Biodiesel aus Algen und Jatropha erobert zunehmend die zivile Luftfahrt

Nicht alle, aber die meisten Biokraftstoffe haben eine deutlich bessere CO₂-Bilanz als ihre fossilen Kollegen auf Erdölbasis. Diese Verbesserung der Emissionswerte über die gesamte Herstellungs- und Nutzungskette gilt vor allem für den Biosprit der 2. und 3.Generation. Zu den Kraftstoffen der 3.Generation werden aktuell jegliche Arten von Algen-Kraftstoffen gezählt. Die intensive Verwendung im Alltag benötigt noch einiges an Forschungsarbeit und bevor wir z.B. Kraftstoff aus Aquakulturen an der Tankstelle erwerben können, werden vermutlich noch einige Jahre ins Land gehen. Die zivile Luftfahrt bereitet sich schon jetzt auf die Verwendung solcher Treibstoffe als Ersatz für das Kerosin vor und strebt so eine Verbesserung der Ökobilanz der diesbezüglich oft gescholtenen Luftfahrt an.

Biokraftstoffe aus Algen und Jatropha bei Boeing und Lufthansa

Der Flugzeughersteller Boeing investiert schon seit einigen Jahren in die Weiterentwicklung von Biokraftstoffen, um den häufig kritisierten „ökologischen Rucksack“ (Ökobilanz) von Langstreckenflügen zu verkleinern. Die Verwendung von Mikroalgen liegt an dieser Stelle nahe, da die Fettsäuren (Öle) der Wasserorganismen in Biodiesel umgewandelt werden können, welches in seinen Eigenschaften dem Kerosin sehr nahe kommt. Dabei müssen den Angaben Boeings zur Folge nicht mal Änderungen an der Flugzeugturbine vorgenommen werden.

Wenn im Januar 2012 auch die Luftfahrt in das Emission Trading Scheme (ETS), also den EU-Emissionhandel, aufgenommen wird, werden Biokraftstoffe in der zivilen Luftfahrt weiter an Bedeutung gewinnen (siehe Artikel zu Biokraftstoffen und ETS).

Auch die Deutsche Lufthansa AG ist in der vergangenen Woche eine Partnerschaft eingegangen, bei der das Unternehmen Neste Oil die Lufthansa mit dem Biokraftstoff NExBTL beliefern wird. Dabei handelt es sich im Gegensatz zu den Plänen von Boeing um einen Biokraftstoff der 2.Generation, der aus Jatropha Öl hergestellt wird und die Ökobilanz der Fluggesellschaft verbessern wird. Auf Biodiesel aus Jatropha Öl setzt auch die kenianische Regierung (siehe Artikel).

Weitere Informationen zur Entwicklung der Biokraftstoffe in der Luftfahrt gibt es in dem spannenden Artikel (LINK) „Als die Alge fliegen lernte“ vom Journalisten Fabian von Poser.

Noch höher hinaus mit Biokraftstoffen aus Algen möchte die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA, welche über ein eigenes Forschungsprogramm zur Entwicklung von Biokraftstoffen aus Algen verfügt (siehe Artikel).

Biomasse vom Land oder aus dem Wasser?

Biokraftstoffe der 2. und 3.Generation haben viele Vorteile (LINK) gegenüber den Kraftstoffen der 1.Generation. Während die Kraftstoffe der 2.Generation vor allem auf neue Herstellungstechnologien und die Verwendung von bisher nicht nutzbaren Bestandteilen von Ackerpflanzen abzielen, fällt bei den Biokraftstoffen der 3.Generation im wahrsten Sinne wieder alles ins Wasser und es wird auf Mikro- und Makroalgen gesetzt.

Aber weder Land- noch Wasserpflanzen sind meiner Meinung nach pauschal besser zur wirtschaftlichen Nutzung geeignet und abhängig von den jeweiligen Standortbesonderheiten hat der Anbau von Acker- oder Aquakulturen entsprechende Vorteile.

Die Wachstumsraten von Algen (siehe Grafik oben) sind sehr beeindruckend und übertreffen klassische Ackerpflanzen um ein Vielfaches, hingegen bieten Landpflanzen auf Grund ihrer komplexeren Zusammensetzung mehr Möglichkeiten zur Kombination von stofflicher und energetischer Nutzung. Vielleicht führen die langfristigen globalen Entwicklungen dahin, dass Ackerpflanzen vor allem stofflich und als Nahrungsmittel genutzt werden und Algen vor allem Bioenergie bereitstellen. Aber das ist eine Spekulation über langfristige Trends und kann sich regional sehr unterschiedlich ausprägen.

Vorteile von Biokraftstoffen aus Algen und Produktionsanlagen in Deutschland

Der aktuelle Herstellungsstand bei Biokraftstoffen der 2. als auch der 3.Generation liegt meines Wissens vor allem im Bereich zahlreicher Demonstrations-, einiger Beta- und ganz weniger Industrieanlagen weltweit.

In Deutschland gibt es einige größere Projekte zum Anbau von Algen, die ich in der folgenden Aufzählung zusammengefaßt habe. Die Ziele der Anlagen sind meistens eine Kombination aus der Herstellung eines bioenergetischen Produkts und der Unterstützung des Klimaschutzes. Die Projekte sind nicht tiefer recherchiert, sondern die Auflistung soll vor allem einen kleinen Überblick über bestehende Vorhaben geben. Vielleicht finden sich an den Projekten Beteiligte und geben in einem Kommentar einen kurzen Einblick über den aktuellen Stand des Anlagenbetriebs.

• Algenfarm in Klötze/ Sachsen-Anhalt

Hier steht nach Angaben von Prof. Steinberg die größte Algenfarm Europas. Es werden Mikroalgen in einem 1,2 ha großen Gewächshaus mit einem 500 km langen Glasröhrensystem kultiviert. Die Algen werden hauptsächlich für die Herstellung von Nahrungs- und Nahrungsergänzungsmitteln verwendet.

• Algenzuchtanlage Niederaußem bei Köln

In der Pilotanlage werden auf einer 1.000 m² Photobioreaktor-Fläche 6.000 kg Algen-Trockenmasse/ Jahr gewonnen. Wichtiger Effekt ist dabei die CO₂-Bindung durch die Algen, welche zum Klimaschutz beitragen soll. Die Herstellung von Biosprit wird von der RWE Power AG, der Jacobs University Bremen, dem Forschungszentrum Jülich und der Phytolutions GmbH unterstützt.

• Algenfarm in Senftenberg/ Brandenburg

Ähnlich dem RWE Projekt in Niederaußem betreibt die Vattenfall Europe Mining & Generation  und die Gesellschaft für Montan und Bautechnik (GMB) eine Algenfarm in Senftenberg. Hier werden die Rauchgase (vor allem das Kohlendioxid) des ansässigen Heizkraftwerks verwendet, um Mikroalgen zu kultivieren. Der hohe CO₂-Bedarf der Mikroalgen und das gespeicherte Kohlendioxid einer möglichen CCS-Anlage könnten mittelfristig kombiniert werden. Hier finden Sie einen Artikel (Nachtrag vom 12.09.2011) zum Algen-Cluster in Berlin-Brandenburg zur Weiterentwicklung der Bioenergie aus Algen.

• Mikroalgenproduktion „Term“ in Hamburg

Auch die Stadt Hamburg und die E.ON Hanse AG betreiben eine Anlage, bei der das Ziel die Kultivierung von Mikroalgen und die Konversion von Kohlenstoffdioxid zu Biomasse ist. Für die Gewinnung von einem Kilogramm Algenbiomasse (Trockenmasse?!) werden den Projektbeteiligten zur Folge ca. 2 Kilogramm CO₂ aufgenommen.

Wenn Sie noch weitere Anlagen kennen in denen Mikroalgen in Deutschland oder auch international kultiviert werden, verweisen Sie darauf sehr gerne in einem Kommentar!

Eine Auflistung der Vorteile der Algenkultivierung und eine Sammlung von Unternehmen und Instituten die in der Algenbranche tätig sind, finden Sie hier.

Forschungsarbeit an der Grünalge Chlorella gewinnt Nobelpreis und beschleunigt die Entwicklung der Bioenergie

Einer der Stars unter den Mikroalgen ist sicherlich die Süßwasseralge Chlorella vulgaris. Sie diente dem Biochemiker und Nobelpreisträger Melvin Calvin zur Erforschung der Dunkelreaktion der Photosynthese. So ist das bessere Verständnis über den nach M. Calvin benannten Calvin-Zyklus auch der Grünalge Chlorella zu verdanken.

Der hohe Proteingehalt von Chlorella vulgaris zwischen 50 – 60 % führt außerdem dazu, dass die Mikroalge auch für die Entwicklung von Nahrungsmitteln oder stoffliche Anwendungen sehr interessant ist.

Als ich vor einigen Jahren meine Diplomarbeit über die Modellierung von Algenbiozönosen geschrieben habe und im Datensatz unter anderem auch Chlorella vorkam, war mir die große Bedeutung des kleinen Organismus für die Wissenschaft noch gar nicht bewusst. Deshalb freut es mich heute um so mehr, dass ich damals schon selbst im Namen der Wissenschaft mit diesem Organismus in Kontakt gewesen bin.

Nachhaltige Algentechnologie

Zum Abschluss noch einige kritische Worte. Ich hoffe, dass die Erforschung der Algen behutsam stattfindet und eine maßvolle Nutzung erreicht werden kann, denn die Faszination für diese Wachstumsriesen bedeutet natürlich auch eine große wirtschaftliche Verlockung. Algen sind die ältesten Lebeformen der Erde und die Auswirkungen eines Eingriffs in ihre Ökosysteme können wahrscheinlich kaum überschätzt werden.