Algen bieten viele Einsatzmöglichkeiten – ob als Nahrungsergänzungsmittel, Kosmetika, Energielieferant oder Kraftstoff. Die Aufbereitung ist bislang allerdings aufwendig, energieintensiv und teuer.
Von kleinsten Mikroalgen bis zum 50-Meter-Seetang im Ozean – Algen gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Trotz vielseitiger Einsatzmöglichkeiten und positiver Eigenschaften kommen Algen bislang jedoch erst vereinzelt zum Einsatz. „Eines der Hauptprobleme ist der Downstream-Prozess, also die Aufbereitung der Algen“, sagt Prof. Dr.-Ing. Christoph Lindenberger von der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden. Da dieser aufwendig, energieintensiv und damit auch teuer sei, lohne sich die industrielle Nutzung aus ökonomischer Sicht häufig nicht. Gemeinsam mit seinem Forschungsteam arbeitet der Bioverfahrenstechnik-Professor daran, das zu ändern.
Ökonomische Nutzung fördern
Prinzipiell gebe es dafür zwei Ansatzpunkte. Einerseits könne man die Verfahren verbessern. Lindenberger vergleicht dies gerne mit der Landwirtschaft um 1910, „da gibt es noch großes Optimierungspotential“. Mit seinem Team geht er aber noch weiter und verfolgt einen gesamtheitlichen Ansatz. „Wir betrachten die gesamte Wertschöpfungskette. Das heißt, wir versuchen, so viel Nutzen wie möglich aus der Alge zu ziehen.“
Dafür arbeite man mit der Blaualge Spirulina, die etwa als Nahrungsergänzungsmittel bekannt ist. Darüber hinaus kann aus ihr ein blauer Farbstoff gewonnen werden, eine der wenigen natürlichen blauen Lebensmittelfarben, die u. a. zum Einfärben von Gummibärchen verwendet werden. Aus der Alge lässt sich außerdem ein Zuckerpolymer extrahieren, das nachgewiesen eine antivirale Wirkung hat. Diesen könne man zum Beispiel bei Karpfen in Aquakulturen zur Prophylaxe und zur Behandlung einsetzen. Aus dieser einzigen Alge ließen sich somit bereits drei hochwertige Produkte erzeugen.
Kopplung an Biogasanlage
Zusätzlich soll der gesamte Prozess an eine Biogasanlage gekoppelt werden. So könne zum einen die Prozesswärme, die für die Vermehrung der Mikroalgen nötig ist, bereitgestellt werden. Zum anderen können die „Abfälle“ der Alge in der Biogasanlage vergärt werden und erfahren so noch eine energetische Verwertung. „So haben wir einen Kreislauf, der zu einer verbesserten Ökobilanz und einer ökonomisch tragfähige Wertschöpfungskette führt“, sagt der Bioverfahrenstechnik-Professor.
Umfassendes Know-how gefordert
Damit das in der Praxis wirklich funktioniert, sei allerdings jede Menge Know-how notwendig. „Das hat dann nicht mehr viel mit Landwirtschaft zu tun, sondern ist klassische ingenieurwissenschaftliche Verfahrenstechnik“, betont Lindenberger. So müssen alle Prozessparameter perfekt aufeinander abgestimmt werden. Zum Beispiel die Versorgung mit der richtigen Menge Kohlenstoffdioxid und eine effiziente Lichtverteilung in den Bioreaktoren, in denen die Algen gezüchtet werden.
Daran arbeiten er und sein Team im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts, das von der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert wird. Neben der OTH Amberg-Weiden ist auch noch die TU Berlin involviert. Die erste Projektphase, Experimente im Labormaßstab, sei bereits erfolgreich abgeschlossen. „Jetzt wechseln wir vom Labor- in einen größeren Technikums-Maßstab“, so Lindenberger. Nach erfolgreichem Projektabschluss ist die nächste Zielsetzung, eine funktionierende Pilotanlage bei einem Landwirt mit Biogasanlage zu installieren.
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Von kleinsten Mikroalgen bis zum 50-Meter-Seetang im Ozean – Algen gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Trotz vielseitiger Einsatzmöglichkeiten und positiver Eigenschaften kommen Algen bislang jedoch erst vereinzelt zum Einsatz. „Eines der Hauptprobleme ist der Downstream-Prozess, also die Aufbereitung der Algen“, sagt Prof. Dr.-Ing. Christoph Lindenberger von der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden. Da dieser aufwendig, energieintensiv und damit auch teuer sei, lohne sich die industrielle Nutzung aus ökonomischer Sicht häufig nicht. Gemeinsam mit seinem Forschungsteam arbeitet der Bioverfahrenstechnik-Professor daran, das zu ändern.
Ökonomische Nutzung fördern
Prinzipiell gebe es dafür zwei Ansatzpunkte. Einerseits könne man die Verfahren verbessern. Lindenberger vergleicht dies gerne mit der Landwirtschaft um 1910, „da gibt es noch großes Optimierungspotential“. Mit seinem Team geht er aber noch weiter und verfolgt einen gesamtheitlichen Ansatz. „Wir betrachten die gesamte Wertschöpfungskette. Das heißt, wir versuchen, so viel Nutzen wie möglich aus der Alge zu ziehen.“
Dafür arbeite man mit der Blaualge Spirulina, die etwa als Nahrungsergänzungsmittel bekannt ist. Darüber hinaus kann aus ihr ein blauer Farbstoff gewonnen werden, eine der wenigen natürlichen blauen Lebensmittelfarben, die u. a. zum Einfärben von Gummibärchen verwendet werden. Aus der Alge lässt sich außerdem ein Zuckerpolymer extrahieren, das nachgewiesen eine antivirale Wirkung hat. Diesen könne man zum Beispiel bei Karpfen in Aquakulturen zur Prophylaxe und zur Behandlung einsetzen. Aus dieser einzigen Alge ließen sich somit bereits drei hochwertige Produkte erzeugen.
Kopplung an Biogasanlage
Zusätzlich soll der gesamte Prozess an eine Biogasanlage gekoppelt werden. So könne zum einen die Prozesswärme, die für die Vermehrung der Mikroalgen nötig ist, bereitgestellt werden. Zum anderen können die „Abfälle“ der Alge in der Biogasanlage vergärt werden und erfahren so noch eine energetische Verwertung. „So haben wir einen Kreislauf, der zu einer verbesserten Ökobilanz und einer ökonomisch tragfähige Wertschöpfungskette führt“, sagt der Bioverfahrenstechnik-Professor.
Umfassendes Know-how gefordert
Damit das in der Praxis wirklich funktioniert, sei allerdings jede Menge Know-how notwendig. „Das hat dann nicht mehr viel mit Landwirtschaft zu tun, sondern ist klassische ingenieurwissenschaftliche Verfahrenstechnik“, betont Lindenberger. So müssen alle Prozessparameter perfekt aufeinander abgestimmt werden. Zum Beispiel die Versorgung mit der richtigen Menge Kohlenstoffdioxid und eine effiziente Lichtverteilung in den Bioreaktoren, in denen die Algen gezüchtet werden.
Daran arbeiten er und sein Team im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts, das von der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert wird. Neben der OTH Amberg-Weiden ist auch noch die TU Berlin involviert. Die erste Projektphase, Experimente im Labormaßstab, sei bereits erfolgreich abgeschlossen. „Jetzt wechseln wir vom Labor- in einen größeren Technikums-Maßstab“, so Lindenberger. Nach erfolgreichem Projektabschluss ist die nächste Zielsetzung, eine funktionierende Pilotanlage bei einem Landwirt mit Biogasanlage zu installieren.
