ALBIRA - Grundlagen für mikroalgenbasierte Bioraffinerie-Konzepte

(Teil-)Projektleitung/Mitarbeit:Prof. Dr.-Ing. Kerstin Kuchta
Nils Wieczorek, Hannah Boysen
Ansprechpartner:Nils Wieczorek
Institutsteil:Prof. Dr.-Ing. Kerstin Kuchta
Auftraggeber/Fördergeber:BMBF
Projektpartner: FAU Erlangen-Nürnberg, FAU Campus-Busan (Korea), 
E.ON Hanse AG, Subitec GmbH
Projektumfang:1.000.000 €
Laufzeit:10/2013 – 12/2016

Mikroalgen werden in etablierten Verfahren als bioaktive Kosmetikzusätze und zur Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln, Lebensmittelfarbstoffen und Aquakulturfuttermitteln genutzt. Im Gegensatz zu den bereits bestehenden Verfahren, die sich allein auf ein Produkt festlegen, fokussiert sich das Projekt ALBIRA darauf, eine Algenart zu finden, die mehrere Produkte zugleich produziert. Das Ziel ist, durch die Verwertbarkeit aller Nebenprodukte eine wirtschaftliche und vollständig algenbasierte Wertschöpfungskette zu entwickeln. Das optimiert nicht nur die sogenannte Ökobilanz (Life Cycle Assessment – LCA) – eine Bilanz von Umweltwirkungen eines Produktes während der gesamten Herstellung – sondern auch die ökonomische Bilanz. Um dies zu erreichen, sollen bei der Erzeugung der Algen-biomasse industrielle Reststoffströme, wie Verbrennungsabgase als Kohlendioxidquelle und Gärreste aus Biogasanlagen als Nährstoffe genutzt werden. Zudem soll die energetische Verwertung der nach der Hochwertproduktisolation verbleibenden Restbiomasse untersucht werden. Die Ergebnisse sollen zurzeit fehlende Grundlagendaten liefern, um ökonomisch und ökologisch sinnvolle Verfahren und Prozesse auf Basis von Mikroalgen im industriellen Maßstab zu projektieren. Vor diesem Hintergrund wählen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Algenstamm aus, der hinsichtlich seines breiten Produktspektrums, hohen Produktausbeuten sowie der industriellen Produktion besonders geeignet ist. Hierfür untersuchen sie neben bereits bekannten Algen auch in Südkorea isolierte Algenstämme. An diesen Algenstamm passen sie in einem weiteren Schritt das sogenannte Downstream Processing an, in dem die relevanten Produkte abgetrennt werden. Es gilt einen Prozess zu entwickeln, um möglichst viele Produkte gleichzeitig herzustellen. Darüber hinaus optimieren die Forscherinnen und Forscher auch den Gesamtprozess hinsichtlich der maximalen Wertschöpfung. Dabei steht die nachhaltige Erzeugung von Algenbiomasse unter Nutzung von Sonnenlicht und der Reststoffströme, wie Kohlendioxid aus Rauchgas und nährstoffhaltige Gärreste aus Biogasanlagen, im Fokus. Begleitend erfolgt die Kultivierung in Freilandanlagen im Technikumsmaßstab. Ein weiterer Schwerpunkt des Projektes liegt auf dem Vergleich verschiedener Reaktortypen und ihrer Verbesserung mittels der numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics - CFD). Das ist eine etablierte Methode mit der Bewegungen, beispielsweise von Fluiden, mit numerischen Methoden gelöst werden.