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Um unsere Umwelt und unser Klima zu schützen, lassen wir uns einiges einfallen. Zum Beispiel die Erforschung von Mikroalgen. Die nützlichen Pflanzen sind in der Lage außergewöhnliches zu leisten: Sie binden klimaschädliches CO2, verwenden es als Nährstoff für ihr Wachstum und verwandeln es in energiereiche Biomasse – damit sind sie regenerative Energieträger.

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Mikroalgen sind winzige pflanzliche Einzeller, die auch als Phytoplankton  bezeichnet werden und derzeit rund 40.000 Arten verzeichnen. Sie kommen in allen Gewässern vor und betreiben Photosynthese. Dabei binden sie CO2 und produzieren mit Hilfe von Sonnenlicht frischen Sauerstoff und Biomasse. Algen sind für etwa 1/3 des gesamten pflanzlichen Biomasseaufbaus der Erde verantwortlich und produzieren etwa 50% des Sauerstoffs der Atmosphäre.

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Die Energieversorgung über fossile Brennstoffe ist nicht ewig möglich und steigert den CO2-Gehalt der Atmosphäre. Aus diesem Grund gilt es Alternativen zu finden. Mikroalgen haben die Fähigkeit Biomasse als Brennstoff zu erzeugen und gleichzeitig CO2 zu binden. Gelingt es, aus klimaschädlichem CO2 energiereiche Biomasse herzustellen und diese zu nutzen, findet keine Belastung der Umwelt statt. Da Mikroalgen das CO2 bis zu 10-mal produktiver in Biomasse umzuwandeln als Landpflanzen, sind sie aus der Sicht des Klimaschutzes hochattraktiv. Die Möglichkeit der Kultivierung auf landwirtschaftlich unbrauchbaren Flächen, verhindert dabei eine potenzielle Konkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion.

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Für eine Verwertung von Mikroalgen bieten sich zwei Hauptpfade an: die energetische Nutzung und die stoffliche Nutzung. Bei der energetischen Nutzung wird die in der Biomasse gespeicherte Energie zur Energieversorgung freigesetzt, während bei der stofflichen Nutzung einzelne Zellinhaltsstoffe der Algen verwertet werden. In beiden Fällen ersetzt Biomasse fossile Ausgangsstoffe wie Erdöl, Erdgas oder Kohle. Damit leisten Mikroalgen einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen.

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Die technische Erschließung von Mikroalgen für die Herstellung von Brenn- und Treibstoffen steht besonders im Blickpunkt. So werden Algen zum ökologischen Energieträger, der fossile Brennstoffe ersetzen kann. Ziel ist eine perfekte Symbiose von Kraftwerken, Biogas- und Mikroalgenanlagen. Dazu wird zunächst das in den Kraftwerken entstehende CO2 in Mikroalgen gebunden. Anschließend werden die Mikroalgen in Biogasanlagen für die Gaserzeugung verwendet. Final können die angefallenen Gärreste als Dünger für das Wachstum von neuen Algen genutzt werden.

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Bereits seit 2008 unterstützt die HanseWerk AG das unabhängige Forschungsprojekt TERM (Technologie zur Erforschung der Ressource Mikroalge), welches die Grundlagen für eine Industrialisierung der Mikroalgenforschung erarbeitet. Betreiber und Besitzer der halbtechnischen Pilotanlage zur Algenkultivierung ist die SSC Strategic Science Consult GmbH.

Zusammen mit dem Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft (IUE) der Technischen Universität Hamburg (TUHH), der Uni Erlangen und der Uni Busan (Korea) arbeitet die HanseWerk AG seit 2013 in einem Verbundprojekt namens ALBIRA (Grundlagen für mikroalgenbasierte Bioraffinerie-Konzepte) an der Entwicklung von Verfahren und Prozessen zur großtechnischen Produktion von Mikroalgen.

Die HanseWerk AG fördert das Projekt mit rund 1,5 Millionen Euro und stellt den Wissenschaftlern und Ingenieuren die Infrastruktur, die Verbrauchsmittel und den technischen Support auf dem Areal des Innovations- und Entwicklungszentrums in Hamburg-Reitbrook zur Verfügung. Forscher haben dort die Möglichkeit die integrierte Pilotanlage zur  Kultivierung von Mikroalgen in Freiland zu nutzen und die Vision einer nachhaltig erzeugten Biomasse zu verwirklichen. Ein Teil dieser Vision konnte bereits erfolgreich umgesetzt werden. So ist es schon heute möglich, CO2 aus den Abgasen konventioneller Energieerzeugungsanlagen als Nährstoff für Mikroalgen einzusetzen.

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Im Zentrum der derzeitigen Bestrebungen steht die Entwicklung einer algenbasierten Prozesskette, die mit CO2 aus Abgasen beginnt, mit der Herstellung hochwertiger Kraftstoffe und Naturprodukte fortfährt und mit der energetischen Nutzung von Algenreststoffen endet. Zur Optimierung der Wertschöpfungskette und Umweltbilanz schließt das integrierte Konzept die vollständige Nutzung aller Nebenprodukte in hochwertige Anwendungen ein. Gefördert wird das Projekt vom BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) als Beitrag zur nachhaltigen Rohstoff- und Energiebereitstellung, um die Umwelt durch Ressourcenschutz und CO2-Emmissionsminderung zu entlasten sowie die Wettbewerbsfähigkeit nationaler Unternehmen zu stärken.

Die Strategic Science Consult GmbH besitzt und betreibt seit März 2013 eine 200 qm große Bioreaktorfassade an einem Wohnhaus in Hamburg Wilhelmsburg (BIQ - Das Algenhaus). Dort wird in Kooperation mit der Endress und Hauser GmbH die notwendige Steuerungstechnik für eine automatische Prozessführung entwickelt.

Die HanseWerk AG wird auch zukünftig Technologien zur Kultivierung und Nutzung von Mikroalgen fördern. Hierbei steht die Kombination aus stofflicher und energetischer Verwendung im Vordergrund.  
Stoffliche und energetische Anwendungsmöglichkeiten:

  • Futtermittel (Tiernahrung und Aquakultur)
  • Nahrungsmittel (Vitamine, Antioxidantien, essentielle Aminosäuren und Fettsäuren) 
  • Natürliche Basisstoffe (Pharma- und Chemieprozesse)
  • Biogas (Nutzung von Algenrestoffen)
  • Biokraftstoffe (Biodiesel und Bioethanol)

Technische Anwendungsmöglichkeiten:

  • Rauchgasreinigung 
  • Umweltmonitoring 
  • Aufreinigung von Abwässern 
  • Recycling von seltenen Erdmetallen 

Die Nutzung des vielfältigen Potentials der Algen wird in folgenden Gebieten weiterentwickelt und erforscht:

  • Verbesserung und Erweiterung der Funktionalität und Skalierbarkeit von Mikroalgenproduktionsanlagen 
  • Entwicklung von energieeffizienten Ernteverfahren 
  • Steigerung der flächenbezogenen Energieerträge von Mikroalgenproduktionsanlagen 
  • Entwicklung von Technologien zur großtechnischen Nutzung von Mikroalgenproduktionsanlagen in der näheren Umgebung von CO2 -Emittenten 
  • Entwicklung und Verbreitung von Biomasseanwendungen auf Algenbasis, z.B. mit Mikroalgen als Einsatzstoff in Biogasanlagen oder für die Herstellung von Biodiesel 
  • Bewertung der Mikroalgenbiomasse und ihrer Inhaltstoffe hinsichtlich einer energetischen und stofflichen Nutzung

  • Technische Universität Hamburg
  • Universität Hamburg
  • Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • Ausgelagerte Forschungsstelle der Uni Erlangen in Busan (Korea) 
  • SSC Strategic Science Consult GmbH
  • Subitec GmbH
  • Sea & Sun Technology GmbH

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  • 2008: Errichtung einer ersten Pilotanlage zur Algenkultivierung (Solar-Tracker) im Freiland auf dem Erdgasspeicher Hamburg-Reitbrook
  • 2009: Erweiterung um eine zweite Pilotanlage (FPA-Reaktoren) 
  • 2010: Erste erfolgreiche Kultivierung im Freiland
  • 2011: Erfolgreiche Kultivierung unter Verwendung von Abgasen aus einem BHKW
  • 2013: Gründung des Innovationszentrums und Eingliederung der Mikroalgenanlagen
  • 2013: Erfolgreiche Herstellung eines Biokraftstoffes
  • 2014: Inbetriebnahme einer Pilotbiogasanlage zur Fermentation von Algenreststoffen
  • 2014: Erfolgreiche Kultivierung mit Düngemitteln aus Gärresten
  • 2014: Implementierung eines Technikums mit verschiedenen Versuchssystemen
  • 2015: Geplante Inbetriebnahme eines Open-Pond-Systems