Green Radio | Algen als Energielieferanten

Energie aus Algen

18.12.2014

An der TU München wollen Forscher die Algenzucht perfektionieren. Aus den Pflanzen könnten bald Biokraftstoffe hergestellt werden - ohne dass dafür wertvolles Ackerland verloren geht.

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In Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt

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Je mehr Menschen auf der Erde leben, desto knapper werden in Zukunft die Ressourcen. Schon jetzt gibt es zu wenig Land, um ausreichend Nahrung zu produzieren. Deshalb wird das Problem umso größer, wenn auf Äckern auch noch Energiepflanzen angebaut werden sollen – etwa Raps, aus dem Biodiesel entsteht oder Mais für Biogas-Anlagen. Gleichzeitig werden natürlich dringend neue Bio-Kraftstoffe benötigt, um das klimaschädliche Erdöl abzulösen.

Algen in den Tank

Deshalb setzen Forscher seit Jahren auf neue Energiepflanzen: Nämlich Algen. Zumindest in der Theorie haben sie einige Vorteile: Sie wachsen schnell, haben einen hohen Fettanteil – und sie verbrauchen kein Land. Doch wirtschaftlich lohnende Algenreaktoren gibt es bislang nicht. Um die Algenzucht zu optimieren, besteht viel Forschungsbedarf. Wissenschaftler der TU München wollen deshalb herausfinden, unter welchen Bedingungen Algen sich am besten kultivieren lassen. Dazu entsteht gerade eine 1.500 Quadratmeter große Forschungsanlage, in der auf neuartige Weise das Sonnenlicht simuliert werden kann.

In Green Radio erklärt Thomas Brück, Leiter des Fachgebiets „industrielle Biokatalyse“ an der TU München, die Einzelheiten.


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Der Beitrag zum Nachlesen:

Algen haben gleich mehrere Vorteile: Der größte ist, dass sie nicht auf fruchtbare Böden angewiesen sind. Man könnte sie theoretisch überall wachsen lassen, wo man ein Wasserbecken hinbauen kann – also auch auf Flächen, die ansonsten nutzlos wären, sagt Thomas Brück, Leiter des Fachgebiets „industrielle Biokatalyse“ an der TU München:

Sie konkurrieren im Gegensatz zur Maiskultivierung damit nicht mit der Nahrungsmittelproduktion, sondern Sie können hier eben auf frei verfügbaren Flächen, die bisher nicht kultivierbar sind, das ist mitunter auch in der Wüste zum Beispiel, Algen kultivieren und zusammen mit der Umsetzung von CO2 eben in Biomasse und Fette umwandeln, die Sie als Energieform speichern können. – Thomas Brück

Dass Algen zum Wachsen CO2 benötigen und in Fette umwandeln, ist ihr zweiter Pluspunkt. Sie entziehen damit der Atmosphäre ein wichtiges Treibhausgas.

Diese Fette kann man natürlich umwandeln in Bioenergie-Formen, das kann Biodiesel sein, das kann aber auch biogener Flugkraftstoff sein, indem man diese Fette über chemische Verfahren in Flugkraftstoffe umwandelt. Sie können auch Algenöl als Energiespeicher betrachten, den man genauso wie petroleum-basiertes Öl einlagern kann. – Thomas Brück

Der dritte Vorteil der Algen ist: Sie wachsen sehr schnell – etwa zehn- bis einhundertmal schneller als Landpflanzen.

Damit bilden sie viel schneller Biomasse, und ungefähr zwölfmal mehr Fettanteil pro Hektar kann generiert werden im Vergleich zu terrestrischen Pflanzen. Und natürlich auch in einem schnelleren Zeitraum, was natürlich auch einen Prozessvorteil gibt. – Thomas Brück

Trotz all dieser Vorteile ist die Energiegewinnung aus Algen bislang nicht wirtschaftlich. Das liegt daran, dass mit der Algenzucht derzeit hauptsächlich im kleinen Maßstab in Labors experimentiert wird. Will man Algen in großen Anlagen kultivieren, kämen viele schwer kalkulierbare Einflussfaktoren ins Spiel: Klima und Lichtverhältnisse zum Beispiel müssen genau auf die Art der Algen abgestimmt sein.

Die Lichtfarbe und die Lichtintensität hier so nachzubilden, wie sie wirklich auch in den heimischen Gebieten dieser Algen sind, ist essenziell für die Optimierung des Gesamtprozesses. Nur so können wir nachher erhöhte Konzentrationen an Fetten und damit an Wertstoffen generieren, die nachher uns das Endprodukt liefern. – Thomas Brück

Wissenschaftler gehen davon aus, dass es weltweit zigtausende verschiedene Arten von Algen gibt. Welche sich davon am besten als Energiepflanze eignen und welche Umweltbedingungen sie brauchen, um möglichst schnell zu wachsen – das ist bislang zu wenig erforscht. An der TU München wird deshalb gerade eine neuartige Test-Anlage gebaut: Dort werden die Algen mit vielen kleinen LEDs beleuchtet. Deren Lichtfarbe kann per Computer einzeln so gesteuert werden, dass sich die Lichtverhältnisse unterschiedlichster Erdregionen simulieren lassen.

Sie haben mitunter Algenstämme, die aus den Tropen kultiviert wurden, entsprechend wachsen diese Algen natürlich optimal unter den Lichtbedingungen zum Beispiel in den Bahamas. Und um diese Lichtbedingungen auch in unseren Prozessen testen zu können, müssen wir eben auf definiertes Licht zurückgreifen. Und das können wir mit den Lichtsimulationen, die in unserem Technikum herrschen, erstmalig realisieren. – Thomas Brück

Dabei geht es nur um Tests, in welcher Form sich exotische Algen auch in unseren Breitengraden effizient kultivieren lassen. Später, in einer kommerziellen Anlage, würde sich eine dauerhafte LED-Beleuchtung wahrscheinlich nicht rechnen – aber auch das gilt es noch herauszufinden. Um die Kosten niedrig zu halten, setzen Thomas Brück und seine Kollegen auf einfache, offene Becken unter freiem Himmel. Dabei, sagt Brück, verwendet man am besten Wasser mit besonders hohem Salzgehalt.

Sie können sich vorstellen, wenn Sie jetzt in diesen offenen Becken Süßwasseralgen kultivieren würden, dann haben Sie ein Problem mit Kontamination, wenn jetzt zum Beispiel Staub reinkommt oder Erde von der umgebenden Umwelt, dann können sehr schnell Bakterien wachsen oder Pilze, die diese Kulturen schädigen und damit zu Produktionsausfällen führen. – Thomas Brück

Im Salzwasser dagegen haben fremde Organismen es schwerer, die Algen sind besser geschützt. Außerdem müssen bei Salzwasser-Anlagen keine Trinkwasser-Reservoirs angezapft werden – gerade an trockenen Standorten wird also die Trinkwasser-Knappheit nicht noch verschärft. 2015 soll in Ottobrunn bei München die 1.500 Quadratmeter große Test-Anlage in Betrieb gehen. In fünf bis sieben Jahren, hofft Thomas Brück, könnte dann die Zeit reif sein, Algen auch kommerziell als Energiepflanze zu kultivieren.