Die Entwicklung von leistungsfähigen Photobioreaktoren steht im Mittelpunkt der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Hezinger Algaetec.
Als Photobioreaktoren werden Behälter bezeichnet, in denen phototrophe (zur Photosynthese befähigte) Organismen unter geeigneten Bedingungen kultiviert werden. Ziel ist es diese Organismen zu ernten und in weiteren Prozessschritten daraus energiereiche Substanzen zu gewinnen.
Die in den Photobioreaktoren der Hezinger Algaetec eingesetzten Organismen rekrutieren sich aus dem Bereich der Mikroalgen. Mikroalgen sind die am schnellsten wachsenden uns bekannten Pflanzen. Wie alle anderen Pflanzen nutzen sie das Sonnenlicht um im Prozess der Photosynthese CO2 zu binden und in Sauerstoff und energiereiche Verbindungen zu überführen. Der Fokus der Hezinger Algaetec liegt hierbei momentan auf dem Organismus Chlorella vulgaris.
Um einen optimalen Ertrag an Biomasse bei geringstmöglichen künstlichen Energieeintrag zu generieren, werden bei den Anlagen von Hezinger Algaetec folgende Randparameter berücksichtigt und in der Technologie eingesetzt.
- Verwendung eines geschlossenen Systems zur verbesserten Prozesskontrolle und Hygiene
- Nutzung von CO2 aus Kraftwerksgasen/Industrieabgasen
- System mit großem Volumen zur Verringerung der operativen Kosten
- Konsequente Nutzung des natürlichen Sonnenlichtes zur Optimierung der Energiebilanz und CO2 Bilanz des Endprodukts
- Verwendung der vertikalen Dimension um den Flächenbedarf gegenüber anderen Systemen drastische zu minimieren
Bei der Umsetzung dieser technologischen Anforderungen, wurde ein Verfahren entwickelt, dass für ein sinnvolles Betreiben der Photobioreaktoren ein klares Einsatzspektrum bezüglich des Aufstellungsortes aufweist.
- Nahe gelegen an CO2 emittierenden Einheiten
- Lage mit ausreichend starker und zeitlich lang anhaltender Lichtintensität
- Möglichkeit der Frischwasserversorgung
Unter Berücksichtigung dieser Faktoren ist diese innovative Zuchtmethodik in der Lage eine Produktion von Mikroalgen im industriellen Maßstab zu realisieren.
Prozess der Biokonversion von Kohlendioxid unter Einsatz des Algen-Photobioreaktors
PURE – Emissionen binden
Der CO2-Hunger der Mikroalgen wird bei dem entwickelten Verfahren genutzt um die Abgase von Kraftwerken vom dem Gas zu entlasten. Dabei werden die vorgereinigten Rauchgase in ein geschlossenes System eingespeist in dem die Algen photosynthetisch aktiv sind. Anstatt in die Atmosphäre zu entweichen, wird das CO2 von den Algen verwertet und gebunden.
Die eingesetzten Reaktoren sind unter Gesichtspunkten der optimalen Raumnutzung gestaltet und erreichen größtmöglichen CO2 Umsatz und damit auch Biomassenproduktion auf kleinstem Raum.
Für die Betreiber der Kraftwerke ergibt sich damit die Möglichkeit große Einsparungen bei den Emissionszertifikaten zu realisieren. Gleichzeitig wird aus dem gebundenen CO2 wertvolle Biomasse hergestellt, die sich gewinnbringend veräußern lässt. Diese Kombination lässt Umweltschutz profitabel werden.
Mikroalgen sind hocheffiziente Biomasse-Erzeuger. Sie besitzen alle Voraussetzungen zur industriellen Biomasseproduktion auf kleinstem Raum. Durch ihr schnelles Wachstum sind sie den Landpflanzen im Bezug auf zu erreichende Biomasse pro Quadratmeter weit überlegen.
Chlorella vulgaris ist eine einzellige Mikroalge mit einem Zelldurchmesser von 5- 10 µm. Sie besitzt eine außerordentlich gute mechanische Stabilität und eine hohe Teilungsrate. Durch Ihren hohen Ölanteil und die für eine industrielle Massenproduktion günstigen Eigenschaften der Alge, ist Chlorella der bevorzugte Organismus zum Einsatz in Hezinger Bioreaktoren.
Mit der Zucht der Mikroalgen steht die Produktion von Biomasse nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung. Zudem werden zur Produktion keine Phosphat-oder Nitrat- haltigen Dünger eingesetzt die die Umwelt belasten könnten.
Die Mikroalgen-Biomasse stellt damit eine zukunftsweisende Möglichkeit der Produktion energiereicher Substanzen dar.
ENERGY – erneuerbar und klimafreundlich
Nachwachsende Rohstoffe wie Mikroalgen enthalten die in der Photosynthese aufgenommene Sonnenenergie in Form von energiereichen organischen Kohlenstoffverbindungen. Sie stellen damit einen natürlichen Energiespeicher dar.
Die Nutzung dieser Energie kann in verschiedenen Formen erfolgen. Die Aufarbeitung der Algenmasse zu Kraftstoffen (Biodiesel und Bioethanol) steht zum momentanen Zeitpunkt im Zentrum der Anwendungsmöglichkeiten.
Dabei werden verschiedene Verfahren zur Umsetzung der Biomasse eingesetzt. Die gewonnen Mikroalgen können über unterschiedliche Wege bio- oder auch thermochemisch zu Kraftstoffen wie Biodiesel oder Bioethanol umgesetzt werden.
Daneben erfolgt auch eine direkte Nutzung der Algen-Inhaltsstoffe als Grundstoffe für die pharmazeutische und chemische Industrie und z. B. der Einsatz als Nahrungsergänzungs- oder Futtermittel.
