Netzwerkunternehmen GICON: Erste Erfolge in der Mikroalgenforschung

Mikroalgen sind einfach organisierte Wasserpflanzen und stehen für die energetische Nutzung als auch zur Wirkstoffsynthese als nachwachsender Rohstoff in immer stärkerer Form für eine industrielle Nutzung. Die Vorteile sind eine deutlich effizientere Biomasseproduktion als bei Landpflanzen und die nicht vorhandene Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung.

Eine Herausforderung bei der Algennutzung ist gegenwärtig noch, dass effektive, auf Großanlagen skalierbare Technologien zur Herstellung von Algen fehlen. Eine Lösung hierfür kann ein von GICON entwickeltes neuartiges Reaktorsystem sein, mit dem die industrielle Produktion von Mikroalgen möglich ist. Zur Erreichung dieses Zieles führt GICON umfangreiche Forschungsarbeiten unter dem Projektnamen „Tannenbaum“ durch.

Die Zielstellung des F+E-Projektes „Tannenbaum“ ist die Errichtung einer Versuchsanlage, die flexibel eine Variation möglichst vieler Prozessparameter gestattet. Diese Versuchsanlage stellt gleichzeitig die Entwicklung eines völlig neuen Produktes dar. Ebenfalls sollen Informationen gewonnen werden, die letztendlich zu einem „Skalierbaren Photobioreaktorsystem“ führen, auf dessen Prinzip sich größere Anlagen errichten lassen.

Technologie

Kernstück jeder Anlage ist der so genannte „Tannenbaum“, welcher so gestaltet ist, dass die außen angebrachten Schläuche – durch welche die Algensuspension geleitet wird – einem optimalen Energieeintrag durch Sonneneinstrahlung ausgesetzt werden.

Zur Temperierung der Algensuspension wird ein Doppelschlauchsystem benutzt, welches den Vorteil bietet, dass der innen liegende Schlauch mit Kühlwasser/Warmwasser beaufschlagt werden kann.

Weiterhin wird durch gezielt pulsierende Einspeisung von Gas unterhalb des Reaktors und die dadurch erzeugten starken Turbulenzen die Biobelagbildung und damit auch Stillstandszeiten minimiert.

Errichtung der Anlage

Nach Abschluss der Bau-, MSR- und verfahrenstechnischen Planungen begann im November 2010 der Bau des Versuchsstandes auf dem Grundstück der Hochschule Anhalt in Köthen. Bis Januar 2011 wurden sämtliche Versorgungsleitungen verlegt, der Bauuntergrund aufgebracht, das Gewächshaus errichtet und der Photobioreaktor mit Steuerung, Regelung, Datenerfassung, Beleuchtung usw. installiert. Betriebsbeginn der Anlage war Februar 2011 mit der Kalibrierung der Sensoren, Funktionsprüfung der Anlagenteile und Dichtheitsprüfungen mittels Wasserfahrten.

Anlagenbetrieb

Nach Aufnahme wesentlicher Anlagenparameter, wie Pumpleistung, Anlagenvolumina, Strömungsgeschwindigkeiten etc., begann ab 04.03.2011 die Kultivierung von Mikroalgen, zunächst mit scenedesmus rubescens und chlorella vulgaris. Die ersten Ergebnisse unter noch nicht optimierten Bedingungen zeigten schnell, dass durch das innovative MSR-Steuerkonzept, den Einsatz eines neuartigen Schlauchmaterials und die gewählte Reaktorform deutlich höhere Wachstumsraten (Referenz: ca. 0,5 g/l/d; „Tannenbaum“: bis 0,7 g/l/d Biotrockenmasse (BTM)) und Endkonzentrationen (Referenz: ca. 5,0 g/l; „Tannenbaum“: bis 9,0 g/l BTM in der Algenslurry) erreicht werden können.

Als Referenz wurde die einzige großindustrielle Anlage zur Produktion von Mikroalgen Deutschlands in Klötze betrachtet.

Marketing-Aspekte

Die bisherigen Ergebnisse wurden im Rahmen einiger Tagungen (4. Bundesalgenstammtisch 03.-04.05.2011 in Hamburg; BioCom-Event im Juni 2011 in Berlin u.a.) vorgestellt und rufen bereits großes Interesse in der Fachwelt hervor. Gestützt wird dieses Interesse auch durch die Anwendung einer neuartigen Fördertechnologie, der Pulsation, welche für GICON unter der Nummer 00558P0020DE beim Patentamt registriert wurde.

Neben dem Interesse von Technologen, Wirtschaftsvertretern und Wissenschaftlern, konnten wir uns auch in der Politik erfolgreich ins Gespräch bringen. Interessierte Besucher waren u.a. Dr. Reiner Haseloff (Ministerpräsident Sachsen-Anhalt), Prof. Birgitta Wolff (Landesministerin für Wissenschaft und Wirtschaft Sachsen-Anhalt), Dr. Michael Täger (Geschäftsführer BIO Mitteldeutschland). Besonders stolz sind wir zudem über die zahlreichen Berichterstattungen im Radio (MDR) und Fernsehen (PHOENIX, BR, MDR), die die Bedeutung des Projektes und den bereits erreichten Erfolg unterstreichen.

Ausblick

Neben diesen positiven Ergebnissen des Anlagenbetriebs gilt es jedoch, in den nächsten Wochen und Monaten noch einige Herausforderungen zu bewältigen. Eine der wesentlichen Aufgaben besteht darin, sowohl ein Doppelschlauchsystem zu testen, welches einen höheren Kühlwasserdurchfluss zulässt, als auch ein deutlich höheres photoaktives Volumen aufweist. Erste Analysenergebnisse zur Stoffbilanz und Energiebetrachtungen sind in weiteren Kultivierungen zu bestätigen, anhand derer dann nachfolgende Optimierungsschritte durchgeführt werden können.

Auf Basis der erhaltenen Ergebnisse soll ab November 2011 im Rahmen eines weiteren Forschungsprojektes die Planung eines Moduls nach dem Prinzip „Tannenbaum“ mit mindestens 4 Photobioreaktoren erfolgen. Damit wird der weitere Ausbau des Biosolarzentrums vorangetrieben. Ende 2011 werden bereits 6 Forscher an diesem Projekt arbeiten.

Acknowledgement

Wir danken der Investitionsbank Sachsen-Anhalt, die das aktuelle Projekt „Algenreaktor Tannenbaum“ unter der Fördernummer 1004/00073 mit ca. 430.000 € fördert. Weiterhin möchten wir uns bei unserem Kooperationspartner, der Hochschule Anhalt (AG Prof. Griehl) für die sehr gute Zusammenarbeit bedanken.

Weitere Informationen: www.gicon.de

Quelle: GICON