Vollautomatische Pilotanlage von Fraunhofer in Leuna
Seien es Nahrungsergänzungsmittel, Kosmetika oder Biodiesel: Mikroalgen dienen als Ausgangsstoff für viele Substanzen. In einer vollautomatischen Pilotanlage von Fraunhofer in Leuna können sie nun in großem Maßstab produziert werden: Die Algenkonzentration in diesen Reaktoren ist fünfmal so hoch wie in üblichen Modellen – so eine Pressemitteilung zur ACHEMA-Messe in Frankfurt am Main.
Mikroalgen sind wahre Tausendsassa: Einige von ihnen bilden beispielsweise viel Omega-3-Fettsäuren aus, die für den menschlichen Körper lebenswichtig sind – und dienen als Ausgangsstoff für entsprechende Nahrungsergänzungsmittel. Viele der Algen-Inhaltsstoffe kommen auch in Kosmetikprodukten vor, etwa der rote Farbstoff Astaxanthin aus der Alge Haematococcus pluvialis.
Biodiesel, Ethanol oder Biogas aus Algen
Andere Mikroalgen wiederum produzieren Öle oder Stärke, aus denen Biodiesel, Ethanol oder Biogas hergestellt wird. Ihre Fertigung ist bislang fest in amerikanischer, israelischer und asiatischer Hand – denn in Europa gibt es nur wenige kommerzielle Produktionsanlagen. In Asien werden die Wasserpflanzen meist in Freilandteichen gezüchtet. Doch die Menge der Algen, die sich aus einem Teich schöpfen lässt, ist begrenzt. Denn die Algen benötigen Licht, um zu wachsen – und das gibt es nur an der Oberfläche. Zudem besteht bei offenen Anlagen immer die Gefahr, dass die Algen mit anderen Mikroorganismen kontaminiert werden.
Vollautomatische Produktion – unter definierten Bedingungen
In einer vollautomatisierten Anlage am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB sollen die Mikroalgen im großen Maßstab hergestellt werden: Aufgebaut wurde sie von der Subitec GmbH, Hand in Hand mit den Kollegen des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und des CBP. „Mit unserer Pilotanlage können wir Mikroalgen unter definierten und kontrollierten Bedingungen produzieren“, sagt Dr. Ulrike Schmid-Staiger, Gruppenleiterin am IGB. „Wir erreichen Algenkonzentrationen, die bis zu fünfmal so hoch sind wie in anderen geschlossenen Reaktoren – von Teichen ganz zu schweigen.“ Damit ist die Ausbeute an Algen deutlich höher als in anderen kommerziellen Anlagen.
Der Grund dafür liegt vor allem im Licht – dem Haupteinflussfaktor, wenn es ums Algenwachstum geht. Damit alle Algen ausreichend Helligkeit bekommen, setzen die Forscher in ihrer Pilotanlage auf Flachplatten-Reaktoren: Drei oder fünf Zentimeter dicke Platten, die senkrecht zum Boden angebracht sind. Ein geschlitzter Schlauch am Boden pustet eine Luft-[[CO2]]-Mischung in das Nährmedium, in dem die Algen schwimmen. Das hat zwei Effekte: Die Gasbläschen steigen nach oben und versorgen die Algen mit Kohlendioxid, das sie zum Wachsen brauchen. Zum anderen wirbeln sie die Algen durcheinander und vermischen sie. Somit strömt jede Alge hin und wieder an die Oberfläche des Reaktors und kann dort Licht tanken. Als Lichtquelle nutzen die Wissenschaftler das Sonnenlicht: Die Reaktoren stehen draußen oder im Gewächshaus.
Mikroalgen-Versuchsanlage in der Wüste – Im Test produzierte eine Photobioreaktor-Anlage der Firma Subitec Mikroalgen für die Herstellung ölreicher Algenbiomasse. Die besonderen Rahmenbedingungen, unter denen die Anlage im Wüstengürtel arbeitet, lassen Vergleiche mit bislang etablierten Open-Pond-Anlagen zu. Hierbei sind besonders anlagenrelevante und prozesstechnische Details, aber auch Rückschlüsse auf die Auswahl besonders geeigneter Algenstämme von Interesse. (01.08.2014)