Verwertung der Restbiomasse denkbar.