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Rohstoff ernährt sich von CO2 Wenn Algen im Licht baden: Bramscher Physikprofessor entwickelt Technik für Fotobioreaktor


Wallenhorst/Bramsche. An der Mündung eines Flusses ist Professor Hilmar Franke ein Licht aufgegangen: Man nehme Algen, füttert sie mit Kohlendioxid, setzt sie einer speziellen Beleuchtung aus und beschleunigt so die Fotosynthese und das Wachstum. Der Physiker aus Bramsche richtete fortan seine Forschungsarbeit auf diese Gleichung aus. In Österreich ist jetzt sogar eine Anlage in Betrieb gegangen, die nach seinem Modell Biomasse herstellt.

„See-O-Two“ steht auf dem kleinen Schild vor dem Eingang zum Labor im Wallenhorster Industriegebiet. Es ist ein Spiel mit Buchstaben. „See-O-Two“ klingt so wie die englische Aussprache von CO2, der chemischen Formel für Kohlendioxid. Es ist der Name der österreichischen Firma, die die Anlage gebaut hat und die Arbeit der Forschungsgruppe um den Bramscher fördert. Der Name erklärt aber auch ein Anliegen: Reduzierung des schädlichen CO2.

Ohne die Unterstützung des Biotech-Unternehmens wäre des Bramschers Idee wohl Theorie geblieben. Denn in Deutschland konnte er für sein Projekt keine öffentlichen Mittel einwerben. „Das hätten die Biologen doch alles längst erforscht, habe ich immer zu hören bekommen“, erinnert sich der Bramscher.

2008, als er seine Idee auf der Messe in Hannover vorstellte, war CO2-Reduzierung noch das große Thema. „Sogar Bundeskanzlerin Merkel war an unserem Stand“. Dann kam die Wirtschaftskrise, und das Interesse in Deutschland erlahmte.

Franke lehrt im Fachbereich Physik an der Universität Duisburg. Die Experimente sind dem Uni-Labor in der Ruhrstadt längst entwachsen. „Für große Tests im Kubikmeterbereich hat das Wiener Unternehmen einen Hallenplatz in Wallenhorst angemietet“, sagt der Bramscher. Und hier treiben der Professor und der Diplom-Physiker Dieter Wagner Algen zu prächtiger Blüte.

Das Verfahren kennt man aus dem Biologie-Unterricht: Grünpflanzen filtern mittels der Fotosynthese CO2 aus der Luft. Dazu benötigen sie Licht – je mehr, desto besser. Bei dichtem Algenvorkommen in einem Tümpel wachsen diese Pflanzen nur noch an der Oberfläche. Die unteren Regionen sind von der Lichtzufuhr abgeschnitten. Frankes Grundidee hört sich zunächst einfacher an, als sie ist: mehr Licht für die Algen in tieferen Ebenen gleich mehr Biomasse.

Themenwechsel

Licht ist das Spezialgebiet des Physikers. Viele Jahre beschäftigte er sich mit optischen Leitern zur Nachrichtenübermittlung. „Das ist ein überforschtes Gebiet“, sagt er heute. Sein Wissen setzt er nun für Biotechnologie ein.

Zylinder aus Plexiglas in verschiedenen Größen sind in der Halle aufgebaut. In einigen wabert eine grüne Flüssigkeit – Wasser mit Algenkolonien. Die Pflanzen sind so klein, dass sie nur unter dem Mikroskop zu erkennen sind. „Man kann sie problemlos abpumpen oder durch Düsen spritzen“, sagt Wagner. Das mache die Arbeit mit den Algen so einfach.

Das Prinzip dieses Fotobioreaktors funktioniert so: Die Algensuppe wird mit CO2 versetzt. Stäbe mit Leuchtdioden versorgen die Brühe mit Licht. Die Algen vermehren sich reichlich. Dann wird geerntet. Das heißt, die Pflanzen werden getrocknet und könnten dann zur Energiegewinnung verbrannt werden. „Die trockenen Algen haben einen ähnlichen Brennwert wie Torf“, sagt Franke. Das bei der Verbrennung freigesetzte C02 könnte wieder der Algensuppen zugeführt werden. So ließe sich der perfekte Kreislauf herstellen. Das Problem ist die Effizienz. Lichtzufuhr und Ernte verbrauchen Energie. Die Frage nach der Wirtschaftlichkeit sei aber lediglich eine Frage des Materials und der Optimierung, meint Franke.

Das mit Holz befeuerte Kraftwerk in Österreich setzt die Algen als Biofilter zur CO2-Reduzierung ein. Die Abgase werden in eine Algensuppe geleitet, das Verfahren in Gang gesetzt. Die geerntete Biomasse lässt sich vielseitig verwenden: als Biotreibstoff, als Kunststoff und als Tierfutter. Sie sind aber auch für die pharmazeutische und kosmetische Industrie interessant. Der Vorteil der Algenproduktion gegenüber Biomasse aus der Landwirtschaft liegt auf der Hand: Algen verbrauchen keine landwirtschaftliche Nutzfläche. Der Konflikt mit der Nahrungsmittelproduktion wird vermieden.

„Die Zukunft dieser Technik liegt wohl in Brasilien“, schätzt Franke. Das südamerikanische Land ist führend auf dem Sektor der Biokraftstoffe, große Flächen werden dort zu deren Produktion verbraucht. Kontakte zu dieser „Ethanol-Nation“ hat Franke bereits über die Uni geknüpft.

Zu wenig Tageslicht

Rafael Meinhardt von See-O-Two bastelt im Wallenhorster Labor an einem zwei Kubikmeter Wasser fassenden Zylinder. „Wir gehen in die Vertikalen“, sagt Franke. Unter der Lichtkuppel des Hallendaches hängen Blechtrichter, die das Tageslicht einfangen sollen und die Strahlen gebündelt in den Wasserzylinder leiten sollen, um das Wachstum zu beschleunigen. „Hier in Norddeutschland ist eigentlich zu wenig Tageslicht“, bemerkt Franke. In anderen Weltgegenden scheint die Sonne häufiger.

Aber Franke und sein Team entwickeln auch Bio-Technologien für den heimischen Markt. Hier machen sie sich eine weitere Eigenschaft der Algen zunutze: Die Pflanzen absorbieren nämlich auch andere Kohlenstoffverbindungen. „Die Algen als Biofilter sind für Räuchereien interessant“, erklärt Franke. Diese müssten sowieso ihre Rauchgase, bevor sie diese ins Freie leiten, durch eine Wäsche schicken. „Das ist einfaches Wasser“, sagt Franke. „Setzt man Algen hinzu, erhöht sich die Effizienz – über 30 Prozent gegenüber reinem Wasser.“ Die Pflanzen werden dann tief schwarz. Flutet man sie mit Licht, reinigen sie sich wieder. „Und sie nehmen auch den Geruch raus“, betont Franke. Weitere Anwendungsgebiete für die Biofilter liegen in der Landwirtschaft.

Franke ist Überzeugungstäter. Er war 60 Jahre alt, als er seine Forschung auf Algenzucht- und -ernte ausrichtete. „Ich wollte noch etwas Wichtiges tun, nicht nur Papier vollschreiben.“ Das sagt er ohne Pathos. Im Moment habe er das Gefühl, dass er sein Projekt noch ein wenig anschieben muss. „Wenn wir in Brasilien angekommen sind, ist es wohl über den Berg.“ Bald kommt ein Südamerikaner zur Ausbildung nach Wallenhorst. Im Sommer will Franke in Pension gehen.


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