Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auswirkungen der Produktionsweise von Mikroalgen auf die Produktion von Biokraftstoffen der Zukunft

17.06.2011
Derzeit sind viele verschiedene Einsatzstoffe und Verfahren zur Herstellung von Biokraftstoffen, auf physikalisch-chemischer, biochemischer oder thermo-chemischer Basis in Diskussion und Forschung.

Eine dieser Optionen ist die Produktion von Biodiesel aus Algenöl. In einem Artikel der Fachzeitschrift Biofuels zeigen Autoren des Deutschen BiomasseForschungsZentrums (DBFZ), dass mixotrophes Wachstum von Algen für die Herstellung von Biokraftstoffen aus mehreren Gründen einem heterotrophen Wachstum überlegen ist.

Algen sind die artenreichste Pflanzengruppe der Erde, sie können einen weitaus höheren spezifischen Öl-Ertrag und eine bis zu zehnmal höhere Wachstumsrate als Landpflanzen haben. Eine der interessanten Merkmale von Algen ist die Fähigkeit zu heterotrophem Wachstum; d.h. sie benötigen kein Licht für ihr Wachstum sondern beziehen ihre Energie und den benötigten Kohlenstoff ausschließlich aus organischen Komponenten (z.B. Glucose, Zucker, Stärke). Der größte Vorteil besteht hierbei in der Tatsache, dass kein Sonnenlicht für das Wachstum benötigt wird und damit deutlich kompaktere Reaktoren und damit wesentlich weniger Fläche im Vergleich zur phototrophen Algenproduktion verwendet wird.

Die theoretische Energieeffizienz zur Herstellung von Biodiesel aus Algen heterotrophen Wachstums (nach Zuführung von z.B. Glukose) kann bis zu 75% betragen, der Energieverbrauch für die Erzeugung mineralischer Nährstoffe, das Mischen, die Ernte und die Extraktion sind hierbei jedoch nicht berücksichtigt. Da Glukose, Stärke oder andere organische Nährstoffe „extern“ produziert werden müssen (in fast allen Fällen durch Landpflanzen), muss die photosynthetische Effizienz dieser Produktionsstufe der gesamten Leistungsfähigkeit des Prozesses zugerechnet werden.

Obwohl die Wachstumsrate und die Effizienz der heterotrophen Algen Biodiesel-Produktion als solche (ohne Nährstoff-Produktion) recht effektiv ist, verspricht diese Produktion im Vergleich zu anderen aktuellen Biokraftstoffprozessen beim derzeitigen Kenntnisstand keinen Vorteil. Dies ist vor allem dem oben genannten Einfluss des vorgeschalteten Prozesses (der Produktion der organischen Nährstoffe aus Landpflanzen) geschuldet. Die Ausbeute in Energie pro Hektar und Jahr ist bei Einbeziehung der notwendigen Produktion der Nährstoffe (Glukose, Stärke, etc.) vergleichbar mit Bioethanol aus Zuckerrohr oder Biodiesel aus Raps und etablierten Biokraftstoffpfaden daher nicht überlegen.

Vorteile mixotrophen Algenwachstums

Im Gegensatz zu heterotrophem bietet mixotrophes Wachstum (variable Nutzung sowohl von Sonnenlicht, CO2 als auch von organischen Nährstoffen – Kombination aus photo- und heterotrophem Wachstum) verschiedene Merkmale, die im Zuge der Erforschung von Biokraftstoff aus Mikroalgen genauer untersucht werden sollten. So kann durch Zugabe von Glukose eine Erhöhung der Wachstumsrate erzielt werden. Mixotroph wachsende Algen erholen sich darüber hinaus schneller von „Bestrahlungsstress“ und eine Photoinhibition (die Hemmung der Photosynthese durch hohe Beleuchtungsstärken weit über dem Lichtsättigungspunkt) kann reduziert oder sogar gestoppt werden.

Bei der Planung und Errichtung einer Algen-Produktionsanlage sollten daher auch die Möglichkeiten von mixotroph wachsenden Algen berücksichtigt werden, da eine Erhöhung der Kontinuität, Zuverlässigkeit, und Erträge möglich ist und damit die Wirtschaftlichkeit verbessert werden kann.

Da Mikroalgen bezüglich der verschiedensten Anwendungsfelder (Biokraftstoffe, Chemikalien, Ernährung und Futtermittel) immer mehr an Interesse gewinnen, ist von einem Ausbau der Algenproduktionskapazitäten weltweit auszugehen. Die Verwendung von mixotrophen Merkmalen ist dabei ein logischer Schritt zur Stabilisierung und Verbesserung des Produktionsprozesses, muss jedoch unter ökologischen Gesichtspunkten betrachtet werden, um die Nachteile der Verwendung von organischen Nährstoffen zu minimieren.

Glossar:
Phototrophie: Licht und CO2 werden als Energiequellen benötigt
Mixotrophie: Die Algen nutzen sowohl organische Substanzen wie Licht als Energiequelle

Heterotrophie: Es wird kein Licht benötigt, organische Substanzen wie Zucker sind die Energiequellen

Ansprechpartner: Michael Kröger (michael.kroeger@dbfz.de)

Antje Sauerland | idw
Weitere Informationen:
http://www.dbfz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie