Mikroalgen könnten in Zukunft mehrere Aufgaben gleichzeitig übernehmen: Sie binden Kohlendioxid, reinigen industrielle Abwässer und liefern Biomasse für neue Rohstoffe. Genau dieses Zusammenspiel untersucht ein Forschungsteam der Hochschule Darmstadt gemeinsam mit Partnern aus der Papierindustrie und der TU Darmstadt. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 580.000 Euro geförderte Projekt setzt dabei auf die Süßwasseralge Tetradesmus lagerheimii.

Abwasser reinigen und CO₂ nutzen

In der Papier- und Kunststoffindustrie können problematische Stoffe in Abwässer gelangen, darunter Ersatzstoffe für Bisphenol A mit hormonähnlicher Wirkung. Zwar erfüllen die behandelten Abwässer bereits die gesetzlichen Anforderungen, die Forschenden wollen jedoch auch verbleibende Spuren entfernen. In sogenannten Photobioreaktoren nehmen die Mikroalgen solche Substanzen auf und bauen sie im Idealfall vollständig ab. „Die genauen molekularen Mechanismen sind zwar bisher nur teilweise erforscht“, erklärt Doktorandin Samira Reuscher. „Wir wissen aber, dass dabei hormonell wirksame Substanzen aus dem Abwasser gefiltert werden.“ Gleichzeitig nutzen die Algen Licht und CO₂ für ihr Wachstum und erzeugen dabei wertvolle Biomasse.

Dabei setzen die Forschenden eine Art biologische Wohngemeinschaft aus Algen und Bakterien ein. Denn die Bakterien setzen wiederum störende Ausscheidungen der Algen um. Im Labor wird derzeit untersucht, welche Kombinationen besonders gut funktionieren.

Unter Stress produzieren Algen wertvolle Öle

Neben der Abwasserreinigung interessiert das Team ein weiterer Stoffwechseltrick der Mikroalgen. Unter günstigen Bedingungen investieren sie ihre Energie vor allem in Wachstum. Werden Nährstoffe knapp oder die Lichtversorgung verändert, stellen sie ihren Stoffwechsel um und lagern verstärkt Lipide als Energiereserven ein. Diese Algenöle könnten künftig als Ausgangsstoffe für chemische Produkte dienen und damit fossile Rohstoffe ersetzen. In Versuchen erreichten die Kulturen bereits einen Lipidgehalt von mehr als 37 Prozent.

Noch ist die Herstellung allerdings zu teuer für eine breite industrielle Nutzung. Nach Berechnungen des Teams kostet ein Kilogramm Algenöl derzeit je nach Anlagenkonzept rund 153 Euro, ein Vielfaches im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren. Das Team dreht nun an verschiedenen „Stellschrauben“, um die Kosten zu senken, beispielsweise durch eine effizientere Beleuchtung. Langfristig könnten modulare Photobioreaktoren direkt an Industrieanlagen oder Klärwerke angeschlossen werden, so die Forschenden. 

hb