Algenwelle in Tanks

In den 1980er-Jahren aufgegeben, findet die Mikroalgenforschung dank teurem Öl neuen Aufschwung. Werden wir mit Grünalgen rollen? Besuchen Sie die Labore, die befeuern. Sie sind grün, blau oder rot. Sie sind nur wenige Mikrometer groß, haben aber mit mehreren Hunderttausend Arten die Erdoberfläche besiedelt und die Meeresumwelt sowie Süß- und Brackwasser besiedelt. Mikroalgen werden bereits als Nahrungsergänzungsmittel oder Farbstoff für Zuchtlachs eingesetzt und könnten zur wichtigsten Energiequelle der Zukunft werden. Urteilen Sie selbst: Diese Organismen sind in der Lage, bis zu 50 % ihrer Masse Lipide zu produzieren und zu speichern, aus denen dann Biokraftstoffe gewonnen werden. Einige Algen sind sogar in der Lage, auf natürliche Weise Wasserstoff zu synthetisieren.

Ihre tödliche Waffe heißt Photosynthese. Dieser biologische Mechanismus ist speziell für Pflanzen bekannt: Er wandelt Lichtenergie in chemische Energie um. Das Tüpfelchen auf dem i: Um zu „funktionieren“, benötigen diese winzigen Wasserfabriken nur Wasser und Sonnenlicht! Ein Traum, der jedoch einige Anpassungen erfordert, bevor er wirklich Gestalt annehmen kann.

In Montpellier, Nantes oder Cadarache steht auf den Labortischen vieler Labore eine grünliche Flüssigkeit. In den Augen des Besuchers sehen diese Flaschen nicht nach viel aus. In letzter Zeit stießen ihre Inhalte jedoch auf „sehr, sehr große Begeisterung“, betont Olivier Bernard, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Nationalen Institut für Forschung in Informatik und Automatisierung (Inria) in Sophia Antipolis (Alpes-Maritimes). Ob es darum geht, den Klimawandel zu bekämpfen oder die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, mikroskopisch kleine Algen sind ideale Kandidaten. Besser: Sie gehen Punkt für Punkt auf die Kritik ein, die heute an Biokraftstoffen geäußert wird. Tatsächlich würde die gesamte französische Agrarfläche nicht ausreichen, um ausreichend Öl zu produzieren, um den Transportbedarf des Landes zu decken [1]

Diese mit bloßem Auge nicht zu erkennenden Algen kommen zwanzigmal häufiger vor als Landpflanzen und profitieren von einem schnellen Wachstum: Sie verdoppeln sich mindestens jeden Tag. Sie bieten einen Ertrag pro Hektar, der 10 bis 30 Mal höher ist als der von Ölsaaten. Und sie können auf Flächen angebaut werden, die für die traditionelle Landwirtschaft ungeeignet sind. Mit ihnen ist der Wettbewerb zwischen den Kulturen um unsere Teller und die um unsere Autos, der zu steigenden Preisen und Abholzung führt, vorbei.

Stickstoff- und Phosphorpumpen

Zudem stehen Biokraftstoffe im Verdacht, doppelt so stark zur globalen Erwärmung beizutragen wie fossile Kraftstoffe. Im September 2007 wies der Chemie-Nobelpreisträger Paul J. Crutzen auf die intensive Landwirtschaft hin, die mit stickstoffhaltigen Düngemitteln „ernährt“ wird, die zu Lachgas (N 20) zerfallen, einem Treibhausgas, das viel stärker ist als Kohlendioxid (CO 2). Im Gegenteil: Algen binden CO 2 aus der Atmosphäre und pumpen Stickstoff und Phosphor ins Wasser! Daher entsteht keine schädliche Freisetzung für die Umwelt, außer natürlich dem Kohlendioxid, das bei der Verbrennung von Biodiesel im Fahrzeug freigesetzt wird. Könnte diese Lösung ein Wunder sein? NEIN. Aber es ist attraktiv genug für etwa sechzig Teams auf der ganzen Welt, sich zu entscheiden, diese Alternative ernsthaft zu prüfen.

In Frankreich hat das Shamash-Projekt – Name des Sonnengottes in Mesopotamien – seit Dezember 2006 sieben Labore und einen Industriepartner zusammengebracht. Dort ist die gesamte Branche vertreten, vom Modellbauer bis zum Motorenbauer, vom Biologen bis zum Ölförderspezialisten. Mit einem Budget von 2,8 Millionen Euro, von dem ein Teil von der Nationalen Forschungsagentur für einen Zeitraum von drei Jahren bereitgestellt wird, hat Shamash bereits drei Arten von Mikroalgen aus einer großen Probe ausgewählt. Für dieses Jahr ist sogar der Freilandanbau in der Vendée und der Bretagne geplant.

Eine Sammlung von 300 Mikroorganismen

Allerdings bleibt ein großes Problem bestehen: die Rechnung. Olivier Bernard, Koordinator des Shamash-Projekts, verbirgt es nicht: „Es gibt eine Lücke zwischen der Darstellung der Medien und der realen Situation. Zugegebenermaßen wissen wir heute, wie man Algen züchtet und Lipide produziert … aber zu unerschwinglichen Preisen! Die Ölkrise oder der Klimawandel mögen ihre Nase aus dem Fenster strecken, aber kein Verbraucher ist bereit, sich jedes Mal, wenn er an die Zapfsäule geht, selbst zu ruinieren. „Bei 2 Euro pro Liter wäre es gewonnen. Aber wir liegen immer noch um den Faktor 10 über dem Bedarf! beurteilt den Forscher.

Auf dieses Hindernis stieß bereits die erste Forschung zu ölreichen Algen. 1978 startete das National Renewable Energies Laboratory (NREL) in den Vereinigten Staaten ein umfangreiches Studienprogramm, das ASP (Aquatic Species Program), um die Machbarkeit der Herstellung von Biokraftstoff aus Algen zu bewerten. Anschließend wurde eine Sammlung von 300 Mikroorganismen zusammengestellt, eine Vielzahl von Daten gesammelt – sie dienen noch heute als Referenzwert. Doch 1996 wird das Programm wegen Rentabilitätsfragen verurteilt.

Wie können wir dann die Rückkehr der Mikroalgen in den Mittelpunkt verstehen? Nichts ist einfacher. „1996 lag der Preis für ein Barrel Öl unter 20 Dollar und das NREL schätzte, dass er dreimal höher sein musste, damit ein Algen-Biodiesel konkurrenzfähig war. Heute ist dies der Fall, da das Barrel 100 Dollar übersteigt! Angesichts des jüngsten Anstiegs der Rohölpreise sind Amerikaner, Chinesen, Israelis, aber auch Australier oder Europäer auf der Suche nach der Art, die alle Kriterien am besten erfüllt: eine Alge, die reich an Öl ist, leicht zu kultivieren und zu ernten ist und nicht zu viel Energie benötigt (siehe nebenstehende Seite).

Mit Müll verheiratet

Olivier Bernard scheut sich nicht, vom „Blaseneffekt“ zu sprechen: „Wir gehen davon aus, dass alle Untersuchungen durchgeführt wurden und nur noch investiert werden muss.“ " Fehler. Denn es mangelt nicht an Hindernissen für eine Massenproduktion. „Damit eine Alge Lipide produzieren kann, muss es ihr nicht besonders gut gehen“, fasst Jean-Paul Cadoret zusammen, Leiter des Labors für Algenphysiologie und Biotechnologie bei Ifremer, Mitglied von Shamash.

Um seinen Fettsäuregehalt zu erhöhen, muss es verschiedenen Belastungen (Stickstoffmangel, plötzlicher Anstieg der Lichteinstrahlung) ausgesetzt werden, muss aber dennoch geschont werden, um weiterhin produzieren zu können. Der Anbau im Freien ist kompliziert, da die Becken von Algen verschiedener Arten befallen sind, was eine Sortierung zur Erntezeit unmöglich macht; dass in einer geschlossenen Umgebung, in einem Photobioreaktor, übermäßig teuer ist. Und je mehr sich die Algen vermehren, desto mehr beschatten sie sich. So viele Fallstricke, die Wissenschaftler früher oder später überwinden sollten.

Die Hoffnung auf eine bessere Rentabilität könnte jedoch von einem anderen Ort kommen: der Kombination der Produktion von „Algen“-Biokraftstoff mit einem anderen, möglichst lukrativeren Sektor. Manche setzen auf die Synthese von Wasserstoff, einem Gas, das mittelfristig unseren gesamten Bedarf decken könnte. Aber die Forschung befindet sich noch im experimentellen Stadium – das ist insbesondere der Zweck des europäischen Solar-H-Programms. Andere prahlen eher mit Mikroalgen, die bereit sind, sich von unserem Abfall zu ernähren! Gekoppelt mit Wärmekraftwerken oder Kläranlagen, Schweine- oder Geflügelhaltung würden die Kulturbecken Kohlendioxid, Nitrate oder Phosphate absorbieren.

Das 2001 am Massachusetts Institute of Technology (MIT) gegründete Unternehmen GreenFuel Technologies erkundet diesen Weg in den Vereinigten Staaten. Schließlich sind Algen reich an Omega-3-Fettsäuren oder Antioxidantien, Molekülen, die in der Lebensmittelindustrie oder Pharmaindustrie einen hohen Stellenwert haben. Bei all ihrem Potenzial wird die Begeisterung für Mikroalgen nicht das Wasser (wieder) einnehmen. —

Pflanzen und schwimmende Netze

Aus Algen Energie gewinnen: Projekte vervielfachen sich und Ankündigungen folgen einer nach der anderen. Aber in einem Umfeld intensiven Wettbewerbs, Motus und Schweigen über die investierten Beträge und/oder die verwendeten Mittel.

– Hawaii: Shell kündigte im Dezember 2007 den „sofortigen“ Bau einer Pilotanlage auf der Insel in Zusammenarbeit mit HR Biopetroleum, einem Unternehmen mit Sitz in Honolulu, an. In offenen Teichen an der Küste von Kona werden Algen angebaut, um Pflanzenöl zu produzieren, das später in Biokraftstoff umgewandelt wird. Cellana, das für dieses Projekt verantwortliche Joint Venture, ist mehrheitlich im Besitz des anglo-niederländischen Ölkonzerns.

– Italien: ENI, der staatliche Ölkonzern, will in der Raffinerie Gela vor der Küste Siziliens Diesel aus Algen herstellen, die im Abwasser anfallen.

– Neuseeland: Boeing und Air New Zealand würden mit der Aquaflow Bionomic Corporation zusammenarbeiten, um eine Mischung aus Kerosin und Seetang zu entwickeln. Bereits am 24. Februar nutzte eine Boeing 747 von Virgin Atlantic einen Hybridtreibstoff auf Basis von Babassu- und Kokosnussöl.

– Japan: Das Land, das unter seiner geringen Fläche leidet, kann auf das gewaltige Reservoir seiner Hoheitsgewässer zurückgreifen. Daher das Interesse an Makroalgen, deren Ertrag deutlich weniger attraktiv ist. Das Unternehmen Tokyo Gas plant, die in den Häfen anfallenden Mengen zurückzugewinnen, um durch Fermentation Methan zu erzeugen. Derzeit werden diese Algen verbrannt, wodurch pro Tonne Pflanzen 30 m3 Stadtgas verschlungen werden. Darüber hinaus möchte die Tokyo Fisheries Promotion Foundation in diesem Jahr ein von der Regierung finanziertes Pilotprojekt zur Herstellung von Bioethanol aus auf schwimmenden Netzen kultivierten Braunalgen auf die Beine stellen. Die Nutzung von 1 bis 2 % der japanischen Hoheitsgewässer würde die Ernte von 150 Millionen Tonnen Algen für 4 Millionen Tonnen Bioethanol pro Jahr ermöglichen.

- Das Shamash-Projekt

- Der europäische Epobio-Bericht über die industriellen Anwendungen von Mikro- und Makroalgen (auf Englisch)

- Die Ergebnisse des ehemaligen amerikanischen Algen-Biodiesel-Produktionsprogramms (auf Englisch)

- Ademes Akte zu Biokraftstoffen (Abschnitt „Erneuerbare Energien und Materialien“, dann „Biokraftstoffe produzieren“)

- Zum gleichen Thema: „Biokraftstoff: die ökologische Fata Morgana“