Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBAlgen weisen je nach Wachstumsbedingungen einen hohen Protein-, Kohlenhydrat- oder Lipidgehalt auf. Schnell wachsende Algen haben einen hohen Proteingehalt, der alle proteinogenen Aminosäuren enthält. Bei Wachstumslimitierung durch Stickstoff- oder Phosphatmangel und gleichzeitigem CO2- und Lichtangebot bilden viele Algen jedoch Kohlenhydrate oder Lipide als Speicherstoffe.
Algen können dabei Lipidgehalte von bis zu 70 Prozent und Stärkegehalte von bis zu 60 Prozent erreichen. Speicherlipide sind vor allem Triacylglyceride mit den Hauptfettsäuren C16:0, C16:1 und C18:1, welche vorwiegend als Kraftstoff – entweder durch die Gewinnung des Öls oder nach Umesterung als Biodiesel – von Interesse sind.
Stärke kann als Substrat für verschiedenste biotechnologische Prozesse zur Produktion von Kraftstoffen oder Basischemikalien genutzt werden. Für die Stärkeproduktion mit Mikroalgen wurde im IGB ein zweistufiger Prozess etabliert, ins Freiland übertragen und bis zur Pilotproduktion im kg-Maßstab weiterentwickelt.
Algenbiomasse als regenerativer Energieträger
Nachhaltigkeit durch Kreislaufführung
Um in Zukunft nachhaltige, ressourcenschonende und umweltverträgliche Verfahren für die stoffliche und energetische Nutzung von Algenbiomasse zu etablieren, entwickelt das Fraunhofer IGB Prozesse, bei denen Mikroalgen Abgas-CO2 photosynthetisch nutzen. Das Abgas-CO2 kann hierbei sowohl aus Verbrennungsprozessen als auch aus biotechnologischen Prozessen wie z. B. der Ethanolherstellung stammen.
Unser Ansatz sieht vor, zunächst die Wertstoffe aus den Algen zu gewinnen und anschließend die Restbiomasse in einer Biogasanlage zu vergären. Nach der Erzeugung von Strom und Wärme aus dem Biogas im Blockheizkraftwerk kann das entstandene CO2 wieder in den Kreislaufprozess zur Algenbiomasseproduktion zurückgeführt werden. Für eine positive Energiebilanz der photoautotrophen Algenproduktion ist die Nutzung von Abfall-CO2 eine wichtige Grundvoraussetzung.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Abwasserströme aus der Biogastechnik, welche anorganische Nährstoffe wie Ammonium und Phosphat enthalten, zu nutzen. Die Algen sind bei diesem Ansatz das Bindeglied zwischen unbelebter und belebter Materie, da sie mittels Sonnenlicht in der Lage sind, aus anorganischen Komponenten organische Stoffe zu synthetisieren.