Produktion von Wasserstoff durch Algen
„Angetrieben mit Algen-Wasserstoff“ – so wird es vielleicht in Zukunft einmal auf Autos zu lesen sein. Aber nur sofern es gelingen sollte, die Wasserstoffausbeute aus Algen wesentlich zu erhöhen. Im Rahmen von Seminarveranstaltungen informiert das Unternehmen Energiestrategen GmbH (http://www.energiestrategen-gmbh.de/) mit Sitz in Berlin über die Forschung, Entwicklung und Marktfähigkeit von der Züchtung von Algen in Reinalgenzuchtanlagen in industrieller Modulbauweise. Interessierte aus Forschung, Wirtschaft, der Landwirtschaft und Experten diskutierten über weitere Fortschritte und die wirtschaftliche Umsetzung. Gartenbauingenieur Rudolf Cordes, auch bekannt als der „Herr der Algen“, stand für die Beantwortung der Zusammenhänge zur Verfügung und berichtete über die Erfahrungen aus der Praxis und dem Konzept mit Umsetzung „Algenfarm“.
Wolfgang Seliger, Geschäftsführer der Energiestrategen GmbH fasst die Erkenntnisse wie folgt zusammen:
– Algen gelten als vielversprechender Rohstoff der Zukunft mit vielen Vorteilen:
– Algen binden Kohlenstoffdioxid aus der Luft und auch direkt aus industriellen Prozessen wie zum Beispiel: Rauchgase von Kraftwerken.
– Weiterhin produzieren Algen eine Vielzahl an wertvollen Inhaltsstoffen und sind dabei nicht an landwirtschaftlichen Flächen gebunden
– Als phototophe Organismen können Algen die Lichtenergie direkt über ihren Stoffwechsel nutzen.
– Die Vermehrung erfolgt rasch in so genannten Schlauch-Inkubatoren und wandeln Sonnenlicht in chemische Energie um.
– Die hohen Anteile an fetten Ölen (Lipiden), die einige Algenspezies enthalten, ermöglichen weitere Einsatzmöglichkeiten: Ölgewinnung aus Algen und die Umwandlung in Biokerosin
Produktion von Wasserstoff durch Algen
Verschiedene Grünalgen produzieren unter anaeroben Bedingungen Wasserstoff. Dies geschieht mit Hilfe des Enzyms Hydrogenase und Energie aus der Photosynthese. Die Algen müssen dafür jedoch quasi gezwungen werden, ihren Stoffwechsel umzustellen. Dies gelingt zum Beispiel, wenn man den Algen Schwefel vorenthält. Ohne Schwefel kommt die Photosynthese zum Erliegen und es wird kein Sauerstoff mehr produziert, anaerobe Bedingungen entstehen. Die Alge schaltet auf Sparmodus und beginnt, energiereiche Reservestoffe zu verbrennen. Als Nebenprodukt fällt dabei Wasserstoff an. Der wesentliche Schritt bei der biochemischen Wasserstofffreisetzung ist die Übertragung von Elektronen auf Protonen durch das Enzym Hydrogenase: 2 H+ + 2 e- -> H2. Diese Reaktion läuft allerdings nur unter anaeroben Bedingungen ab, da Sauerstoff das Enzym blockiert.
Diese Phase der Wasserstoffproduktion ist zeitlich begrenzt. Nach etwa vier Tagen sind alle Reservestoffe verbraucht und die Alge muss sich wieder zwei bis drei Tage mit normaler Photosyntheseaktivität regenerieren, in der anaeroben Phase produzieren die Algen etwa drei Milliliter Wasserstoff pro Liter Algenkultur. Wissenschaftler sind der Meinung, die Ausbeute sei noch um das zehnfache zu erhöhen. Dazu nehmen sie vor allem die Hydrogenase genauer unter die Lupe. Sie hoffen, das Enzym durch gentechnische Manipulation unempfindlicher gegenüber Sauerstoff zu machen.
Forschern der Universität Bonn gelang es vor kurzem, das Gen mit dem Bauplan für die Hydrogenase zu isolieren. Sie veränderten das Genom so, dass die Algen doppelt so viel Wasserstoff produzierten wie nicht manipulierte Artverwandte. Sie schalteten dem Hydrogenase- Gen eine Sequenz vor, die dafür sorgt, dass die Konzentration des Enzyms in der Zelle höher ist und somit auch mehr Wasserstoff produziert werden kann.
Die Nachfrage nach den Algen steigt weltweit immer stetiger an. Zum Teil wird die in künstlichen angelegten großflächigen Algenteichen gefördert. Neue Entwicklungen ermöglichen die technisch stabile und hocheffiziente Industrieproduktion von Algen in Deutschland. In Niedersachsen in Bassum und Essen Kreis Cloppenburg entstehen Reinalgenzuchtanlagen in industrieller Modulbauweise. Algen haben also durchaus das Potenzial, eines Tages ihren Teil zum Energiemix beizutragen. Auch wenn es sicher utopisch ist, den gesamten Wasserstoffbedarf aus Algen zu produzieren. Für eine wirtschaftliche Nutzung sind bislang die Kosten für die Anlagen zu hoch und die Wasserstoffausbeute zu niedrig. Spannend bleibt wie Forschung und Entwicklung weitere Fortschritte zur Verwirklichung der Marktfähigkeit in neue Produkte aus der Alge entsteht.
V.i.S.d.P.:
Wolfgang Seliger
Geschäftsführer / Managing Director
Der Verfasser ist für den Inhalt verantwortlich
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