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Biodiesel aus Mikroalgen

Biodiesel aus Mikroalgen, Algendiesel

Das aktuell wohl am meisten diskutierte Thema der Algenwirtschaft ist die Gewinnung von Energieträgern aus Algen. Biodiesel wird dabei wahrscheinlich am häufigsten genannt. die Herstellung dieses Kraftstoffs aus Algenöl liegt, analog zu anderen Pflanzenölen, zunächst nahe. Allerdings sei vorab bemerkt, dass es viele verschieden Möglichkeiten der Gewinnung von Algenkraftstoffen gibt. In diesem Artikel möchte ich aber explizit auf den „klassischen“ Algen-Biodiesel in Form eines Fettsäuremethylesters (FAME) eingehen.

Wie bereits erwähnt, ist der erste Gedanke bei Verwertung einer ölhaltigen Pflanze zumeist die Herstellung eines Biodiesels. Das Verfahren dazu ist bekannt, erprobt und ohne Probleme skalierbar. Im Herstellungsprozess wird das eingesetzte Pflanzenöl chemisch zu einem Fettsäuremethylester umgesetzt. Grundstoffe die dazu genutzt werden: Pflanzenöl und Methanol.

Benötigt wird für den Prozess also ein aus der Algenbiomasse gewonnenes Öl. Algenöl unterscheidet sich in seiner Zusammensetzung nicht generell von anderen Pflanzenölen. Je nach Algenart, schwankt die prozentuale Verteilung der verschieden langen Fettsäuren, man spricht von einem spezifischen Fettsäuremuster. Speziesabhängige Schwankungen findet man auch in den Anteilen von verschiedenen gesättigten und ungesättigten Fettsäuren. Um es auf den Punkt zu bringen: Öl aus Algen ist generell zur Herstellung von Algendiesel geeignet, es unterscheidet sich nicht wesentlich von anderen Ölen pflanzlichen Ursprungs.

Algen-Biodiesel – Herstellung ist kein Hexenwerk

Die im Algenöl befindlichen Öl- und Fettmoleküle liegen in Form von mit Glyzerin veresterten Fettsäuren vor. Je drei Fettsäuren sind dabei an ein Glyzerinmolekül gebunden, auf fachchinesisch nennt man diese Konstellation Triglyceride.

In einer chemischen Reaktion wird nun unter Zugabe von Methanol in der Anwesenheit eines geeigneten Katalysators die Trennung von Fettsäuren und Glyzerin vorgenommen. Dabei entsteht in einer Veresterungsreaktion ein Fettsäuremethylester (Alkohol + Säure = Ester) und als Nebenprodukt Glyzerin. Die resultierenden Produkte müssen nun noch gereinigt und getrennt werden – und fertig ist der Biodiesel aus Algen.

Algen-Triglyceride + Methanol + Katalysator – > Fettsäure-Methylester (FAME) + Glycerin

Der erzeugte Fettsäuremethylester wird gemeinhin als Biodiesel bezeichnet und kann in verschieden Mischungsverhältnissen dem regulären Diesel beigemischt werden.

Kann ich Algendiesel tanken?

Das Verfahren ist erprobt, skalierbar und vergleichsweise kostengünstig. Warum sind wir also heute noch nicht in der Lage mit Algendiesel zu fahren? Die Antwort ist relativ einfach – die Kosten entlang der Wertschöpfungskette für Biodiesel aus Algen lassen heute noch keine ökonomisch sinnvolle Produktion zu. Auch wenn Unternehmen wie Solazyme schon in Aktionen kleinere Mengen des Algenkraftstoffs herstellen und publikumswirksam vermarkten, ist dies aktuell keine flächendeckende Lösung.

Bezüglich der zu hohen Kosten werden gerne in Kalkulationen die Verkaufserlöse von Glyzerin zur Quer-Finanzierung des Algendiesels herangezogen. Glyzerin ist ein begehrter Stoff. Von der Kosmetik- bis hin zur Futtermittelindustrie reichen die potenziellen Märkte. Die Nebenerlöse aus dem Verkauf sollen dann zu einer positiven Bilanz des Kraftstoffs beitragen. Leider wird dabei gerne vergessen, dass bei ausreichend hoher Verfügbarkeit, der Marktwert eines Produktes (hier Glyzerin) sinkt. Und um relevante Mengen Biosprit herzustellen, wird man nicht um sehr hohe Tonnagen der Nebenprodukte herum kommen. Damit relativiert sich die Möglichkeit hohe Preise zu erzielen drastisch.

Biodiesel ist nicht gleich Biodiesel

Gerne wird unter dem Begriff Biodiesel auch eine andere Variante von Biosprit aus Algen erwähnt. Hierbei handelt es sich um einen synthetischen Biokraftstoff, der chemisch gesehen aus gesättigten Kohlenwasserstoffen besteht. Im Gegensatz zum FAME kann dieser Algenkraftstoff auch in Turbinen verbrannt werden. Damit eröffnet sich ein Markt, der aktuell von großem Interesse für die Algenbranche ist. Vor allem, da sich im Bereich des automobilen Transports neben Biodiesel auch noch andere Varianten wir Ethanol und Elektromobilität auftun. Für große Passagierflugzeuge bestehen diese Optionen auf absehbare Zeit nicht. Aber dazu mehr in einem anderen Artikel.

Einen Überblick über Energieträger aus Algen finden Sie im Artikel: Energie aus Algen

Foto: opensourceway | flickr

4 Kommentare

  1. Hallo Herr Enderle,

    ich freue mich, dass Sie dem Grundgedanken “Biodiesel aus Algen” eine gute und algenspezifische Zusammenfassung gewidmet haben. Ich möchte allerdings noch hinzufügen, dass insbesondere die ungesättigten Fettsäuren der Algenöle bei der Biodieselherstellung ein Problem darstellen, da die Oxidationstabilität des Produktes durch sie reduziert wird und weitere Verfahrensschritte und/oder Zugaben erforderlich macht.

    Ich würde mich freuen, wenn die Algenszene statt des Begriffs “Biodiesel” grundsätzlich lieber den Begriff “Biokraftstoff” benutzen würde. Dieser deckelt bei Verwendung von Hydrier- und Raffinationsverfahren das breite Potenzial von Biokraftstoff aus Mikroalgen ab: von Bio-Kerosin bis Bio-Diesel, von Bio-Heizöl bis zu Bio-Paraffinen. Nebenbei wird dann auch der nicht aus Triglyceriden bestehende Rest der lipidischen Algenanteile genutzt, was bei der klassischen Umesterung nicht statt findet.
    In Ihrem letzten Absatz weisen Sie ja schon auf diese wunderbare Erweiterung der Nutzung von Algen hin. Ich hoffe, dass sich insbesondere an dieser Stelle in nächster Zeit etwas tut, da man mit einem solchen Verfahren im Kern tatsächlich von einer echten Bioraffinerie wird sprechen können!

    Mit grünen Grüßen

    Thomas Wencker

    • Tatsächlich wird FAME-Algendiesel nur noch selten als Produkt in Auge gefasst und dann auch oft meist von Unternehmungen/Projekten die wenig Erfahrung in diesem Bereich mitbringen. Alkan-basierte Krafstoffe aus Algen werden intensiv erforscht und kommen mit zunehmendem Wissen um die Prozesse näher an die Marktreife. Ein Treiber sind hier sicherlich die Bedürfnisse der Luftfahrtindustrie, die sich hohe Ziele bei der CO2-Einsparung gesetzt haben…

  2. So stelle ich mir einen Artikel über Algenenergie vor: Tolles Foto, tolle Infos! Vor allem den Abschnitt über die Kosten von Algendiesel finde ich sehr interessant und er zeigt, wo die Herausforderungen liegen, damit die Biokraftstoffe der 3. Generation endlich ihren Weg in die Motoren finden.

    In dieser Woche hat ja das KIT seinen BioLiq Prozess auf die zweite Prozessstufe gehoben (28 Millionen Euro Investitionskosten), was zeigt, dass die Biokraftstoffe der nächsten Generation auch in Deutschland wieder auf einem guten Weg sind.

    • Danke :-) BioLiq ist ebenfalls sehr interessant. Hier wird allein für den Demonstrator Kapital in einer Höhe eingesetzt, von der die Algenbiotechnologie nur träumen kann… Auch wenn das Verfahren spannend ist – für Mikroalgen sehe ich eher die große Chance in der Trennung des Ölanteils von der Restbiomasse und einer Verwertung dieser z.B. im Bereich der Futtermittel. Es wäre schade, das hochwertige Protein in Treibstoffe umzuwandeln.

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