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Energieeffiziente Algenproduktion im Zickzack-Reaktor

Ein Photobioreaktor mit zackenförmiger Oberfläche schafft optimale Wachstumsbedingungen für Algen.

Die zackenförmige Oberfläche des Photobioreaktors bewirkt eine Vergrößerung der Oberfläche und damit eine optimale Nutzung von Fläche und Licht bei der Algenzucht. (Bild: Mirco Katzenmeyer / KIT)

Mikroalgen werden in Zukunft einen Beitrag zur Versorgung mit Nahrungsmitteln, Biokunststoffen oder Energie darstellen. Sie sind die einzige alternative Biomasse, die ohne Verbrauch von Ackerflächen oder Süßwasser nur mit Sonnenlicht und unter Verbrauch von CO2 in großen Mengen produziert werden kann. Dafür sind effiziente Photobioreaktoren nötig, die preisgünstig und energieautark arbeiten.

Stand der Technik

Derzeit erhältliche Photoreaktoren bestehen aus aufrechtstehenden, transparenten Platten oder Röhren, in die das Algenmaterial und eine Nährlösung eingefüllt werden. Aufgrund ihrer schmalen, hohen Form nutzen solche Reaktoren das von oben auftreffende Sonnenlicht jedoch nicht optimal. In die Röhren- und Plattenreaktoren wird mit Kohlendioxid angereicherte Luft mit großem Druck eingeleitet. Außerdem muss das Algenmaterial unter erheblichem Energieaufwand mithilfe von Pumpen ständig umgewälzt werden. Damit Algen im Massenmarkt auf Niedrigpreis-Niveau wirtschaftlich sind, muss die Lichtausbeute maximal und der Energieeinsatz minimal sein.

Technologie

Wissenschaftler des Instituts für Bio- und Lebensmitteltechnik (BLT) am KIT haben einen Photobioreaktor entwickelt, der eine energieeffizientere Algenproduktion ermöglicht. Der Reaktor besteht aus zwei horizontalen Plexiglasplatten, zwischen die Algenmasse und Nährlösung eingefüllt wird. Dadurch ergibt sich nur ein minimaler hydrostatischer Druck im Reaktor und alle Photonen des Sonnenlichts werden eingefangen. Da die Platten wie eine Ziehharmonika zackenförmig gestaltet sind, ist die Oberfläche des Reaktors etwa viermal so groß wie die zum Aufstellen benötigte Grundfläche. Der Winkel der Zacken ist so gewählt, dass der Lichteinfall und die Lichtverteilung für das Algenwachstum optimal sind.

Vorteile

Die Algen wachsen daher so schnell, dass beim Freilandbetrieb täglich etwa ein Drittel der Algenbiomasse geerntet werden kann. Es ist zudem möglich, die untere Plexiglasplatte mit einer Membran zu versehen, sodass Luft und Kohlendioxid hindurchdringen können. Dadurch wird der Energieaufwand für die Gaszufuhr wesentlich reduziert.

Optionen für Unternehmen

Das KIT sucht einen Partner, der den Photobioreaktor herstellungstechnisch zur Marktreife weiterentwickeln und zusammen mit einem Algenproduzenten einsetzen möchte.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Aude Pélisson-Schecker, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanagerin Energie, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25335

E-Mail: pelisson-schecker@kit.edu

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