Bielefeld - Mikroalgen als Bioenergie-Lieferanten stehen zurzeit als beste Energie-Alternativen im Fokus des Interesses. Experte auf diesem Gebiet ist Professor Olaf Kruse aus Bielefeld.

Seit Jahren beschäftigt sich der Algenforscher mit der Entwicklung von grüner Energie. Das Centrum für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld gehört deutschlandweit zu den führenden Instituten in der Algenbiotechnologie.

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Kein Wunder, dass im September mehr als 100 renommierte Forscher und Industrievertreter aus 16 Ländern nach Bielefeld kamen, um auf der internationalen Tagung „Nutzung von Sonnenlicht zur Bioenergieerzeugung mit Mikroorganismen“ über die aktuellen Forschungsergebnisse zu diskutieren. Gemeinsam mit der European Science Foundation (ESF) aus Brüssel hatte das CeBiTec den viertägigen Kongress organisiert.

Im Labor von Olaf Kruse blubbern Bläschen durch die hellgrüne Flüssigkeit in einem etwa ein Meter hohen Reaktor. 20 Liter Algenkultur wachsen darin. Weitere Zutaten sind Wasser, Licht, Kohlendioxid (CO2) und Mineralien. Dutzende Halogenstrahler beleuchten die hochkonzentrierte Algenflüssigkeit. „Mithilfe von Licht und CO2 vermehren sich die einzelligen Algen über die Photosynthese“, erklärt Kruse. „Einige Abermillionen Einzeller verdoppeln sich alle sechs bis acht Stunden – Algen wachsen bei einer idealen Raumtemperatur von 22 bis 25 Grad Celsius schnell und effizient.“ Die gewonnene Biomasse wird in Treibstoffe in Form von Biodiesel, Biogas oder Wasserstoff umgewandelt.

Olaf Kruse leitet den Lehrstuhl Algenbiotechnologie und Bioenergie, der 2009 gemeinsam von der Stiftung der Stadtwerke Bielefeld und der Universität Bielefeld neu eingerichtet wurde. Kruse und seine Arbeitsgruppe forschen sowohl mit Süßwasser- als auch mit Salzwasseralgen. Die meisten Mikroorganismen kämen zwar aus Stammsammlungen – zum Beispiel aus den Subtropen – aber Kruse sucht auch neue Algen in der lokalen Umgebung aus Bielefelder Teichen. Die Bielefelder arbeiten auf dem Gebiet der Gentechnologie mit dem Laborstamm Chlamydomonas. Ebenso widmen sie sich der Wachstumsoptimierung von Mikroalgen.

Gegenüber Pflanzen wie Mais, Raps und Zuckerrübe könne aus Mikroalgen die fünf- bis zehnfache Menge pro Flächeneinheit im Jahr an Biomasse gewonnen werden, so Kruse. Weiterer Vorteil: Mikroalgen verbrauchen keine wertvollen Ackerflächen und stehen somit nicht in direkter Konkurrenz zur Nahrungsmittelkette. Kruse: „Um Erdöl mit Energie aus Pflanzen zu ersetzen, würden die vorhandenen Ackerflächen auf der Welt ohnehin nicht ausreichen.“ Ein weiterer ökologischer Pluspunkt liegt in der CO2-neutralen Energiegewinnung aus Mikroalgen, weshalb die Einzeller als Ersatz für fossile Energiequellen dienen könnten. Allerdings sind die Produktionskosten momentan noch immens hoch. „Die Entwicklung der Reaktoren steckt noch in den Kinderschuhen – wir müssen uns mit der Produktion noch gedulden, es gibt erst wenige größere Anlagen“, so der 50-Jährige.

Das Team von Olaf Kruse arbeitet derzeit in enger Kooperation mit Ingenieuren der Universität Karlsruhe und Experten der University of Queensland in Australien, um die Wirtschaftlichkeit der Bioenergiegewinnung aus Algen voran zu treiben. Bei dem Projekt „Solar-Biofuels-Research“ sind auch drei Konzerne involviert: Siemens AG (Deutschland), NESTE-OIL (Finnland) und der Anlagenbauer KBR (USA). Nach dem Projektstart im Sommer 2011 soll im Frühjahr 2012 eine Testanlage mit offenen und geschlossenen Reaktorsystemen eröffnet werden. „In Queensland haben wir bei 20 bis 30 Grad Celsius ideale Bedingungen für die Algenzüchtung“, sagt Kruse.

Ob Mikroalgen die Zukunft des Treibstoffs sind, sei allerdings noch zu früh zu sagen. „Wir brauchen alternative Energiequellen und neue Treibstoffe, mit denen wir heizen und uns fortbewegen können, denn die kohlenstoffbasierten Treibstoffe wie Öl, Gas und Kohle gehen zu neige“, so der Biologe. Aufgrund des Wirtschaftswachstums, dem Anstieg der Industrieländer und der steigenden Weltbevölkerung müsste bis spätestens 2025 die Menge an alternativen Treibstoffen immens erhöht werden – unabhängig von den ausgehenden Energiequellen, so Kruses Prognose. Der Biologe rechnet damit, dass in den nächsten fünf bis zehn Jahren die Technik soweit ist, dass Algenproduktionsanlagen Treibstoffe für vorhandene Motoren und Heizsysteme herstellen können. Testweise tanken schon jetzt erste Autos, Schiffe und Flugzeuge den Algensprit. Längerfristiges Ziel sei es aber, mit Hilfe der Synthetischen Biologie neue innovative Treibstoffe mit hoher Effizienz zu entwickeln, so Kruse. Dann würde die Mikroalge nicht über die Zwischenstufe „Biomasse“ Treibstoffe herstellen, sondern würde direkt selbst zum Energie-Produzenten werden.

Zur Person
Olaf Kruse hat an der Universität Bielefeld Biologie studiert und 1994 promoviert. Als Post-Doktorand hat er am Imperial College in London drei Jahre mit Mikroalgen geforscht. Seine neu entdeckte Leidenschaft hat er 1997 mit nach Bielefeld genommen. 2001 folgte die Habilitation auf dem Gebiet der Algenforschung. Heute leitet der gebürtige Bielefelder den 2009 von der Stiftung der Stadtwerke Bielefeld und Universität Bielefeld neu eingerichteten Lehrstuhl Algenbiotechnologie und Bioenergie an der Fakultät Biologie der Universität Bielefeld.

Außerdem ist der 50-Jährige Co-Direktor des internationalen „Solar Biofuels“-Konsortiums, bestehend aus Forschungseinrichtungen in Australien, Großbritannien und Deutschland. Er ist Koordinator des regionalen Konsortiums „Bioenergie OWL“ (Stadtwerke Bielefeld, Firma Biogas Nord AG, Fachhochschule Bielefeld und Universität Bielefeld mit dem CeBiTec), Koordinator eines Forschungsprojektes des Bundesministeriums für Bildung und Forschung auf dem Gebiet H2 aus Mikroalgen, und Forschungspartner in zahlreichen nationalen und EU-Forschungsprojekten.