1.4 Alternative feedstocks
In diesem Buch werden Algen und Abfallströme aus Haushalten oder der Industrie wie Siedlungsabfälle, Deponiegase oder Schlämme aus der Abwasserbehandlung vorgestellt.
1. Algal biomass
Alternative Rohstoffe
Alternative Rohstoffe für die Biokraftstoffproduktion könnten in den kommenden Jahren an Bedeutung gewinnen. Zu dieser Kategorie gehören hauptsächlich Algen und Abfallströme aus Haushalten oder der Industrie wie Kommunalabfälle, Deponiegase oder Schlamm aus der Abwasserbehandlung.
Algen
Algen und Mikroalgen stammen aus Süßwasser und Meeresumgebungen, wo sie im Wasser oder im Sediment wachsen. Algen und Mikroalgen sind Organismen, die genau wie Landpflanzen Photosynthese betreiben und damit CO2 und Sonnenlicht in Kohlenhydrate umwandeln. Es sind weltweit Millionen von Arten bekannt. Neben Kohlenhydraten produzieren sie auch Proteine und Lipide (Öle), darunter Verbindungen wie Enzyme, Peptide, Toxine oder Polymere (Chowdhury 2019). Da Algen im Wasser wachsen, benötigen sie keine zusätzlichen Landressourcen. Sie können sogar in Abwasser gezüchtet werden und dabei gleichzeitig eine tertiäre Abwasserreinigung durchführen. Diese Eigenschaften machen Algen auch für die Biokraftstoffproduktion interessant. Nichts desto trotz sollte bedacht werden, dass sehr viel Wasser und Nährstoffe benötigt werden, um nennenswerte Mengen an Algen zu produzieren. Algen oder Mikroalgen können in offenen Teichen unter freiem Himmel oder in geschlossenen Teichen, mithilfe einer CO2-Quelle, oder in speziellen lichtdurchlässigen Photobioreaktoren produziert werden.
Die gängigste Produktionsmethode in der großmaßstäblichen Produktion sind offene Wasserbecken mit Einrichtungen, die die Zirkulation von CO2 und Nährstoffen fördern. Diese Methode ist einfach, aber weniger effizient. Es kann sein, dass Verunreinigungen, z.B. wachstumshemmende Stoffe oder unerwünschte Algen, in das System gelangen. Die Kultivierung von Algen in Photobioreaktoren ist aufwendiger und teurer, liefert aber höhere Erträge und erlaubt eine bessere Prozesskontrolle.
Um das Öl aus Algen zu extrahieren oder abzutrennen, gibt es mehrere Möglichkeiten:
- Physikalische Vorbehandlung wie z.B. Mahlen, Mikrowellen oder Hochdruck-Homogenisierung stört die Zellstruktur und setzt die Lipide frei
- Extraktion mit überkritischem CO2
- Extraktion mit organischen Lösungsmitteln (n-Hexan, Chloroform, Benzol, Diethyl-Ether oder Ethanol)