Alles andere als glitschig: effizienter Algen-Anbau mit SCHOTT

Algen gibt es schon seit geraumer Zeit. Sie gehören zu den ältesten, pflanzlichen Organismen der Welt, berichtet das Magazin Geo. Ungefähr jedes zweite Sauerstoffmolekül in unserer Atmosphäre wird von Algen produziert. Im Vergleich zu anderen Nutzpflanzen können sie etwa die dreifache Menge an CO2 umwandeln. Fachleute gehen davon aus, dass es rund 400.000 verschiedene Algenarten gibt. Aber nur ein kleiner Teil davon ist bereits erforscht. Allgemein unterscheidet man zwischen Makroalgen, die bis zu 60 Meter lang werden können, und Mikroalgen, die nur aus einer einzigen Zelle bestehen und mit bloßem Auge nur im Verband sichtbar sind.

Alleskönner Alge?

In der Forschung gelten (Mikro-) Algen als Rohstoffquelle mit viel Nachhaltigkeitspotential. Sie enthalten nämlich diverse wichtige Komponenten: „Mikroalgen produzieren eine Vielzahl chemischer Grundstoffe wie Vitamine, Fettsäuren oder Carotinoide mit einem hohen Wertschöpfungspotential für die Pharma-, Nahrungsmittel- und die Kosmetikindustrie“, erklärt das Fraunhofer IGB in einer Broschüre. Aber nicht nur das. Mikroalgen kommen zum Beispiel als Fischersatz oder in Form von Nahrungsergänzungsmitteln in der Ernährung zum Einsatz: aus ihnen kann Treibstoff gewonnen werden; sie können Abwasser reinigen; sie lassen sich als Baustoff nutzen; sie werden sogar zu Kleidung produziert und haben noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten.

Auch der Anbau der Pflanzen ist aus Nachhaltigkeitssicht vielversprechend. So haben Mikroalgen eine fünf- bis zehnmal höhere Biomasseproduktivität als Landpflanzen, heißt es vom Fraunhofer IGB. Zum Wachsen bräuchten sie nur Sonnenlicht, CO2 und anorganische Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor; für die Kultivierung sei keine landwirtschaftliche Nutzfläche nötig; und im Vergleich zu höheren Pflanzen benötigten sie nur wenig Wasser. Man könne für die Produktion der Algen sogar CO2-haltige Abgase nutzen.

Geschlossene vs. offene Systeme

Mikroalgen lassen sich sowohl in offenen als auch in geschlossenen Systemen anbauen. Bei einem offenen System werden die Algen in Becken gezüchtet, die höchstens 30 Zentimeter tief sind. Sie sind in der Regel in Bahnen oder in Form eines Kreises aufgestellt. Mithilfe des Sonnenlichts können die Mikroalgen in den Becken Photosynthese betreiben und so Biomasse bilden. Schaufelräder oder ähnliches halten das Wasser in Bewegung. Der große Vorteil dieser Systeme: Die Anschaffung und der Betrieb sind zunächst vergleichsweise kostengünstig. Doch offene Becken haben auch Nachteile, erklärt der Spezialglashersteller SCHOTT: „Die Gefahr von Verunreinigungen, eine hohe Wasserverdunstung und geringe volumetrische Produktivität stellen jedoch Herausforderungen dar und führen zu einer geringeren Qualität der Biomasseproduktion, einem hohem Wasserbedarf und kostspieligen nachgelagerten Prozessen.“ Durch die Verdunstung des Wassers komme es außerdem häufig zu Übersalzung.

In geschlossenen Systemen hingegen wachsen die Algen in Röhren, Flachplatten oder auch in Spiralen, Kuppeln oder Beuteln. In ihnen sind die Mikroalgen von der Atmosphäre isoliert. Zwar ist die Anschaffung eines solchen Systems teurer, meint SCHOTT. Dafür seien sowohl die Produktion als auch die Qualität höher, denn die Einflussfaktoren könne man besser steuern. Auch die Gefahr einer Verunreinigung mit Bakterien oder Schmutz ließe sich vermeiden. Geschlossene Systeme sollten vor allem dann zum Einsatz kommen, wenn die Biomasse möglichst hochwertig sein soll und die Algen eine kontrollierte Wachstumsumgebung benötigen, so SCHOTT: „Dies ist der Fall, wenn die Algen zur Verwendung für die menschliche Ernährung, als integraler Bestandteil von Kosmetika oder für pharmazeutische Produkte bestimmt sind.“

Ein Photobioreaktor in Island

Mit den DURAN Borosilikatglasrohren bietet das Unternehmen die passenden Lösungen für solche geschlossene Photobioreaktoren (PBR) in Röhrenform. Die Glasrohre sind nach Angaben von SCHOTT besonders langlebig und vermindern die Bildung von Biofilm auf ihrer Innenseite. Im Vergleich zu Kunststoff verfärbt sich das Glas nicht so schnell und sorgt so für eine hohe Lichtdurchlässigkeit, die für das Algenwachstum nötig ist. Darüber hinaus hat die US-amerikanische Food & Drug Administration sowohl die Glasrohre als auch die Kupplungen für die PBR-Systeme von SCHOTT als lebensmittelecht eingestuft.

Ein solcher Photobioreaktor steht zum Beispiel in Island bei Algalif. Auf 12.500 Quadratmetern und in 600 Kilometer langen Rohren, die mit isländischem Wasser gefüllt sind, wächst die Mikroalge Haematococcus pluvialis. Aus ihr gewinnt das Unternehmen natürliches Astaxanthin, das als Antioxidant unter anderem in Nahrungsergänzungsmitteln verwendet wird. „Wir haben uns für DURAN Glasrohre von SCHOTT für unsere Photobioreaktoren entschieden", sagt Orri Björnsson, CEO von Algalif: „Sie sorgen dafür, dass genau das Licht die Algen erreicht, das wir für ein optimales Wachstum benötigen. Die Rohre sind stabiler und einfacher zu reinigen als Kunststoff-Alternativen. Wir können uns also auf eine längere Lebensdauer verlassen und die Kosten für die Produktion von Mikroalgen senken.“