NASA will schwimmende Algenfarmen starten



Nächste Woche wird die NASA einige ihrer neuesten Technologien vorstellen: ein System zum Züchten von Algen in schwimmenden Plastiktüten. Das System ist das Ergebnis eines zweijährigen Projekts im Wert von 10 Millionen US-Dollar, in dem untersucht wurde, ob die Algen zur Herstellung von Biokraftstoffen, einschließlich Düsentreibstoff, verwendet werden könnten.

Das System wurde entwickelt, um die Kosten für die Kraftstoffherstellung aus Algen zu senken, indem Algenfarmen in der Nähe von Abwasseranlagen aufgestellt werden können, die eine große Nährstoffquelle bieten.



Aber die Umsetzung kann sich als schwierig erweisen. Zum einen wird viel Plastik benötigt. In einem möglichen Aufbau würden fünf Quadratkilometer Plastiktüten verwendet, um 2,4 Millionen Gallonen Algenöl pro Jahr zu produzieren – ein Tropfen auf den heißen Stein im Vergleich zu den 800 Millionen Gallonen Öl, die die USA täglich verbrauchen. Und die Taschen müssen wahrscheinlich jedes Jahr ersetzt werden.



Der Aufbau wurde in vier neun Meter langen Plastiktüten in einer Kläranlage in der Nähe von San Francisco getestet. Die Forscher zeigten, dass sie genug Algen anbauen können, um fast 2.000 Gallonen Treibstoff pro Hektar und Jahr zu produzieren – wenn das Wetter mitspielt. Wenn also ein kommerzielles System gebaut wird, muss es möglicherweise an einem wärmeren und sonnigeren Ort sein.

Der leitende Forscher Jonathan Trent arbeitet normalerweise an Lebenserhaltungssystemen für die Raumfahrt. Diese Systeme beinhalten das Recycling menschlicher Abfälle, ebenso wie die Algenbrennstofftechnologie.

Trent plant, das bei der Abwasserbehandlung anfallende Abwasser in Säcke aus gewöhnlichem Polyethylen zu pumpen. Das Abwasser ist ein guter Dünger und liefert Nährstoffe wie Ammoniak und Phosphate. Außerdem plant er, Kohlendioxid aus Kraftwerken in das System zu pumpen, um das Algenwachstum zu unterstützen. San Francisco produziert genug Abwasser, um eine schwimmende Algenfarm mit einer Fläche von 1.200 Hektar zu ernähren, sagt er.



Das Setup soll einige der Schwierigkeiten bei der Herstellung billiger Kraftstoffe aus Algen lösen. Algen brauchen Dünger, um schnell zu wachsen, und Abwasser ist eine ausgezeichnete Quelle dafür. Aber große Abwasserquellen – große Städte – haben nicht den Platz, der für die künstlichen Teiche benötigt wird, in denen normalerweise Algen gezüchtet werden. Das Wasser in Gebiete zu pumpen, in denen Land billig und reichlich vorhanden ist, ist teuer und energieintensiv. Durchsichtige Behälter, sogenannte Photobioreaktoren, benötigen zwar weniger Platz, aber auch diese sind teuer.

Vor einigen Jahren fragte sich Trent, ob schwimmende Plastiktüten als relativ billige Bioreaktoren dienen könnten. Sie brauchen nicht so viel Unterstützung wie landgestützte – zumindest wenn sie in geschützten Buchten schwimmen. Und sie lösen ein weiteres großes Problem mit konventionellen Bioreaktoren, die durch das Sitzen in der Sonne zu heiß werden und dadurch teure Kühlsysteme benötigen. In Trents Plastiktütensystem hilft das umgebende Wasser, die Tüten kühl zu halten.

Aber während es einige Probleme lösen kann – und es ist alles andere als klar, dass die Beutel Teichen oder anderen Photobioreaktoren überlegen sein werden –, schafft das System andere. Trent räumt beispielsweise ein, dass es eine enorme Menge an Plastik zu entsorgen geben wird. Der Kunststoff könnte recycelt werden, obwohl das Entfernen der Algen schwierig sein kann. Eine bessere Option könnte die Wiederverwendung sein, schlägt er vor. Es könnte zum Beispiel verwendet werden, um das schwarze Plastik zu ersetzen, mit dem viele Farmer in Kalifornien ihre Felder bedecken, um Unkraut und Verdunstung zu reduzieren.



Der Ansatz wird mit mehreren anderen Herausforderungen konfrontiert. Das Arbeiten in korrosiven Salzwasserumgebungen ist sehr schwierig. Und es ist nicht klar, wie gut die Taschen Stürme überstehen würden.

Wenn die Säcke brechen, wäre das Abwasser, das normalerweise von Kläranlagen direkt in die Bucht geleitet wird, kein Problem. Und die Algen, die sie verwenden würden, würden im Salzwasser sterben, so dass das Ökosystem der Bucht wenig bedroht ist, sagt Trent. Es ist jedoch schwer vorherzusagen, wie teuer es wäre, durch Stürme beschädigte oder mit konkurrierenden Mikroben infizierte Beutel zu ersetzen.

Die Forscher wissen auch nicht, wie viel das System im großen Stil kosten wird. Diesen Monat starteten sie eine detaillierte Wirtschaftsanalyse basierend auf ihren bisherigen Ergebnissen. Das Projekt erhielt außerdem 800.000 US-Dollar von der California Energy Commission.



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