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Energie

Bald Algenzucht an Biogasanlagen?

von , am
16.07.2014

Bei der 1-MW-Biogasanlage der Agrar-Energie Obernhausen in Mengebostel im Heidekreis läuft derzeit der bundesweit erste Praxisversuch zur Zucht von Mikroalgen in einem geschlossenen CO₂-Kreislauf.

Ständig in Bewegung:  In 250 Meter lichtdurchlässigen PVC-Rohren wachsen die Algen heran. © Preugschat

Mikroalgen scheint die Zukunft zu gehören. Aus Zuchtalgen kann nicht nur wertvolles Futter für Aquakultur-Fische gewonnen werden, auch in der menschlichen Nahrung und in der Kosmetik kommen sie zum Einsatz, ebenso als Ersatz von Kraftstoffen

CO₂ hilft den Algen

Produziert werden die grünen Energiebündel bisher meist nur in Fernost. Die europäische Wissenschaft hat jetzt die Biogastechnologie als idealen Partner für die Algenzucht entdeckt und hier speziell das in den Blockheizkraftwerken (BHKW) anfallende Kohlendioxid (CO₂), das  als C-Quelle in Verbindung mit Sonnenlicht sowie Mineralien Algen-Biomasse aufzubauen vermag.

Wie das in der Praxis  umgesetzt werden kann, soll der bis Ende 2015 laufende Versuch an der Biogasanlage zeigen, der Anfang Mai gestartet wurde und schon erste Ergebnisse liefert.

Den Praxisversuch hat Michael Krohn, Geschäftsführer des Wirtschaftsverbandes  "deltaland" aus Bad Fallingbostel in den Heidekreis geholt. "Ich hoffe, zusammen mit der regionalen Industrie eines Tages in Norddeutschland eine größere Anlage im industriellen Maßstab verwirklichen zu können", betonte der Projektmanager bei der Vorstellung der Versuchsapparatur. Getragen wird der Versuch von einem Konsortium von regionalen und überregionalen Partnern von "deltaland".

Einfache Umrüstung

Die 2003 errichtete  Biogasanlage, einst gestartet mit 420 kW, wird betrieben von den Landwirten Henning Wrigge, Harald Meyer und Volker Schwesig, die neben Gülle vor allem Mais einbringen, in diesem Jahr erstmals auch Zuckerrüben. 12 Vertragslandwirte steuern ebenfalls Mais und Rüben bei.

"Die Umrüstung für den Algenversuch war relativ einfach. Es wurde nur am Abgasrohr des BHKW ein Abzweig angeschweißt, der mit dem PVC-Rohrleitungssystem verbunden ist", sagte Biogasanlagenbetreiber Wrigge gegenüber der LAND & Forst. Der innovative Landwirt war angesprochen worden, ob der Test an der Biogasanlage durchgeführt  werden kann - und sagte spontan zu.  Sie verfügt auch über ein Nahwärmenetz, an das verschiedene Wohnhäuser und Ställe angeschlossen sind.

Die Bauern können sich vorstellen, hier in größerem Stil Algen zu produzieren. Über freie Kapazität verfügen sie schon jetzt. Gut finden sie auch die Möglichkeit, dass Restbiomasse aus der Algenproduktion in der Biogasanlage wieder in Methan umgewandelt werden kann.

Mit Photobioreaktoren


Zur Kultivierung der Mikroalgen werden Photobioreaktoren eingesetzt, die als Schlüsseltechnologie  für den Biomassekreislauf gelten. Der Reaktor ist mit speziellen PVC-Rohren ausgerüstet, die wegen ihrer geringen Wandstärke den Lichteintrag und die photosynthetische Aktivität der Mikroalgen verbessern. Da die Algen ständig bewegt werden, kommt es nicht zum Zusetzen der Rohre.

Um die Vermehrung der Algen in einen nachhaltigen Kreislauf einzubinden, werden CO₂ und Wärme aus dem BHKW genutzt und in den Reaktor eingeleitet. "Die Algenkultur bindet den Kohlenstoff für das Entstehen von Biomasse und setzt zugleich kontinuierlich Sauerstoff frei", betonte Dr. Nabil El Barbari von der Firma Georg Fischer Piping Systems, die die PVC-Komponenten für den von der niederländischen Firma LGem entwickelten Photobioreaktor anbietet.

Die 250 Meter Rohrleitungen, durch die die grüne Algenbrühe in diesem Modul fließt,  stehen in einem lichtdurchlässigen Gewächshaus auf dem Hof vor der Biogasanlage. "Das Wasser muss keine Trinkwasserqualität haben. Notfalls reicht auch Brackwasser", erklärte der für den Versuch verantwortliche  Prof. Dr. Franz Xaver Wildenauer von der Technischen Hochschule Wildau aus Brandenburg. Seit zwei Jahren forscht der Naturwissenschaftler im Pilotmaßstab.

Weitere Einnahmequelle


Für Biogaserzeuger werde sich aus der Mikroalgenzucht  in den nächsten Jahrzehnten eine weitere Einnahmequelle entwickeln,  ist er überzeugt, zumal die Algenzucht auch mit der Landwirtschaft vergleichbar sei. "Ich liefere mit den Stammalgen quasi das Saatgut", sagte der Hochschullehrer. Sie werden dem Wasser beigemischt. Eine entsprechende Gabe eines mit viel Stickstoff angereicherten NPK-Düngers sorgt dann in Verbindung mit der Hochtechnologie für das Wachstum. Hitze sei nicht erwünscht, sogar schädlich, dafür aber viel Licht erforderlich.

Eine Umwälzpumpe sorgt dafür, dass die Algen ständig in Bewegung sind. Eine Tour durch das 250 Meter lange Rohrsystem bei dem Biogasbetrieb dauert fünf Minuten.  Wildenauer: "Nach zehn Tagen schon können die Algen geerntet werden."

Das geschieht mit einer Zentrifuge, die die Algen vom Wasser trennt. Der Ertrag beläuft sich auf der Versuchsanlage auf 1,5 kg Trockenmasse nach zehn Tagen  auf 20 m² Fläche. Das wurde von den anwesenden Algenexperten als ganz ordentlich bezeichnet. Je nach Verwendung  differieren die Preise je Kilogramm zwischen 2,50 und 50 Euro.
Bei jedem Neustart kann eine andere Algenart eingesetzt werden. Je nach Produktionsausrichtung -  also ob als Futter, als Kraftstoff oder als Kosmetik. Es soll um 670 geeignete Arten geben.

Nicht bei Frost


Begrenzender Faktor in europäischen Breiten ist jedoch das Wetter, denn bei Frost müssen die PVC-Rohre entleert werden. Daher wird der Versuch in der Heide auch ab Oktober eingestellt. In Breiten ohne Frost kann eine  Anlage ganzjährig betrieben werden.

Insgesamt hält Prof. Wildenauer  die Algenzucht für ein probates Mittel, um Nahrungsengpässe zu vermeiden und auch künftig noch mehr Bio-Kraftstoffe produzieren zu können. Gleichzeitig biete sie eine effektive Bindung von CO₂.
"Wir können die Rohrsysteme auf bis zu 70 Hektar großen Flächen verlegen und benötigen für diese Nahrungs- oder Kraftstoffproduktion nicht einmal landwirtschaftliche Flächen. Ein ehemaliger Steinbruch reicht vollkommen aus."

Überragende Potenziale

Experten schätzen  die Potenziale der Mikroalgenzucht für die Energie- und Rohstoffversorgung als überragend ein. Voraussetzung sei jedoch, so hieß es bei dem Termin, dass die Technologie auch unter wirtschaftlichen Aspekten in den kommenden Jahren zur Anwendungsreife gelangt. "Die Kosten müssen noch um mindestens 50 % gesenkt oder wir müssen doppelt so gut werden", sagte Wildenauer und fügt hinzu, dass mit der Anlage in Mengebostel auch der breiten Öffentlichkeit gezeigt werden könne, dass die landwirtschaftliche Mikroalgenzucht kein Hirngespinst mehr ist.
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