Die absehbare Erschöpfung der fossilen Quellen hat in den letzten Jahren zur Entwicklung industrieller Verfahren zur Gewinnung erneuerbarer Kraftstoffe geführt. Die Produktion von Bioethanol aus Mais oder Biodiesel aus Palmöl wird aber zunehmend kritisch betrachtet, da die Produktion von Energiepflanzen in direkter Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion steht. Mikroalgen lassen sich dagegen im Prinzip auch dort kultivieren, wo Ackerbau nicht möglich ist. Wir finden Mikroalgen überall dort, wo Leben möglich ist. Sie wachsen noch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt oder oberhalb von 60 °C, in konzentrierten Salzlösungen oder selbst in verdünnter Schwefelsäure. Mikroalgen im Meer tragen zum Großteil der jährlichen Biomasseproduktion bei.

Diese Organismen wurden daher schon seit mehreren Jahrzehnten als Quelle für die industrielle Gewinnung von Biomasse untersucht. So haben sich in den letzten Jahren alle großen Ölproduzenten, eine Reihe von Chemieunternehmen und sogar große Fluggesellschaften an entsprechenden Forschungs- und Entwicklungsprojekten beteiligt. Besonders in USA, aber auch in Europa wurden viele Dutzend neue Unternehmen gegründet, um entsprechende Technologie zu entwickeln und zu vermarkten (für eine erste Übersicht siehe http://www.renewableenergyworld.com/rea/blog/post/2010/08/a-microalgae-i...).

Die Jahresproduktion von Mikroalgen betrug im Jahr 2007 etwa 5.000-10.000 Tonnen. Damit wurde ein Umsatz von rund 1,25 Mrd. US-$ erzielt. Zum Vergleich: Die Jahresproduktion von Palmöl betrug im gleichen Zeitraum 40.000.000 Tonnen, zu einem Preis von etwa 50 Cent pro kg. Wenn man Europa vollständig mit Biodiesel aus Algen versorgen möchte, benötigt man 400 Mio. m3 Kraftstoff pro Jahr, im günstigsten Fall ergäbe sich daraus eine Produktionsfläche von mindestens 9,25 Mio. ha also etwa die Hälfte der Fläche der Bundesländer Hessen oder Rheinland-Pfalz.

Kritische Faktoren auf dem Weg zu einer industriellen Mikroalgenbiotechnologie sind somit der Flächenverbrauch, sowie der Bedarf an ausreichend Sonnenlicht, Wasser und Nährstoffen.

Bei einer genaueren Betrachtung des Potentials von Mikroalgen als Rohstoff für die Herstellung von Biomasse ergeben sich also eine Reihe von Problemen, die es zu lösen gilt, ehe Algen die Grundlage für eine großtechnische Gewinnung von Biotreibstoffen sein könnten.

Allerdings ist es schon heute lohnenswert über industrielle Algenkulturen nachzudenken, wenn benötigte Flächen, Wasser und Düngemittel kostengünstig verfügbar sind.

So konnten wir im vergangen Jahr zeigen, dass Massenkulturen von Mikroalgen in der Nähe eines Ölfeldes in der Südarabischen Wüste betrieben werden können. Dort sind Land, Licht und auch Wasser reichlich verfügbar. Das benötigte Wasser stammt aus dem Abwasser der Erdölproduktion, das weder für die Landwirtschaft noch als Trinkwasser nutzbar ist. Voraussetzung für die Algenkultur in der Wüste war es, dass wir spezielle Algen isoliert hatten, die mit dem extremen Klima (über 50 °C Lufttemperatur) gut zurecht kamen.

Die Tests wurden im Frühsommer und Herbst 2010 in Nimr im Sultanat Oman durchgeführt. Der Oman findet sich an der Südostspitze der arabischen Halbinsel. Die Landschaft besteht im Inland überwiegend aus Stein- und Sandwüsten, die Temperaturen können im Sommer regelmäßig 50°C übersteigen. Die Ölproduktion ist die Haupteinnahmequelle des Sultanats. Zusammen mit jedem Liter Öl wird dabei je nach Brunnen zwischen 5 und 20 l Abwasser an die Oberfläche gefördert. Allein im Ölfeld in der Gegend um Nimr müssen rund 200.000 m3 Produktionswasser entsorgt werden, das aufgrund von Verschmutzung mit Öl- und Metallresten nicht weiter genutzt werden kann.

Unser Standort in der Wüste bei Nimr war ein Containercamp auf dem Ölfeld (Abb. 1). Mit Unterstützung der örtlichen Produktionsfirmen wurden dort über mehrere Monate Wachstumsversuche in einfachen Fotobioreaktoren und in sog. Open Ponds durchgeführt. Die Tagesstemperaturen betrugen regelmäßig um 50 °C, und erreichten direkt über der Erdoberfläche bis 65 °C. Die Lichtintensität betrug in der Mittagsonne über 230.000 Lux. Umfangreiche Versuchreihen ergaben eindeutig, dass eine Algenzucht im Maßstab bis zu 1.000 l in Nimr mit hinreichenden Produktivitäten möglich war (Abb. 2, 3). Wesentliche Voraussetzung dafür war es, geeignete Algenstämme zu verwenden, da selbst robuste Laborstämme, z. B. Chlorella sorokiniana, unter den lokalen Bedingungen schnell abstarben. Als wesentlicher Vorteil für die Herstellung von Mikroalgenbiomasse in der Wüste erwies sich schließlich die Möglichkeit, die aus dem Kulturmedium abgetrennten Algen einfach und in kurzer Zeit an der Sonne zu trockenen, was insgesamt die Energie- und damit die Kostenbilanz der Prozesse positiv beeinflusst.