Biogas aus Algen

Biogas aus Algen

Biogas aus Algen
© Sabine Holtermann / pixelio.de

Um Biogas zu erzeugen, werden bereits viele landwirtschaftliche Produkte wie z. B. Mais, Dung, Bioabfälle oder Stroh herangezogen. Bald könnte zur Biogasherstellung ein neuer Rohstoff hinzukommen, der bereits jetzt vielversprechende Ergebnisse abliefert: Biogas aus Algen.

 

Algen – Energiepflanzen der Zukunft

Diese ein- oder mehrzelligen Pflanzen zählen mit zu den ältesten Lebewesen unserer Erde. Vor rund 3 Milliarden Jahren begannen sie in der damals sauerstofffreien Uratmosphäre, aus Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht Sauerstoff zu produzieren. Noch heute stammt etwa die Hälfte des in der Atmosphäre enthaltenen Sauerstoffs aus der Photosynthese von Algen. Die kleinen Lebewesen können Energie äußerst effizient nutzen. Ihre Biomasse wächst bis zu zehnmal schneller als die von Landpflanzen. Genau diese Eigenschaft macht sie für die Biogasherstellung interessant.

Ein Verfahren, um aus Algen Biogas herzustellen, wurde bereits entwickelt. Dazu wurde vor Kurzem das Algenzentrum in Ottobrunn bei München eröffnet, in dem Forscherteams der Technischen Universität München an verschiedenen Ansätzen arbeiten, um entsprechende Biotreibstoffe zu generieren.

Biogas ist dazu in der Lage, Erdgas zu ersetzen. Es kann auch durch die gleichen Leitungen wie Erdgas gepumpt werden, was beispielsweise in vielen Nahwärmenetzen bereits getan wird. Auf Dauer ließe sich so der Verbrauch an fossilem Erdgas beträchtlich reduzieren.

Bioenergie aus Algen: Erhitzt und unter Hochdruck

Auch im Paul-Scherrer-Institut in Villingen ist man an dem Thema Bioenergie aus Algen dran. Hier wurde bereits ein Verfahren entwickelt, mit dem sich aus Algen Biomethan gewinnen lässt. Die Basis bildet ein nasser Algenbrei, der auf 400 °C erhitzt und unter 300 Bar Druck gesetzt wird. Bei diesem Verfahren geht das Wasser in einen fluiden, den sogenannten superkritischen Zustand über. Es ist so dicht wie eine Flüssigkeit und behält dabei die Viskosität eines Gases. Im Zuge dieses Vorgangs werden die Nährstoffe in Form von Salzen aus dem Nährmedium abgeschieden. Diese lassen sich im Anschluss daran wiederverwenden. Einen ähnlichen Weg möchte man künftig auch in Ottobrunn gehen, um die Lipide nach der Selektion in eine Biogasanlage einzuspeisen.

Biogas aus Algen: Effizienzsteigerung durch Substratmix

An einer synergetischen Nutzung von Algen und weiteren Energiepflanzen wird derzeit an der Ruhr-Universität Bochum geforscht. Man hat herausgefunden, dass durch eine Mischung von Mais und Algen eine höhere Gesamt-Ausbeute erzielt wird als bei der getrennten Nutzung der beiden Substrate. Der Grund: Algen steuern Spurenelemente für die Vergärung von Mais bei, so dass dieser effizienter genutzt wird. Ein Problem bei der Herstellung von Biogas aus Algen besteht derzeit darin, dass die kleinen Lebewesen über eine äußerst robuste Zellstruktur verfügen. Ihr Zellinhalt ist für die gasproduzierenden Bakterien daher nur schwer zugänglich. Durch verschiedene Methoden versuchen die Forscher, die Zellwände zu knacken: Neben Ultraschall, Einfrieren und Druck scheinen vor allem thermische Verfahren vielversprechend. Durch achtstündiges Erhitzen auf 100° C konnte die Biogas-Ausbeute um 50 % gesteigert werden.

Algen als Bioreaktor

Die derzeit bekannten Verfahren zur Herstellung von Biogas aus Algen weisen eine relativ geringe Effizienz auf. Um das Problem zu lösen, verfolgt man an der Universität Leipzig einen neuen Forschungsansatz: Nicht die Biomasse der Algen wird im Reaktor vergärt, sondern ausschließlich bestimmte Stoffwechselprodukte, die diese bei der Photosynthese ausscheiden. Da sich die Algen dabei nicht vermehren, wird kaum Dünger benötigt, was die Effizienz deutlich erhöht. Zudem entstehen bei diesem Verfahren reines Methan und Kohlendioxid ohne Beigase wie Schwefelwasserstoff.

Ist Biogas aus Algen somit das Energiekonzept der Zukunft? Die Forschungsansätze sind vielversprechend, am freien Markt sind die Verfahren derzeit jedoch noch nicht konkurrenzfähig.

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