Prof. Dr. Dieter Hanelt vom Biozentrum Klein Flottbek der Universität Hamburg war unser Auftaktredner auf dem ersten Meerestalk der Deutschen Meeresstiftung. In einem wissenschaftlich fundierten, aber vor allem spannenden und faszinierenden Vortrag brachte er den Teilnehmern das Thema Algen mit all seinen Facetten näher. Bieten Algen die viel gesuchten Perspektiven für Menschheit und Natur? Und besonders, lässt sich Treibstoff wirtschaftlich aus Algen gewinnen?

Prof. Hanelt beim ersten Meerestalk der Deutschen Meeresstiftung

Prof. Hanelt beim ersten Meerestalk der Deutschen Meeresstiftung

 

Die Abteilung von Prof. Hanelt beschäftigt sich besonders mit der Photosynthese-Leistung & Sauerstoffproduktion in Algen und Bakterien und ob sich solche Systemen auch zur Abwasserreinigung eignen. Eines der Ergebnisse seiner Arbeit ist zum Beispiel das Algenhaus in Wilhelmsburg, das zur Internationalen Bauausstellung in Hamburg für viel Furore sorgte, weil es mit einem Photobioreaktor ausgestattet ist in dem Algen für Energie sorgen.

Das Algenhaus ist ein Demonstrationsprojekt der IBA in Hamburg und besitzt weltweit erstmals eine Fassade mit integrierten Photobioreaktoren.

Das Algenhaus ist ein Demonstrationsprojekt der IBA in Hamburg und besitzt weltweit erstmals eine Fassade mit integrierten Photobioreaktoren.

 

Besonders spannend waren auch die Projekte, wie man mit Algen Abwässer aus Kläranlagen und Industrieanlagen reinigen kann und statt Rückständen und Schadstoffen Sauerstoff erhält, der durch die Algen produziert wird. Natürlich funktioniert das alles nicht so einfach, wie man sich das vielleicht vorstellt, da Algen in unseren Breitengraden nicht immer produktiv wachsen können. In den Wintermonaten fehlt ihnen ausreichend Licht, um produktiv sein zu können. Und wenn Algen absterben produziert der Zersetzungsprozess CO2 statt Sauerstoff.

Wenn man jedoch bedenkt, dass von den bekannten 250.000 Algenarten nur zwei Hand voll ökonomisch genutzt werden, dann bleibt noch ganz viel Fantasie, was mit Algen noch alles möglich ist. Um hier erste Ansätze zu ermöglichen, werden die Algen nicht mehr von Fachleuten unter dem Mikroskop untersucht sondern per DNA Barcoding. Diese Sequenzen des DNA-Codes werden von Prof. Hanelt und seinem Team dann in die wichtige Microalgen-Datenbank eingetragen, die von der  Uni Hamburg seit Jahrzehnten gepflegt und betrieben wird. Ganz besonders interessant sind natürlich Algen, die einen hohen Öl-Anteil tragen. Kann man aus ihnen Kraftstoffe erzeugen? Könnten wir damit vermeiden, riesige Felder zu bestellen, auf denen Ölpflanzen gezogen werden, statt Nahrung zu produzieren? Es ist ja naheliegend, dass die Produktion von Öl direkt aus den Algen sinnvoller und effizienter sein muss als die klimaschädliche Nutzung von Rohöl.

Nach der Biogenischen Theorie über die Entwicklung von fossilen Öl hat es sich aus toten marinen Organismen, besonders Mikroalgen, entwickelt. Im Verlauf von mehreren hunderttausend Jahren haben sich Sedimente auf dem Meeresgrund aufgebaut. Unter Sauerstoffausschluß bildeten sich riesige Sedimentlager mit hohem organischen Anteil. Daraus bildete sich Faulschlamm welcher unter hohem Druck und Temperatur sich zu Öl und Gas verwandelte. Dabei wurden riesige Mengen CO2 eingespeichert. Heute profitieren wir von den abnormalen Bedingungen in der Kreidezeit. Bis zu 30% unseren fossilen Brennstoffe wurden damals aufgebaut. Wir verbrennen diese in kurzer Zeit und bringen das CO2, welches vor 120 Millionen Jahre von der Biosphäre in die Sedimente verlagert wurde, zurück in die Atmosphäre. Wir alle wissen, dass das nicht gut ausgehen wird. Bisher hatten die Ozeane geholfen, große Menge CO2 zu speichern. z.B. in den kleinen Kalkalgen (Coccolithophoriden), deren Schalen aus Kalk besteht, was das CO2 bindet. Derlei Kleinstorganismen haben großes geschaffen,  wie die bekannten Kalk Kreidefelsen vor Rügen.

Algen Kalkfelsen Coccolithophoriden

Kleine Kalkflaggelaten, die Coccolithophoriden bildeten auch die Kalkfelsen vor Rügen

 

Es ging um die Multitalente aus dem Meer: Wie durch die Nutzung von Algen aus Abgasen zukunftsweisende Produkte entstehen!

Den meisten Zuschauern war nicht bewusst, wie bedeutsam schon jetzt Algen für die Nahrungsmittel-Produktion sind. So findet man Algenbestandteile in Gelees, in Fruchtsäften, Joghurts, Diät- und Schlankeitsprodukten, Zahnpasta und Rasierseife.

algentrocknung

Hier wird Kappaphycus getrocknet für die Vorbereitung zur kommerziellen Anwendungen als Gelier-, Verdickungs- und Stabilisierungsmittel, vor allem in Lebensmitteln.

 

Den größten ökonomischen Wert erzielt man heute immer noch mit einer Japanischen Blattalge, oder einer Rotalge die jeder aus dem Sushi kennt. Sie allein machen über die Hälfte des weltweiten Umsatzes mit Algen aus (Quelle FAO). Doch wenn man bedenkt, dass aus Algen Zucker, Stärke und Cellulose zu Ethanol fermentiert werden können, dann kann es sein, dass bald aus Mikroalgen viel mehr gewonnen werden kann. Wer aber aus Mikroalgen nicht nur ein paar Liter Ethanol erzeugen will braucht viel Platz und viel Wasser. Die größten Flächen zur Produktion befinden sich in Australien und umfassen ca. 250 Hektar. Sie müssen direkt am Meer liegen, um ständig neues Wasser einfließen zu lassen, das in offenen Systemen aber auch schnell verdunstet. Da verschwinden ca. 30.000 Litern pro Hektar und Tag!  Also sind die Forscher auf Bioreaktoren gekommen, mit denen Algen auch in der Höhe und nicht nur in 20 cm tiefen Becken kultiviert werden können.

Bioreaktoren, die sich nach der Sonneneinstrahlung ausrichten

Bioreaktoren, die sich nach der Sonneneinstrahlung ausrichten

 

In diesen Bioreaktoren stecken zwar viele gute Ideen, weil Algen mehrere Meter hoch angebaut werden können und sie sich immer zur Sonne hin ausrichten, so dass die Photosynthese optimal erfolgen kann. Aber der Aufwand ist natürlich noch immens hoch, um Algen zu produzieren. Und um aus ihnen Sprit zu produzieren braucht es auch die Ökonomie. Das bedeutet die Produktion an Öl durch Photosynthese muss so groß sein, dass fossile Energieträger auch im signifikanten Maßstab ersetzt werden können und sie muss so einfach sein, dass jeder Landwirt auch in Drittweltländern das beherrschen kann. Im Jahre 2008 gelangen die ersten Erfolge: Pro Hektar erzielte ein Forscherteam einen Ertrag von 37 Tonnen Öl. Mittlerweile ist man weiter und nutzt andere Mikroalgen wie die Chlorella oder Nanochloropsis mit bis zu 46% Ölghalt. Wollte man den jährlichen Treibstoffbedarf Deutschlands von ca. 50 Mio Litern durch Algensprit ersetzen, bräuchte man höchstwahrscheinlich eine Fläche von mindestens 0,6 Mio Hektar. Das ist viel. Aber allein Raps wächst auf über 1,3 Mio Hektar in Deutschland. Aber noch ist die Produktion des Algensprits technisch viel zu aufwändig, um es wirtschaftlich umzusetzen und beträgt ein Vielfaches vom heutigen Spritpreis.

Beim Vergleich der Energieausbeute durch Algenzucht mit herkömmlichen Solarzellen schneiden die Algen weniger als halb so effizient ab mit maximal 7,5% der Energieausbeute im Vergleich zu 15 – 20% der Solarzellen. Doch es entsteht ja nicht nur Energie sondern ein organischer Wertstoff, der die Energie gespeichert hat und dafür keine Batterien benötigt.

Wer aber bei solchen Fakten denkt, dass die Nutzung von Mikroalgen sich deshalb nicht durchsetzen wird, der sei an die Eisenbahn aus dem letzten Jahrhundert erinnert. Auch damals sagte man, dass sich die Technik nicht durchsetzen wird. Doch gerade die Potenziale der 250.000 Algenarten, von denen viele in der Algensammlung von Prof. Hanelt im Biozentrum Klein Flottbek gepflegt und katalogisiert werden, der wird in Zukunft eines Besseren belehrt.

Da ist sich Professor Hanelt ganz sicher, und alle Zuhörer waren es auch nach diesem inspirierenden Vortrag.