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In der zivilen Luftfahrt nimmt der Kraftstoff einen der größten Kostenpunkte ein. Ab 2012 werden die Treibstoffkosten für die europäischen Fluggesellschaften durch Änderungen im EU-Emissionshandel weiter steigen. Die Suche nach preiswerten und umweltfreundlichen Kraftstoffen für die Luftfahrt, die Schifffahrt und den Straßenverkehr läuft deshalb auf Hochtouren. In Brandenburg wird intensiv an der Erforschung und Entwicklung von Algentreibstoffen gearbeitet. So werden an der Hochschule Senftenberg gleich zwei Typen für Biokraftstoffe der 3.Generation entwickelt – Biodiesel und Kerosin aus Algen.

Heute, am 12.09.2011, werden von der Energieregion Lausitz-Spreewald GmbH und der Hochschule Lausitz die aktuellen wissenschaftlichen und unternehmerischen Tätigkeiten zur Algenforschung am Standort Senftenberg vorgestellt. Anlässlich der Veranstaltung „Algenforschung in der Lausitz – Stärkung der Forschungsinfrastruktur“ möchte ich im heutigen Artikel über die Algenforschung in Brandenburg berichten.

Vorteile von Algentreibstoffen

Algen für die Herstellung von Biokraftstoffen zu nutzen ist keine ganz neue Idee und existiert in den Köpfen einiger Wissenschaftler schon seit einigen Jahrzehnten. Bisher mangelte es aber an der Notwendigkeit zur praktischen Umsetzung dieser theoretischen Konzepte. Das global gewachsene Klimaschutz-Bewusstsein und die rasant gestiegene Nachfrage asiatischer Länder nach Erdöl haben die Karten für Algen-Treibstoffe neu gemischt und ihre Weiterentwicklung beschleunigt (siehe Artikel).

Geringer Verbrauch an Landfläche, schnelles Biomasse-Wachstum, flexible Einsatzmöglichkeiten, globale Verteilung und eine gute CO2-Bilanz machen die Kultivierung von Algen aus vielerlei Hinsicht interessant.

Algenforschung Algen-Cluster Bioenergie

Forschung mit Mikroalgen

FH Senftenberg und GMB GmbH „Green MiSSiON“ erhalten 4 Millionen Euro für Algenforschung in Brandenburg

Es wurden schon verschiedene Unternehmen und Institute vorgestellt, die im Bereich der Algennutzung tätig sind.

In Brandenburg wurden vor einem guten Jahr etwa 4 Millionen Euro Fördergelder bewilligt, um die Entwicklung von Biokraftstoffen aus Algen zu unterstützen. Die finanzielle Unterstützung wurde hierbei auf 2 Projektträger verteilt, die mit 2 km Entfernung auch räumlich nah beieinanderliegen.

Ziel der beiden Forschungsprojekte ist das Finden von Antworten auf Fragen wie:

  • Welcher Stamm von Mikroalgen ist am besten geeignet?
  • Wie ist die Energiebilanz der Algenkultivierung?
  • Bei welcher Menge an CO2-Zugabe wachsen Algen am effektivsten?

Im ersten Forschungsprojekt erhält die Hochschule Senftenberg etwa 3 Millionen Euro für die Durchführung von Grundlagenforschung. Es werden etwa 150 Algenstämme, Methoden der Algenkultivierung und Verfahren der Algenaufbereitung im Labor getestet. Ziel ist die mittelfristige Herstellung eines hochreinen Algen-Kerosins für Produktionskosten von unter 65 Cent/ Liter.

Das zweite Projekt „Green MiSSiON“ wird von dem Vattenfall-Tochter-Unternehmen GMB GmbH betreut und zielt auf Großversuche zur Algenkultivierung ab. Versuche mit 2 m hohen Flachplatten-Airlift-Reaktoren, die insgesamt 2.200 Liter fassen, sollen bei der Auswahl eines geeigneten Algenstamms helfen. Es werden ausschließlich 3 Stämme von Mikroalgen auf ihre Fähigkeit hin untersucht, das Kohlendioxid aus dem Heizkraftwerk Senftenberg am besten aufzunehmen.

Weitere Informationen zu beiden Forschungsprojekten in Senftenberg über Bioenergie aus Algen finden Sie in diesem Artikel der Lausitzer Rundschau vom 20.08.2011.

Hoffentlich wird sich der so verstärkte „Algen-Cluster“ vor allem positiv beeinflussen und nicht zu stark durch die Konkurrenz um weitere Fördermittel in diesem innovativen Forschungsbereich belastet. Vor allem in den USA werden noch weit größere Summen für Algenforschungsprojekte ausgegeben und deshalb ist eine enge Zusammenarbeit für den internationalen Erfolg fast schon eine Notwendigkeit.

Kohlendioxid als Dünger für Algen-Biokraftstoffe und innovative CCS-Variante

Das Besondere an beiden Algen-Forschungsvorhaben in Senftenberg ist, dass mit Algen als Biomassequelle und Kohlenstoffdioxid als wichtigstem Treibhausgas gleich zwei vielversprechende Themen miteinander verbunden werden.

Innerhalb der Bioenergie-Branche wird nach alternativen Energiepflanzen gesucht, die verglichen mit den Biomasse-Rohstoffen der ersten Generation (z.B. Mais, Raps, Roggen) möglichst nicht in starke Flächen-Konkurrenz für die Nahrungsmittelproduktion treten. Die Algenkultivierung in Bioreaktoren ist hier eine interessante Möglichkeit, um Biomasse im Volumen und nicht in der Fläche anzubauen. Der benötigte Flächenbedarf zum Anbau der Biomasse kann dadurch deutlich verringert werden (siehe Artikel).

Den Anteil des klimawirksamen Gases Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre und somit das Risiko einer menschlich beschleunigten Klimaerwärmung zu verringern ist eine weitere Herausforderung bei der Umstellung unserer fossilen Energiewirtschaft. Die Ideen rund um Carbon Capture and Storage (CCS) zur Speicherung des Kohlenstoffdioxids in unterirdischen Gesteinsschichten sind mögliche Maßnahmen, die vor allem von den fossilen Energieversorgern unterstützt werden.

Neben den Vorteilen von CCS, als vergleichsweise einfach in die bestehende Energie-Infrastruktur zu integrierende Kohlendioxid-Minderungsmaßnahme, gibt es aber auch kritische Stimmen, welche eine positive Kosten-Nutzen-Bilanz der Zwischen-/ Endlagerung von CO2 im Erdinneren stark anzweifeln. Die Nachteile nehmen zu, je langfristiger man den betrachteten Zeithorizont für die Kohlenstoffdioxidspeicherung anlegt.

Wenn das in Kraftwerken anfallende CO2 direkt wiederverwendet und zum Beispiel als Nährstoffdünger für das Wachstum von Mikroalgen genutzt wird, entsteht ein CO2-Kreislauf („Kreislaufwirtschaft“) der eine langfristige Speicherung des Treibhausgases überflüssig macht.

Fossil betriebene Kraftwerke die in Zukunft mit Algenreaktoren ausgestattet werden, können ihre Klimabilanz durch die direkte Nutzung des Kohlenstoffdioxids deutlich verbessern. Das Konzept entspricht dem natürlichen Kohlenstoffdioxid und ist ein bionisch inspiriertes Energiesystem (siehe Artikel Bionik im Bereich Bioenergie).

Otto Pulz – der Algenpapst der deutschen Algenforschung

Obwohl schon seit Jahrzehnten bekannt, steckt die großflächige energetische Nutzung von Algen noch in ihren Anfängen. In diesem Stadium lebt eine Branche vor allem von visionären Personen, die in ihren Köpfen schon heute ein klares Bild von dem Einsatzpotential einer Technologie haben.

Für die Algenbranchen ist Prof. Otto Pulz einer dieser Visionäre, der sich schon seit Anfang der 1980iger Jahre mit der Mikroalgen-Biotechnologie beschäftigt und sich hierbei vor allem auf die Entwicklung und den Bau von Photobioreaktoren spezialisiert hat.

Unter Anerkennung seines langjährigen Einsatzes und seiner zahlreichen Beiträge zur Algenbranche wird er gelegentlich auch als „der Algenpapst“ bezeichnet. Ich weiß nicht, wie er selbst über diese Be- und Auszeichnung denkt, aber sie zeigt doch, welchen hohen Stellenwert ihm einige Kollegen zusprechen.

Prof. Pulz ist auch Projektleiter für die Entwicklung des Algen-Kerosins an der Hochschule Senftenberg. Außerdem hat er folgende Funktionen innerhalb der Algenbranche inne:

  • Stellvertretender Geschäftsführer des Instituts für Getreideforschung in Potsdam (IGV) und Leiter der Abteilung Biotechnologie (Schwerpunkt Mikroalgen-Biotechnologie)
  • Präsident der European Society of Microalgal Biotechnology
  • Vorstandsvorsitzender des Biotechnologieverbundes Berlin-Brandenburg (bbb)
  • Mitglied des Advisory Board/Executive Committee der
    International Society of Applied Phycology
  • Mitglied des Institute for Food and Environment Research (ILU)

Hier der interessante Artikel „Treibstoffe aus Algen – das schwarze Gold der Mikroalge“ von Prof. Pulz, der einen Überblick über die energetische Nutzung von Mikroalgen und ihre gesellschaftlichen Potentiale bietet.

Biogas aus Algen – Biogasanlage an der Technischen Hochschule Wildau

Abschließend möchte ich noch auf ein weiteres bemerkenswertes Bioenergie-Projekt in Brandenburg hinweisen, welches Anfang Mai begonnen wurde. So wird Algenbiomasse nicht nur für die Gewinnung von flüssigen Bioenergieträgern (Öle, Biodiesel, Ethanol) verwendet, sondern auch zur Produktion von Biogas.

An der Fachhochschule Wildau wurde Anfang Mai eine Pilot-Biogasanlage in Betrieb genommen, die in einem zweistufigen Verfahren die Algenbiomasse in Biogas umwandelt. Zur innovativen Biogasanlage können Sie hier einen Film der Hochschule sehen:

Außerdem wurde von der Berliner Stadtreinigung (BSR) der Bau der modernsten Biogasanlage Deutschlands begonnen die auf die Vergärung von Bioabfällen ausgelegt ist. Die Anlage soll Anfang 2013 in Betrieb gehen.

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