31.05.2010
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Algenbiotechnologie im Focus

Interview mit Prof. Dr. Ing. Clemens Posten vom Karlsruher Institut für Technologie KIT

  • Im Interview: Prof. Dr. Ing. Clemens Posten vom Karlsruher Institut für Technologie KIT, Institut für Bio- und LebensmitteltechnikIm Interview: Prof. Dr. Ing. Clemens Posten vom Karlsruher Institut für Technologie KIT, Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik
  • Im Interview: Prof. Dr. Ing. Clemens Posten vom Karlsruher Institut für Technologie KIT, Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik
  • Pilot-Rohrreaktor mit der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii am KIT

Große Aufmerksamkeit erfährt zur Zeit der Bereich der Algenbiotechnolgie sowohl von Wissenschaftlern und Forschern, als auch von Energieversorgern, Fördereinrichtungen und Wagniskapitalgebern. Dr. Jutta Jessen, GIT Verlag sprach mit Prof. Dr. Clemens Posten über Chancen und Risiken der Technologie.

Innerhalb der Bioprozesstechnik trifft die Algenbiotechnologie zur Zeit auf ein großes allgemeines Interesse. Welche Nutzungsmöglichkeiten für (Mikro-) Algen bestehen bereits, welche sollen ausgebaut, bzw. entwickelt werden?

C. Posten:
Das Einsatzgebiet großtechnisch produzierter Algen ist im Moment auf die Bereiche Lebens - und Nahrungsergänzung fokussiert. So werden z.B. die Algen der Gattung Chlorella aufgrund ihres hohen Proteingehalts, sowie ihres Gehalts an ungesättigten Fettsäuren geschätzt. Darüber hinaus beinhaltet Chlorella einen hohen Anteil an Vitaminen der B-Gruppe und Carotinoide, die in der Lebensmitteltechnologie Verwendung finden. Die getrocknete Chlorella Biomasse wird dabei vor allem für die Herstellung von Reformkost eingesetzt. Sie findet z.B. als Zusatz in Nudeln und Getränken Verwendung.

Neben der Nutzung als Lebensmittelergänzungsprodukt sind besonders die in Algen der Aquakultur von industriellem Interesse. So wird das Carotinoid Astaxanthin in der Lachs- und Forellenzucht als Pigmentquelle verwendet.

Darüber hinaus liefern die Algen Rohstoffe für die Kosmetik-Wasch- und Reinigunsmittelindustrie. Spezialanwendungsbereiche finden sich als natürliche Farbstoffe für die Diagnostik oder auch als Fluoreszenzmarker.

In welchem Nutzungsbereich sehen Sie das größte Entwicklungspotential, in welchem sind die größten Schwierigkeiten zu erwarten und worin bestehen diese?

C. Posten:
Versuche im Nutztierbereich, die die Beimischung von Algenbiomasse zum normalen Futtermittel untersuchen zeigen positive Einflüsse auf das Leistungs- und Gesundheitsverhalten der Tiere. Die Vermarktung von Algenbiomasse als Futtermittel, als ganze Alge oder Proteinextrakt, ist unter der gegenwärtigen EU-Rechtslage allerdings nicht möglich.

Somit bietet dieser Bereich nach Klärung der Zulassungsverfahren ein großes Entwicklungspotential.

Wie schon erwähnt, ist die Aquakultur ein schnell wachsendes Feld. So können etwa Fischmehlzusätze in den Futterpellets für Fischfarmen auch im Binnenland durch Algen vorteilhaft ersetzt werden. Für diese Anwendung sind Wertschöpfungen von 5€/kg Algentrockenmasse zu erwirtschaften. Die Futtermittelindustrie wird also ein wichtiger Schritt zur Entwicklung immer günstigerer Verfahren zur Algenproduktion sein.

Neben der Verwendung der Algen im Lebens- und Futtermittelbereich werden aus Algen produzierte Energieträger wie Biodiesel, Biomethan und Biowasserstoff als Wertstoffgrundlage favorisiert. Eine wirtschaftlich sinnvolle Umsetzung des Algenrohstoffes wird zur Zeit aber noch entwickelt, da es bislang nicht möglich ist, Algen zu 1.000 €/kg herzustellen. Das Potential dazu ist aber nachgewiesen, die Umsetzung wird auf biologischer und verfahrenstechnischer Ebene angegangen.

Gibt es bereits erfolgreiche Produkte, die mit Hilfe der Algenbiotechnologie produziert wurden, wie hoch ist der Marktanteil und sind in naher Zukunft weitere Produkte zu erwarten?

C. Posten:
Mittels Algenbiotechnologie hergestellte ungesättigte Fettsäuren bzw. Omega-3 Fettsäuren stellen ein hochwertiges Produkt dar, welches bereits sehr erfolgreich vermarktet wird. Die Isolierung von Omaga-3 Fettsäuren aus Fischöl bildet die einzige alternative Quelle, da die Fische selbst die Fettsäuren mit den Algen als Nahrungsbestandteil aufnehmen.

Weitere Produkte sind vor allem für den Bereich Kosmetik zu erwarten, wie z.B. Schampoos oder Farbstoffe für Kinderbadezusätze. Dagegen sind die Produktideen im Bereich der aus Algen zu isolieren/ synthetisierenden Feinchemikalien noch nicht ausgereift. Potential bietet der gesamte Bereich, da bisher nur ca. 80.000 Algenarten identifiziert sind.

Wie beurteilen Sie die zukünftigen Entwicklungschancen? Welche ökologischen bzw. ökonomischen Perspektiven sehen Sie generell für die Zukunft der Algenbiotechnologie?

C. Posten:
Die Algenbiotechnologie bietet den grundsätzlichen Vorteil, dass die Ausnutzung des Sonnenlichts im Organismus bis zu 5-fach effizienter erfolgt, als z.B.: bei den Landpflanzen Mais oder Raps. Darüber hinaus ist es von ökologischem Vorteil, dass eine Algenanzucht im geschlossenen Container-System auch in wasserarmen Gebieten erfolgen kann. Ein intensiver Einsatz von Insektiziden oder Herbiziden bzw. von Dünger ist nicht notwendig. Damit besteht die Möglichkeit ohne Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion Biomassegewinn zu erzielen. Von ökonomischer Bedeutung ist die Tatsache, dass Algen als nachwachsender Rohstoff die Lücke zwischen Lebensmittel- und Energiemarkt füllen.

Welchen Stellenwert nimmt die Algenbiotechnologie hier in Deutschland im Vergleich zu Europa, bzw. zur weltweiten Forschung und Entwicklung ein?
In welchen Bereichen gibt es einen Wettbewerbsvorsprung?


C. Posten: In Deutschland hat die Firma Bioprodukte Prof. Steinberg in Klötze bei Wolfsburg mit der größten geschlossenen Algenanlage die Vorreiterrolle in der Umsetzung der Algenbiotechnologie übernommen. Der Bereich der Prozesstechnik wird von der IGV in Potsdam und von uns hier in Karlsruhe intensiv geforscht. Seit wenigen Jahren werden auch etliche öffentliche Projekte gefördert. Europaweit gibt es prozesstechnische Forschungsinstitute in den Niederlanden, in Tschechien, in Italien und in Spanien. Diese Aktivitäten, die teilweise schon seit einigen Jahrzehnten laufen, haben Deutschland und Europa insgesamt einen Vorsprung in der Prozesstechnik mit Algen eingebracht. Ähnliches gilt für die biologische Seite.

Demgegenüber sind allerdings seit zwei Jahren in den USA riesige finanzielle und wissenschaftliche Ressourcen für die Algenforschung frei gesetzt worden.

Hier ist vor allem der Energiemarkt im Fokus des Interesses. Energiefirmen wie Shell und Esso haben jeweils dreistellige Millionenbeträge eingesetzt, Bill Gates und die amerikanische Regierung selbst ebenfalls. Um dem entgegenzutreten vernetzen sich die Wissenschaftler europaweit noch intensiver als sowieso schon.

Gibt es Technologie-Entwicklungen aus dem Bereich der Algenbiotechnologie, die auch für andere Bereiche genutzt werden können?

C. Posten:
Es gibt Überlegungen, Algen als Lieferanten von rekombinanten Pharma-Proteinen einzusetzen. Dieser Forschungsbereich steckt aber noch in den Kinderschuhen.

Welche Forschungspläne und Ziele haben Sie persönlich in Bezug auf die Algenbiotechnologie?

C. Posten:
Wir möchten die biologische Seite der Algenbiotechnologie, d.h das Instrument Alge besser bzw. eindeutiger mit der technischen Seite verknüpfen. Dazu gehört es, das Wissen über die grundsätzlichen Mechanismen der Photosynthese in quantitative Kinetiken der unterschiedlichen Algen zu übersetzen. Es sollen Bioreaktoren entwickelt werden, die mit geringen Investitionskosten und geringen Mengen für Hilfsenergie auskommen und trotzdem hoch intensiv arbeiten. Insgesamt bietet das Feld gute Entwicklungschancen für technische Anpassungen, die dann schlussendlich auch zur Effizienzsteigerung in den verschiedenen Bereichen führen können.

 

www.wbk-ka.de

 

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