Algen-Biokraftstoff erhebt sich aus dem Grab und verfolgt Interessenvertreter fossiler Brennstoffe

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Algen-Biokraftstoff war in den frühen 2000er Jahren eine große Sache, als Befürworter nachhaltiger Energie auf der Suche nach einer Ölpflanze der nächsten Generation waren. Die US-Marine hat Algen-Biokraftstoff sogar einen Platz in ihrem Nachhaltigkeitsschaufenster der Great Green Fleet eingeräumt. In jüngerer Zeit scheinen Algen-Biokraftstoffe in der Clean-Power-Soße untergegangen zu sein. Allerdings ist es nie wirklich verschwunden und jetzt ist es plötzlich wieder zurückgekommen (siehe mehr). CleanTechnica Algenbedeckung hier).

Die Vorteile von Algen-Biokraftstoff

Wenn es um Biokraftstoffe geht, entbrennt die Debatte um Lebensmittel versus Kraftstoff. Kraftstoff versus Natur ist auch ein heikles Tor. Kurz gesagt: Je mehr Land für den Anbau von Pflanzen zur Energiegewinnung genutzt wird, desto weniger steht für den Anbau von Nahrungsmitteln oder die Erhaltung der Artenvielfalt zur Verfügung.

Die Nutzung marginaler Flächen für den Anbau von Energiepflanzen ist eine Lösung, kann jedoch auch den Ersatz biologisch vielfältiger Ökosysteme durch monolithisch angebaute Pflanzen beinhalten und darüber hinaus den Einsatz von Chemikalien und anderen Auswirkungen der industriellen Landwirtschaft erfordern. Etwas erfolgversprechender ist eine saisonale Lösung, die Folgendes beinhaltet abwechselnd Energie- und Nahrungspflanzen auf demselben vorhandenen Ackerland.

Dennoch kann es überall dort, wo konventioneller Pflanzenanbau stattfindet, weiterhin zu Problemen bei der Land- und Wassernutzung kommen. In diesem Bild kommt Algen-Biokraftstoff zum Einsatz. Obwohl die Kategorie Algen und andere pflanzenähnliche Formen umfasst, konzentriert sich ein Großteil der Algen-Biokraftstoffaktivität auf Mikroalgen.

„Unter bestimmten Bedingungen können einige Mikroalgen erhebliche Mengen an Lipiden ansammeln (mehr als 50 % ihres aschefreien Zelltrockengewichts)“, hat das US-Energieministerium beobachtet. „Diese Eigenschaften bieten ein großes Potenzial für einen unmittelbaren Weg zu fungiblen Kraftstoffen mit hoher Energiedichte.“

Das Energieministerium hat auch Bereiche zur Kenntnis genommen, in denen Algen-Biokraftstoffe herkömmliche Biokraftstoffe übertreffen könnten, darunter:

1) hohe Produktivität pro Hektar

2) nicht auf Lebensmitteln basierende Rohstoffressourcen

3) Nutzung von ansonsten nicht produktivem, nicht bebaubarem Land

4) Nutzung einer Vielzahl von Wasserquellen (Süß-, Brack-, Salz-, Meeres-, Produktions- und Abwasser)

5) Produktion von Biokraftstoffen und wertvollen Nebenprodukten

6) potenzielles Recycling von CO2 und anderen Nährstoffabfallströmen.

Diese Beobachtungen wurden bereits im Jahr 2010 gemacht. Die US-Marine beispielsweise hat zugehört, als sie 2012 erstmals die Great Green Fleet ins Leben rief. Dreizehn Jahre später gibt es in den USA jedoch genau keine kommerziellen Produktionsanlagen für Algen-Biokraftstoffe.

Eine neue Hoffnung für Algen-Biokraftstoff mit einem CO2-Twist

Mikroalgenprodukte tauchen in Kosmetika, Nahrungsergänzungsmitteln und anderen Bereichen auf, aber ein kommerziell rentabler Biokraftstoffbetrieb ist eine ganz andere Sache. Es war eine harte Nuss, die es im großen Maßstab zu knacken gilt, denn auf jedem Schritt des Weges lauern Fallstricke, von der Aufzucht und dem Schutz der Ernte über die Ernte und Entwässerung bis hin zur Verarbeitung zu Kraftstoff.

Der Schutz von Algen-Biokraftstoffpflanzen war ein besonders heikles Hindernis. Ein Schädlingsbefall kann dazu führen, dass ein ganzer Algenteich mit erstaunlicher Geschwindigkeit zusammenbricht und der Züchter gezwungen ist, ganz von vorne zu beginnen.

Dennoch hat die Idee, Algenfarmen als Kohlendioxidfalle zu nutzen, Feuer unter dem Teppich der Befürworter von Algen-Biokraftstoffen entfacht. Jüngstes Beispiel ist das US-Startup Ginkgo Bioworksdas gerade vom Energieministerium beauftragt wurde, zusammen mit dem Pacific Northwest National Laboratory, der Colorado School of Mines und dem Unternehmen ein Forschungsteam zu leiten, das sich auf kohlenstoffbindende Algen konzentriert Globale Algeninnovationen.

„Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuen Ansatzes zum Schutz von Algenpflanzen, der sich an integrierten Schädlingsbekämpfungsstrategien für Landkulturen orientiert“, erklärt Gingko.

„Genauer gesagt konzentriert sich dieses Projekt auf die Verbesserung der Algenbiotechnologie, um eine gesteigerte Produktion erschwinglicher Biokraftstoffe und Bioprodukte aus atmosphärischem CO zu ermöglichen₂ im großen Maßstab.“

Der Unterschied zur integrierten Schädlingsbekämpfung

Um es klar zu sagen: Bei Algen-Biokraftstoff handelt es sich um ein Kohlenstoff-Recycling-Projekt und nicht um einen dauerhaften oder semipermanenten Entzug von überschüssigem CO2 aus der Atmosphäre. Dennoch ist das insofern eine gute Sache, als es dazu beiträgt, die Gewinnung neuer fossiler Ressourcen auf der Erde zu reduzieren.

Das Gingko-Projekt konzentriert sich auf die Maximierung der Produktion von Algen-Biokraftstoffpflanzen durch Minimierung der Auswirkungen zerstörerischer Schädlinge. Die gegenwärtige Praxis besteht darin, auf den Einsatz von Chemikalien zu setzen, wie es in anderen Formen der industrialisierten Landwirtschaft typisch ist. Der von Gingko favorisierte integrierte Ansatz setzt eher auf natürliche Schädlingsbekämpfungssysteme.

„Ein großes Hindernis für die Skalierung der Algenbiotechnologie ist der Raub der Algen durch mikroskopisch kleine ‚Schädlinge‘ in offenen Teichen im Freien“, erklärt Gingko. „Aktuelle Strategien zur Algenschädlingsbekämpfung sind im Allgemeinen nicht spezifisch auf einen einzelnen Schädling und umfassen chemische oder umweltbedingte Kontrollmethoden, die sich negativ auf die Algenproduktivität auswirken und die Schädlingsresistenz erhöhen können.“

„Es besteht ein klarer Bedarf an Algen-Pflanzenschutzlösungen, die hochselektiv gegen bestimmte Algenschädlinge sind, sicher in Aquakulturfuttermitteln für den Tierkonsum verwendet werden können und keine schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt haben, die üblicherweise mit herkömmlichen Pestiziden verbunden sind“, fügen sie hinzu.

Der besondere Schwerpunkt von Gingko liegt auf kurzen Ketten von Aminosäuren, die eine antimikrobielle Aktivität aufweisen, sogenannte AMPs für antimikrobielle Peptide. Wie von Gingko beschrieben, produzieren viele Arten von Bakterien, Pflanzen und Tieren auf natürliche Weise AMPs.

Ein handelsüblicher AMP reicht jedoch nicht aus. Mit Unterstützung der Energieabteilung wird das Forschungsteam „daran arbeiten, neue algenschädlingsspezifische AMPs zu entwickeln und gleichzeitig leistungsstarke Fähigkeiten der adaptiven Laborevolution (ALE) zu nutzen, um die Toleranz der Algen und ihres schützenden Mikrobioms gegenüber AMP zu erhöhen.“ Behandlung“, erklärt Gingko.

Jenseits von Algen-Biokraftstoff

Obwohl Algen-Biokraftstoff nur eine vorübergehende Kohlenstoffentfernung und -verwertung beinhaltet, weist Gingko darauf hin, dass eine kommerziell tragfähige, vergrößerte Algenindustrie auch Möglichkeiten für eine längerfristige Kohlenstoffbindung eröffnen könnte, einschließlich Biokunststoffen sowie Kosmetika und Nahrungsergänzungsmitteln.

Wenn ja, sieht es so aus, als hätte ExxonMobil eine goldene Chance verpasst. Das Unternehmen startete 2009 ein immer wiederkehrendes Algen-Biokraftstoff-Forschungsprogramm und gab Millionen von Dollar für das Vorhaben aus, nur um letztes Jahr endgültig den Stecker aus der Algenbekämpfung zu ziehen.

Andere Akteure im Algenbereich können sich noch auf etwas freuen, obwohl Klimabefürworter davor warnen, Algen einfach zur Abscheidung fossiler Energieemissionen zu nutzen, anstatt ganz auf Kohle, Gas und Öl zu verzichten.

Wenn alles nach Plan läuft, werden das Pacific Northwest National Laboratory und Global Algae Innovations zusammen mit Gingko bestätigt. Im Jahr 2016 beteiligten sich PNNL und Global Algae an einem Finanzierungstopf des Energieministeriums in Höhe von 15 Millionen US-Dollar, der darauf abzielte, eine Mehrzweck-Algenindustrie in den USA aufzubauen.

PNNL stellt fest, dass „Algen auf einem bestimmten Grundstück zehn- oder sogar hundertmal produktiver wachsen können als herkömmliche Biomasseressourcen wie Maisstroh oder Waldreste.“

„Mehr als 100.000 Algenarten „Die derzeit existierenden Kraftwerke liefern Rohstoffe, die zu Kraftstoffen verarbeitet werden können, die Autos, Flugzeuge und Lastwagen antreiben“, fügen sie hinzu.

In dem Algen-Biokraftstoff-Loch, das ExxonMobil und andere Interessenvertreter im Bereich der fossilen Energieträger geräumt haben, scheint noch viel Platz zu sein, also behalten Sie Ihre Hut.

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Foto: Algen-Biokraftstoffforschung mit freundlicher Genehmigung von Pacific Northwest National Laboratory.