Mit Ethanol und Biodiesel, die im Kreuzfeuer der Kritik stehen, die Lebensmittelpreise in die Höhe zu treiben und die Biodiversität aufs' Spiel zu setzen, hat die EU zugegeben, dass Biotreibstoffe der zweiten Generation eine sauberere Alternative seien.
Die zweite Generation von Biokraftstoffen aus Biomasse von Ethanol aus Lignolzellulose – der 'holzige' Teil der Pflanzen – welcher nicht mit der Nahrungsmittelproduktion konkurriert. Quellen schließen Überbleibsel aus Getreide Waldernte, wie Blätter, Baumrinde, Stroh oder Holzspäne sowie nicht essbare Teile von Getreide oder Schilfrohr.
Aber es gibt noch ein grundlegendes Problem mit holzartiger Biomasse: sie konkurriert oft mit knappem landwirtschaftlichem Land und kann die Preise für Rohmaterialien, wie Holz in die Höhe treiben.
“Eine der derzeitigen Restriktionen für Biokraftstoffe ist, dass sie durch Landverbrauch produziert werden müssen”, sagt Raffaello Garofalo, leitender Direktor bei der European Algae Biomass Association (EABA). „Und dies gilt für gegenwärtige Versionen, aber auch zum Beispiel für Biomasseverflüssigung, welche zur zweiten Generation gehören. Weil immer noch Wald benötigt wird, muss Biomasse immer noch irgendwo auf dem Land geerntet werden.“
Mit Algen dagegen ist dieses Problem tatsächlich gelöst. „Im Unterschied zu landwirtschaftlichem Getreide, brauchen Algen überhaupt kein Produktionsland oder gutes Land, das normalerweise für Nahrung benutzt wird“, sagt Garofalo.
Algen wachsen am besten in Meerwasser, welches wirklich in unbegrenzter Menge vorhanden ist, betont der Italiener. Und der Microrganismus scheint verschmutztes Meerwasser besonders gern zu haben, welches ihm, zu exponentiellen Wachstumsraten verhilft.
“In allen verschmutzen Meeresgewässern gibt es das Phänomen, welches natürlicher Weise Eutrophierung genannt wird, was bedeutet, dass es ein übermäßiges Wachstum von Algen gibt“, sagt Garofalo. „Genau weil Verschmutzung übermäßige Nährstoffe für Algen mit sich bringt, wachsen sie exponentiell.“
Die Idee, sagt er, sei das verschmutzte Wasser den Algen mit durchsichtigen Plastikröhren anzufüttern, indem benutzt wird was Industriespezialisten einen Bio-Reaktor nennen. Die Algen absorbieren die Verschmutzung als einen Nährstoff, und das Wasser kann sauberer in den Ozean zurückgegeben werden als es war, bevor es hereinkam, erklärt er. In der Zwischenzeit wachsen die Algen zu Biomasse heran, welche für Biokraftstoffe verwendet werden kann.
"So besteht der unmittelbare Effekt auf die Umwelt darin, dass das Wasser gereinigt wird“, sagt Garofalo.
Wachsende Algen können in offenen Becken erzeugt werden, aber der Prozess kann überall auf dem Land – das nicht zur Produktion genutzte Land, wie Wüstengebiete eingeschlossen – wiederholt werden, indem Bioreaktoren eingesetzt werden.
Großes Öl in Forschung investiert
Die Technologie, welche sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet, hat die Aufmerksamkeit mehrerer großer Ölfirmen auf sich gezogen.
Der US-Ölgigant ExxonMobil legte kürzlich erst ein Forschungsprogramm in Höhe von 600 Millionen US-Dollar in Kooperation mit Synthetic Genomies, Inc. (SGI) auf, um Biokraftstoffe aus photosynthetischen Algen zu entwickeln, zu testen und herzustellen. „Während bedeutende Arbeit und Jahre der Forschung und Entwicklung noch abgeschlossen werden müssen, könnten auf Algen basierte Kraftstoffe, falls erfolgreich, dabei helfen, die weltweit wachsende Nachfrage nach Transportkraftstoffen zu befriedigen und gleichzeitig Treibhausgasemissionen reduzieren“, sagte Michale Dolan, geschäftsführender Vize-Präsident von ExxonMobil.
Shell hat sein eigenes Forschungsprojekt im Dezember 2007 begonnen, um die kommerzielle Durchführbarkeit von ausgewählten Algenbakterienstämmen auf einer auf Hawaii stationierten Anlage zu untersuchen. „Algen haben ein großes Potential als nachhaltiger Rohstoff, um als Dieselkraftstoffe mit einem sehr niedrigen CO2-Fußabdruck produziert zu werden. „ Diese Beweisführung wird ein wichtiger Test für diese Technologie sein und kritisch für seine kommerzielle Nutzbarkeit sein."
Kosten sind die hauptsächliche Herausforderung
Dennoch bleiben eine Reihe von Herausforderungen bevor Algen für etablierte wirtschaftliche Anwendungen eingesetzt werden können, mit Unsicherheiten über die Kosten, welche bislang das größte Hindernis darstellen. „Für die meisten Anwendungen mit Algen befinden wir uns noch in der Grundlagenforschung“, sagt Garofalo. „Es werden noch Forschungen unternommen, um die Algenarten oder -familien zu identifizieren, welche am besten geeignet sind, um Biokraftstoffe zu produzieren. Es gibt noch Forschungen darüber, welche die beste Bio-Reaktorform ist oder ob Kunststoff am besten dafür geeignet ist."
Ebenso ist es noch eine offene Frage, ob es besser ist, Algen in Bio-Reaktoren oder in offenen Becken zu züchten.
Dann kommt die Frage auf, wie man die Pflanzen erntet. „Weil Algen Microorganismen von einer Größe, die zehn Mal kleiner als ein Haar sind, kann man sie zum Beispiel nicht mit einem Netz ernten“, sagt Garofalo.
Erntemöglichkeiten umfassen Zentrifugation oder chemische Ausflockung, welche die Microalge alle befördern, aber auch hier werden hohe Kosten mit solchen Prozessen verbunden sein.
Erfassung von Kohlendioxidemissionen
Mikroalgen haben ebenfalls bewiesen, dass sie schneller wachsen, wenn sie mit Kohlendioxid gefüttert werden. Wenn Algenpflanzen neben Fabriken oder Kraftwerken angebaut werden könnte dies gar eine Perspektive zur Verringerung der Emissionen aus der Industrie sein.
"Man könnte zum Beispiel Algen neben einem Zementwerk oder einem thermo-elektrischen Werk ansiedeln und den Kohlenstoff der aus der Pflanze austritt, in den Bioreaktor leiten," erklärt Garofalo. "Dies bedeutet, dass das CO2, anstatt dass es aus dem Schornstein kommt, in den Bioreaktor geht um Algen zu produzieren, die ein zweites Mal als Kraftstoff verbrannt werden und erst dann in die Atmosphäre gehen. So kann dasselbe CO2 zwei Mal wieder verwendet werden."
In Arizona hat GreenFuel – ein privates Unternehmen - eine große Bandbreite an Algen-Kraftstoffanlagen entwickelt, welche CO2-Emissionen von einem nahe liegenden Kraftwerk, der Arizona Public Service Redhawk power facility verwendet. Die Anlage, welche 2005 eröffnet wurde, gewann 2006 den Award 'Platts Emissions Energy Project' des Jahres.
Rechtliche und behördliche Hindernisse
Aber es gibt mehr Herausforderungen die der Umwandlung von Algen in Biokraftstoff in Europa im Wege stehen. Erstens ist unter ihnen das Fehlen eines rechtlichen Rahmens. "Falls jemand heute dazu fähig wäre Algenkraftsoff herzustellen, wäre das unmöglich zu vermarkten. Weil Algenbiomasse, rechtlich gesehen, ein unbekanntes Flugobjekt ist," so Garofolo. "Es gibt keine Gesetzgebung, keine Definition, keine Erlaubnis, nichts."
Die European Algae Biomass Association (EABA) kam am 5. Juni zusammen um dieses Thema anzusprechen und rechtliche Klarheit zu schaffen, hinsichtlich der von der
EU kürzlich geschaffenen Direktive zu den erneuerbaren Rohstoffen.
Auf der Suche nach innovativen Produkten neben Biokraftstoffen
Aber das wichtigste Ziel der Vereinigung ist die Förderung des Dialogs zwischen Forschung und Industrie. "Sonst besteht die Gefahr, dass die Wissenschaft in eine Richtung geht, die völlig nutzlos ist für die Industrie", sagt Garofalo.
Und der Schlüssel zur Zukunft der wirtschaftlichen Rentabilität, erklärt er, ist es zu verstehen, dass es mehr als nur die Algen gibt, die Produktion von Biokraftstoffen ermöglichen.
"Es wird niemals ein wirtschaftlich möglich sein Biodiesel oder Bioehtanol aus Algen-Biomasse zu produzieren, wenn wir nicht an die Nebenprodukte denken. Zum Beispiel wenn man Biodiesel produziert, besteht die Alge zu 25 bis 30% aus Flüssigkeit oder Öl. Aber was machen Sie mit den restlichen 70%? Wir nennen das Nebenprodukt, aber tatsächlich ist es dasselbe Produkt hinsichtlich des Gewichts".
Abgesehen von Biokraftstoffen und Düsenkraftstoffen sagt die AEBA, dass andere Anwendungen, so wie Nährstoffe, Pharma-, Tierfutter- oder Bioprodukte einschließen. In allen diesen Sektoren haben Algen und Wasserpflanzen ein außergewöhnliches Potential eine richtige Revolution in Richtung einer vollständig nachhaltigen Wirtschaft zu erreichen, glaubt die Vereinigung.
Jedoch weigert sich Garofalo Prognosen zu stellen, wann die Technologie tatsächlich wirtschaftlich lebensfähig werden könnte. "Es wäre nicht verantwortungsvoll Ihnen Daten zu nennen. Was wir vermeiden wollen ist ein Internet Bubble wo Menschen über Mengen und Preise der Micro-Algen in der Zukunft spekulieren.
"Es gibt eine Menge an Investitionen in die Forschung, und diese Forschung wird von der Überzeugung angetrieben, dass die Verbesserung der Erträge zu erreichen sind. Es ist eine Frage der Zeit."
"Bis die Forschung schlüssig ist wird es unmöglich zu sein, zu sagen was passieren wird."
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