Schwimmende Energiequellen

Worin liegt die ökonomische Bedeutung von Schlamm? Die Antwort lautet: Sie ist riesig und nimmt noch zu! Schlamm in einem Teich sieht nicht besonders attraktiv aus. Doch er besteht aus Algen, die erstaunliche Eigenschaften aufweisen. Eine einzelne Alge ist oft nur wenige Mikrometer lang (nicht größer als Bakterien). Doch das gewaltige Algenwachstum in den Meeren ist sogar vom Weltraum aus erkennbar.

Algen gehören zu den einfachsten Lebensformen der Erde. Doch das meiste übrige Leben wäre ohne Algen in Gefahr, da Mikroalgen ungefähr die Hälfte unseres atmosphärischen Sauerstoffs produzieren. Sie sind sehr robust und können sich sogar in Wüsten und im Meerwasser entwickeln. Und sie gehören zu den überlebensfähigsten Lebewesen: In Indien wurden versteinerte Algen entdeckt, die vor 1,7 Milliarden Jahren entstanden. Niemand weiß, wie viele Algenarten es gibt. Doch das American National Museum of Natural History in Washington besitzt über 320.000 Algenarten. Und die Menschheit nutzt Algen auf vielfältigste Weise.

Die Azteken aßen sie. Auch wir essen sie heute noch – z.B. als Sushi oder in Form von Nahrungsergänzungsmitteln. Die Alge enthält alle wichtigen Aminosäuren, große Mengen einfacher und komplexer Kohlenhydrate sowie eine Vielzahl von Vitaminen, Mineralien und Spurenelementen. Die in Fischölen vorkommende gesunde Omega 3-Fettsäure stammt nämlich eigentlich von der Alge, da fettreicher Fisch, wie z.B. der Lachs, selber gar keine Omega 3-Fettsäure produziert. Stattdessen deckt er seinen Omega 3-Bedarf aus Mikroalgen. Algen werden zur Reduzierung von Cholesterin verwendet. Zudem finden sie Anwendung in Eiscreme, Gesichtscremes, Zahnpasta und Schuhcreme. Seit Jahrhunderten werden sie aber auch als Düngemittel und Bodenverbesserer eingesetzt und können Schwermetalle binden.

Aber was sind Algen tatsächlich?

Algen sind Pflanzen. Auch Seegräser sind Algenarten, die eine Länge von 50 Metern erreichen können. Viel öfter kommen Algen jedoch in Form mikroskopisch kleiner einzelliger Organismen ohne Wurzel, Stengel oder Blätter vor. Wie auch andere Pflanzen wachsen sie zumeist aufgrund der Fotosynthese. Doch auch für die Biotechnologie sind Mikroalgen wirklich interessant. Algen leben von Kohlendioxid und Sonnenlicht, das sie in Sauerstoff und Biomasse (eine Kombination aus Fetten, Kohlenhydraten und Protein) umwandeln. Sie können gezüchtet werden und sobald sie geerntet sind, kann aus ihnen Öl extrahiert werden. Zurzeit wird der Nutzen der Algen für die Produktion von Biodiesel erforscht. Flugzeugbenzin wird bereits vom US-Militär produziert und wurde auch schon von zivilen Fluglinien eingesetzt.

Die Reputation der ersten Biokraftstoff- Generation litt darunter, dass für die Lebensmittelproduktion genutzte landwirtschaftliche Flächen plötzlich für Biokraftstoff-Pflanzen genutzt wurden. Doch algenbasierter Kraftstoff gehört zur zweiten Biokraftstoff-Generation mit großem Potential. So können Algen je Hektar bis zu 300 Mal so viel Öl produzieren wie konventionelle Biokraftstoffpflanzen, wie z.B. Raps, Palmen und Sojabohnen. Und die Erntezyklen können zwischen einem und zehn Tagen liegen. Die Alge gedeiht zudem auch auf Flächen, die sich für landwirtschaftlich nutzbare Pflanzen nicht eignen, wie z.B. trockene und salzhaltige Böden. Zudem lassen sich durch Algen viele Schadstoffe in wertvolle Produkte verwandeln. So können sie z.B. mit Abwässern aus Kläranlagen gewässert werden und das bei der Zement- und Stahlherstellung erzeugte CO2 nutzen. Algenbasierte Kraftstoffe sind im wesentlichen kohlenstoffneutral. Obwohl sie das atmosphärische Kohlendioxid (CO2) nicht reduzieren – da das gesamte von den Algen aus der Atmosphäre aufgenommene CO2 beim Verbrennen der Biokraftstoffe wieder an die Atmosphäre abgegeben wird – eliminieren sie doch die Abgabe von neuem CO2, indem sie konventionelle Kohlenwasserstoffe ersetzen.

Kraftstoffproduktion

Darüber hinaus kann nach dem Extrahieren des Öls aus der Alge das verbleibende Material zur Produktion weiteren Kraftstoffs verwendet werden. So kann es z.B. für die Herstellung von Methan verwendet oder durch Verbrennen als Biomasse zur Stromgewinnung, aber auch durch Fermentierung zur Produktion von Ethanol eingesetzt werden. Tatsächlich setzt die Algen-Fermentierung zu Ethanol CO2 frei, das für das Wachstum weiterer Algen verwendet werden kann, was bereits in geschlossenen Systemen untersucht wird. Das ist fast zu schön um wahr zu sein. Und bis zur Kommerzialisierung von Algenkraftstoff ist es wahrscheinlich noch ein weiter Weg. Doch Schlamm steckt voller Überraschungen!

GEA und die Alge

Die Alge ist nach dem Wachstum nur von Nutzen, wenn sie von dem Medium Wasser, in dem sie wächst, auch getrennt werden kann. Dieser Prozess wird als Ernte bezeichnet und GEA Westfalia Separator liefert seit fast einem halben Jahrhundert Zentrifugen für die Konzentration von Algen.

So hat das Unternehmen jetzt eine neue Separatoren- Generation entwickelt, die sich speziell für die Algen- Biotechnologie eignet. Diese Separatoren können für bis zu 24.000 Liter schwimmende Algen je Stunde eingesetzt werden, behandeln die empfindlichen Zellen auf sanfte Weise und produzieren Trockenmasse von hoher Qualität. Mit speziell entwickelten Dekantern zur Klassierung kann GEA Westfalia Separator jetzt selektiv hochwertige Farbstoffe gewinnen. Mit der gleichen Methode lassen sich selbst extrinsische Algen von der ursprünglichen Algenkultur trennen.

GEA Niro Soavi liefert Homogenisatoren, die in der Algenverarbeitung eingesetzt werden, während sowohl GEA Niro als auch GEA Barr-Rosin verschiedene Ausrüstungen für das Trocknen von Algen anbieten. Diese Trockner werden in der Herstellung von Produkten, wie Carrageen, Alginaten und Agar eingesetzt, die wiederum in medizinischen und pharmazeutischen Anwendungen, aber auch in einer Vielzahl von Lebensmittel- und Kosmetik-Produkten zum Einsatz kommen, wo sie als Verdickungsmittel Anwendung finden.

Weitere Informationen:
- GEA Refrigeration Technologies