FTE-Erfolgsstorys - Potenzial von Algen als Biokraftstoff erwecken
Die aktuelle Forschung lässt vermuten, dass der Einsatz von Algen die einzige praktikable Methode sein könnte, um ausreichend Biokraftstoff zu produzieren, der das derzeit weltweit verbrauchte Erdöl ersetzen könnte. Besonders Mikroalgen im Meer haben viel höhere Wachstumsraten als Pflanzen an Land. Die Ausbeute an Algenöl wird auf jährlich 19 000 bis 75 000 Liter pro Hektar geschätzt. Das ist immerhin 7 bis 31mal mehr als bei Palmöl, der nächstbesten Kulturpflanze in diesem Zusammenhang. In dem sicheren Wissen, dass derart ungenutzte Chancen unter der Meeresoberfläche warten, führt das Mabfuel-Projekt ein multidisziplinäres Forschungsprogramm mit dem Ziel der Gewinnung neuer Kenntnisse und Fähigkeiten in der Produktion von Biokraftstoffen aus natürlich vorkommenden Meeresalgen und gezüchteten Mikroalgen durch. An von Partnerorganisationen in der Türkei und in Irland verwalteten Standorten testet man derzeit die Machbarkeit der Verwendung von Algen als Ausgangsstoff für die Herstellung von Biokraftstoffen. Zu diesen Algen gehören Mikroalgen, sehr kleine pflanzenähnliche Organismen, und/oder Makroalgen wie etwa Meeresalgen oder Seetang. Das innerhalb des Siebten EU-Forschungsrahmenprogramms (RP7) finanzierte Projekt arbeitet daran zu ermitteln, welche Prozesse mit natürlich vorkommenden Algen und gezüchteten Mikroalgen das größte Potenzial zur Kraftstoffproduktion zu bieten haben. Ein Teil des Forschungsvorhabens konzentriert sich auf den optimalen Zeitpunkt und die zur Ernte von Meeresalgen erforderliche Technik sowie die Züchtungsmethoden für Mikroalgen. Diese Forschungsanstrengungen liefern die physikalischen Mittel (das Biomasseprodukt) und die gedanklichen Instrumente (die Methodik zur Produktion und Ölgewinnung), um den Biokraftstoffsektor in die Lage zu versetzen, sein Geschäftsvorhaben auf die am besten geeigneten und profitabelsten Prozesse zu stützen. Die Schwierigkeiten einer effizienten Biokraftstoffproduktion aus Algen liegen nicht in der Extraktion, sondern in der Suche nach einer Art mit hohem Lipid-Kohlenhydrat-Gehalt und schneller Wachstumsrate sowie einem kostengünstigen Anbausystem für Mikroalgen, das für diese Art am besten geeignet ist. Derzeit setzt man zwei Methoden zur Erzeugung von Mikroalgen für Biokraftstoffe ein: flache Teiche und geschlossene, transparente Behälter, die unter der Bezeichnung "Photobioreaktoren" Bekanntheit erlangt haben. Die Mabfuel-Forscher analysieren diese und weitere Verfahren bei ihren Versuchen zur Verbesserung des Ölgewinnungsprozesses aus Mikroalgenarten, bei denen optimale Mengen an Biokraftstoff zu erzielen sind. "Wir haben über einen Zeitraum von zwei Jahren Proben natürlich vorkommender Algen in verschiedenen Jahreszeiten und an verschiedenen Orten rund um Irland und die Türkei gesammelt", sagt Mabfuel-Projektkoordinatorin Dr. Julie Maguire. "Insgesamt haben wir Proben von 14 Arten aus dem Schwarzen und dem Ägäischen Meer der Türkei und 15 Arten entlang der irischen Atlantikküste genommen." Das Mabfuel-Forscherteam wählte nach Versuchen an vielen Mikroalgenarten zwei Arten zur Züchtung in Innensystemen und Außenbereichsbehältern aus: Nannochloropsis oculata und N. salina. Diese Arten wurden ausgesucht, da sie den höchsten Ölgehalt zu bieten haben. "Wir stellten fest, dass die Außenkulturen einen besseren Ölgehalt als die aus dem Innenbereich aufwiesen und außerdem viel billiger zu produzieren waren", erläutert Dr. Maguire. "Wir prüften viele Verfahren zur Ölgewinnung und setzen auch die hydrothermale Vergasung mit 'nasser Biomasse' ein, weil sich das Trocknen Algen, vor allem in Irland, als problematisch erwies", wie sie die Forscherin hinzufügt. "Wir versuchen überdies, unsere Erntetechniken für Mikroalgen zu verbessern. Das ist ein weiterer Bereich, der derzeit viel Energie erfordert." Globale Nachfrage erkunden Der Großteil der Forschungsarbeit zum Thema effizienter Algenölproduktion wird heute von der Privatwirtschaft durchgeführt. Die Mabfuel-Forscherinnen und Forscher arbeiten an einer ökonomischen und ökologischen Einschätzung, in welcher man die erforderliche Größe einer Farm und die Machbarkeit eines Betriebs kommerzieller Größe beurteilen wird. Erklärtes Ziel ist es, ein Modell zu finden, nach dem Algenöl in einer Größenordnung hergestellt werden kann, die eine unterstützende Funktion und sogar einen Ersatz der petrochemischen Produkte entsprechend der globalen Nachfrage realisierbar erscheinen lässt. Im Rahmen des Mabfuel-Projekts plant man die Verbreitung der Erkenntnisse an lokale Gemeinden, nationale Verbände und Berufsverbände, internationale Vereinigungen und die breitgefächerte wissenschaftliche und technische Aquakulturgemeinschaft unter Nutzung aller verfügbaren Quellen. "Wir befinden uns derzeit im letzten Jahr unseres Projekts und arbeiten an der Kostenanalyse und der Ökobilanz des gesamten Produktionsprozesses von Biokraftstoffen aus Algen", bilanziert Dr. Maguire. "Wir führen überdies eine Verbraucherbefragung zur Einstellung gegenüber der Verwendung von Bioöl durch." Das Mabfuel-Team plant zum Projektende die Veröffentlichung eines wissenschaftlichen Abschlussberichts, der die Entdeckung und den Einsatz von Biokraftstoffprodukten, beteiligte Aquakultur- und Industrieprozesse, noch zu füllende Wissenslücken und den vorgeschlagenen Weg zur Kommerzialisierung hervorheben wird. - Vollständige Bezeichnung des Projekts: "Marine algae as biomass for biofuels" - Projektakronym: Mabfuel - Mabfuel-Projektwebsite - Projektreferenznummer: 230598 - Name/Land des Projektkoordinators: Dr. Julie Maguire, Daithi O’Murchu Marine Research Station, Galway (Irland) - Gesamtprojektkosten: 1 430 841 EUR - Beitrag der EK: 1 430 841 EUR - Projektbeginn/-ende: Juni 2009 bis Mai 2013 - Weitere Partnerländer: Irland, Vereinigtes Königreich, Türkei