Treibstoff
Experimente mit dem grünen Gold: Her mit dem Algensprit

Sind Mikroalgen die Energieproduzenten der Zukunft? Bereits 2011 flog eine Maschine der United Airlines von Houston nach Chicago. Im Tank eine Mixtur, die zu 40 Prozent aus Algensprit bestand. Algenexperten sind überzeugt: Das Potenzial ist enorm.

Juliette Irmer
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Weil der Anbau von Raps, Soja oder Mais für Biodiesel umstritten ist, liegen die Hoffnungen nun auf Algensprit. Denn Mikoralgen brauchen kein fruchtbares Ackerland um zu wachsen.

Weil der Anbau von Raps, Soja oder Mais für Biodiesel umstritten ist, liegen die Hoffnungen nun auf Algensprit. Denn Mikoralgen brauchen kein fruchtbares Ackerland um zu wachsen.

Bloomberg/Getty Images

Im November 2011 flog eine Maschine der United Airlines von Houston nach Chicago. Im Tank eine Mixtur, die zu 40 Prozent aus Algensprit, zu 60 Prozent aus herkömmlichem Treibstoff bestand. Experimente dieser Art gab es häufiger und Algenexperten sind überzeugt: Das Potenzial des «grünen Goldes» ist enorm.

«Die Idee, Energie aus Algen zu gewinnen, ist bestechend», sagt Olaf Kruse, Leiter der Abteilung Algentechnologie und Bioenergie der Universität Bielefeld. Statt die endlichen Kohle- und Erdölreserven zu verheizen und damit klimaschädigendes Kohlendioxid (CO2) freizusetzen, verheissen die einzelligen Blau- und Grünalgen nachwachsende, saubere Energie: Biodiesel, Bioethanol, Biogas.

Algen effektiv «ausbeuten»

Neu ist der Gedanke nicht – mit Raps, Soja und Mais wollte man die Energiewende schon vor Jahren einläuten. Doch der Anbau als Energiepflanzen ist weltweit umstritten: Denn Äcker, die Treibstoff produzieren, produzieren keine Nahrung.

Mikroalgen wären ein Ausweg aus diesem Teller-Tank-Dilemma: Sie brauchen kein fruchtbares Ackerland, um zu wachsen, und vermehren sich schneller als jede Landpflanze. So produzieren sie bis zu 100 Tonnen Trockenmasse pro Hektar und Jahr verglichen mit 17 Tonnen bei Zuckerrohr oder 3,5 Tonnen bei Weizen.
Um Algen zu züchten, braucht es grundsätzlich nicht viel: Licht, Wasser, Wärme und CO2 reichen zu ihrer Vermehrung weitgehend aus. Will man aber die grösstmögliche Ausbeute im grossen Massstab erhalten, wird es komplizierter. Forscher weltweit tüfteln an Faktoren wie Temperatur, Lichtintensität, Nährstoff- und CO2-Konzentration, um herauszufinden, wie sich Algen am effektivsten produzieren und energetisch nutzen lassen.

Algen unter dem Mikroskop.

Algen unter dem Mikroskop.

Gerald Helbig/ fotolia

Die einen züchten Algen in offenen Tümpeln, die anderen in Fotobioreaktoren, geschlossenen Systemen also, die meist aus durchsichtigen Kunststoffröhren oder -platten bestehen. Sie haben den Vorteil, dass man sie standortunabhängig aufbauen kann und die Algen unter kontrollierten Bedingungen wachsen. Doch Fotobioreaktoren sind meist hoch technisiert und damit teuer in der Anschaffung und Wartung.

Auch die Ernte ist mit Kosten verbunden: Um an das wertvolle Öl oder Ethanol in den Algen zu gelangen, muss man die Algensuspension zunächst filtern und trocknen. «Das Trocknen verschlingt allerdings eine Menge Energie», sagt Michael Kröger vom Deutschen Biomassenforschungszentrum in Leipzig. Weswegen einige Arbeitsgruppen die Biomasse in nasser Form direkt zu Gas umwandeln.

Wissenschafter am Paul-ScherrerInstitut (PSI) in Villigen zerlegen die Algenmasse in sogenanntem überkritischem Wasser, also bei hohen Temperaturen und unter viel Druck, in ihre Einzelbestandteile. Am Ende entsteht Methan, ein Gas, das sich leicht in das Erdgasnetz einspeisen liesse.

Die Energiebilanz ist gut: «Wir schaffen eine nahezu vollständige Umsetzung der Biomasse und gewinnen 65 bis 75 Prozent der in der Biomasse enthaltenen Energie als Brennstoff», sagt Christian Ludwig, Projektleiter beim PSI, «heutige biotechnologische Verfahren sind um einen Faktor 2–3 schlechter.»

Kosten-Nutzen-Rechnung

Die Energiebilanz mag noch so überzeugen, die wesentliche Frage ist eine andere: Wie viel kostet die Herstellung eines Liters Algensprits? Kostet der Liter mehr, als er am Ende einbringt, geht die Rechnung nicht auf. «Noch ist die Technik nicht reif, um Algenenergie kosteneffizient zu erzeugen», sagt Kruse, «das braucht noch Zeit. Die bisherigen Forschungsgelder sind marginal im Vergleich zu anderen Forschungsbereichen, der Erwartungsdruck aber ist enorm.»

Erschwerend kommt hinzu, dass Energie ein Billigprodukt ist, das fast nichts kosten darf. In der Nahrungsmittel- und Futtermittelindustrie hingegen verdient man heute schon mit Algenprodukten: Der Weltmarktpreis für einen Liter Astaxanthin, den roten Farbstoff, der den Zuchtlachs auf dem Teller so schön rosa schimmern lässt, liegt bei über 1000 Euro. Hochreines Omega-3-Öl bringt rund 120 Euro den Liter ein. Von den kostbaren Algenprodukten könnte auch die Bioenergiebranche profitieren: «Wir müssen die Energieproduktion an die lukrative Wertstoffgewinnung koppeln», sagt Ludwig, «indem man zunächst den Wertstoff extrahiert und dann die übrige Biomasse energetisch nutzt.» Auch Kruse ist zuversichtlich: «Die Technik wird sich weiterentwickeln. Und wenn dann noch der Ölpreis ansteigt, was Experten vorhersagen, dann mischen sich die Karten neu.»

Das amerikanische Unternehmen Algenol setzt derweil auf ein völlig anderes Konzept. Die Firma verwertet keine Biomasse, sondern die Algen produzieren das gewünschte Produkt direkt: Bioethanol. Und statt Algen zum Wachstum anzuregen, verzögert Algenol es künstlich – indem die Algen genetisch verändert wurden: «Unsere Algen enthalten Gene, die dafür sorgen, dass sie keinen Zucker mehr für ihr Wachstum produzieren können. Stattdessen produzieren sie Ethanol», sagt Dirk Radzinski, Geschäftsführer der Algenol-Niederlassungen Schweiz und Deutschland.

Ökologische Bedenken wegen der gentechnisch veränderten Algen müsse niemand haben. «Unsere Algen sind in freier Natur doch gar nicht überlebensfähig. Sie wachsen und vermehren sich nicht», sagt Radzinski. Für die Schweiz ist das Verfahren ohnehin nicht geeignet: Sonne ist rar und Land zu teuer.

Die Energiebilanz ist laut Radzinski positiv: «Wir verbrauchen zur Produktion des Ethanols rund 20 Prozent der Energie, die wir gewinnen.» 75 000 Liter Ethanol wirft die 7000 Quadratmeter grosse Pilotanlage in Florida pro Hektar und Jahr ab. Zum Vergleich: Raps schafft 6000, Zuckerrohr 8000 Liter. Ende 2016 plant Algenol ein kommerzielles Werk. «Im ganz grossen Massstab ist eine solche Anlage rentabel», sagt Radzinski.

Selbst wenn Algensprit mittelfristig bezahlbar wird, werden Algen fossile Brennstoffe allerdings kaum ersetzen. Sicherlich aber ergänzen. Wie gross ihr Beitrag sein wird, kann niemand vorhersehen. «Sicher ist nur eines», sagt Radzinski: «Wir werden in Zukunft jeden einzelnen Ansatz zur Energieerzeugung nutzen müssen.»

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