Eine Einheit Seetang enthält mehr potenzielles Ethanol als Mais oder Rutengras. Eine neue Technologie trägt dazu bei, die Verwendung von Meeresalgen für Biokraftstoffe in großem Maßstab zu fördern.
Im Januar 2012 veröffentlichten Wissenschaftler in Berkeley, Kalifornien, in der Zeitschrift Wissenschaft Die Ergebnisse einer von ihnen entwickelten Methode zur Erzeugung von Biokraftstoff aus Meeresalgen. Sie sagen, dass diese Methode Algen zu einem Wettbewerber für die Versorgung der Welt mit „echter erneuerbarer Biomasse“ macht.
Adam Wargacki und Kollegen vom Bio Architecture Lab, dessen Website hier zu finden ist, haben einen neuen Stamm von E. coli-Bakterien gentechnisch verändert, der sich von den in Braunalgen enthaltenen Zuckern ernähren und die Zucker in Ethanol umwandeln kann. Vor diesem Durchbruch wurde Seetang, obwohl er schnell wächst, nicht als Biokraftstoff verwendet, da nur wenige Organismen den Zucker verbrauchen können, den Seetang produziert. Und die Ethanolproduktion erfordert den Verbrauch von Zucker. Um Biokraftstoff herzustellen, muss Zucker an Bakterien verfüttert werden, die den Zucker in Ethanol umwandeln.
Brauner Seetang wächst unter Wasser auf einer der chilenischen Aquafarmen von BAL. Bildnachweis: Bio Architecture Lab
Viele glauben, dass die Verwendung von Seetang für die Herstellung von Biokraftstoffen vielversprechend ist. Die Verwendung von Seetang für Biokraftstoffe überwindet die Landnutzung und die energetischen Einschränkungen der derzeitigen Biokraftstoffproduktion. Wenn Mais zur Herstellung von Ethanol verwendet wird, kommt es zu Diskussionen über die Nutzung von Nahrungsmitteln im Vergleich zur Nutzung von Kraftstoff auf dem Land. Das Kultivieren einer Brennstoffquelle im Ozean umgeht diese Debatte. Darüber hinaus besteht beim Anbau von Seetang kein Bedarf an Süßwasserressourcen.
Neben der Umgehung ethischer Fragen zur Landnutzung enthält Seetang auch Nr Lignin. Lignin ist eines der am häufigsten vorkommenden organischen Moleküle auf der Erde. Dieses Molekül ist ein komplexes Netzwerk von Kohlenstoffatomen, die Pflanzen in ihren Zellwänden aufbauen, um den Pflanzen Struktur und Unterstützung zu verleihen. Der zusätzliche Vorteil von Lignin gegenüber Pflanzen besteht darin, dass es, obwohl es ein großes Molekül ist, sehr wenig Energie enthält. Die Komplexität und die niedrige Energie des Lignins bedeuten, dass nicht viele Organismen es verdauen können. Daher wirkt Lignin abschreckend auf Organismen, die Pflanzen essen wollen. Starke Holzstrukturen, die mit Lignin gefüllt sind, können von Bakterien oder Pilzen nur schwer infiltriert werden und verbrauchen den Überfluss an Energie, der in der Biomasse von Pflanzen enthalten ist.
Da es kein Lignin enthält, steht mehr Algenbiomasse für die Herstellung von Ethanol zur Verfügung. Daher enthält jede Einheit Seetang mehr potenzielles Ethanol als Mais oder Rutengras.
Die Forscher diskutierten ihre Forschungsergebnisse in der Science-Ausgabe vom 20. Januar 2012.
Die primäre Zuckerform in diesen Algen wird jedoch genannt Alginat. Leider war keine Bakterienart bekannt, die Alginat in Ethanol umwandeln könnte. Im Gegensatz zu energiearmem Lignin enthält Alginat jedoch die Energie, die zur Herstellung von Ethanol erforderlich ist.
Im Januar 2012 gaben BAL-Wissenschaftler bekannt, dass sie ein genetisch verändertes Bakterium geschaffen haben, das über die richtige Zellmaschinerie verfügt, um Alginat in Ethanol umzuwandeln. Das Ethanol wird in einem ähnlichen Prozess wie bei der Herstellung von Bier hergestellt. Die Alginatzucker werden den Bakterien in einer Umgebung ohne Sauerstoff zugeführt. Wenn Sauerstoff vorhanden wäre, würden Bakterien den Zucker in Kohlendioxid umwandeln, genau wie Menschen es tun, wenn wir essen.
In Abwesenheit von Sauerstoff fermentieren Bakterien den Zucker und produzieren stattdessen Ethanol.
Was heißt das? Das bedeutet, dass die Wissenschaftler des Bio Architecture Lab eine neue Ethanolquelle zur Verfügung gestellt haben - Seetang -, der mehr Treibstoff als Pflanzen mit Lignin produziert und keine Umwandlung von Land außerhalb der Nahrungsmittelproduktion erfordert.
Seetang ist eine Form von Algen, und es werden auch andere Versuche unternommen, Algen zur Herstellung von Ethanol zu verwenden. Bild über rechargenews.com
Seetang ist eine Form von Algen, und es werden auch andere Versuche unternommen, Algen zur Herstellung von Treibstoff zu verwenden. Im Gegensatz zu Wissenschaftlern der BAL konzentrieren sich andere Forscher auf die Verwendung Mikroalgen - das sind mikroskopisch kleine Algen, die sowohl in Süßwasser- als auch in Meeressystemen vorkommen. Mikroalgen wandeln Sonnenlicht oder Zucker in ihren Zellen in Öl um. Diese Öle ähneln anderen üblichen pflanzlichen Ölen wie Soja oder Raps und können dann zu Kraftstoffen wie Biodiesel, grünem Diesel und Düsentreibstoff raffiniert werden.
Wenn diese ölreichen Algen im Licht gezüchtet werden, bieten sie einen einstufigen Weg zu erneuerbaren Kraftstoffen für den Transport (d. H. Sonnenlicht wird direkt in Öl umgewandelt). Einige Mikroalgen können jedoch auch in dunklen Tanks gezüchtet und mit Zucker gefüttert werden, genau wie der von BAL hergestellte E. coli oder häufiger Hefe. Dann muss man sich fragen, ob man bei einer festgelegten Zuckermenge lieber Hefe oder E. coli mit Zucker füttert und Ethanol herstellt - oder Algen, die Öl herstellen? Letztendlich muss eine sorgfältige Untersuchung der Effizienz dieser Prozesse und der verschiedenen erforderlichen Energieeinträge durchgeführt werden. Beispielsweise erfordert die Produktion von Mikroalgenöl eine energieintensive Belüftung der Algen; Die Gewinnung des Ethanolprodukts aus der Fermentation erfordert jedoch möglicherweise mehr Energie als für die Ölverarbeitung. Die Herausforderung für beide Ansätze besteht darin, mehr Energie aus den Algen zu gewinnen, als zum Züchten der Algen und zum Extrahieren des Brennstoffs verwendet wird.
Brauner Seetang. Bild über Universität von Karachi, Pakistan
Fazit: Adam Wargacki und Kollegen vom Bio Architecture Lab in Berkeley, Kalifornien, haben einen neuen Stamm von E. coli-Bakterien gentechnisch verändert, der sich von dem Zucker in Braunalgen ernähren und den Zucker in Ethanol umwandeln kann. Sie sagen, diese Methode macht Algen zu einem „Konkurrenten“ für die Versorgung der Welt mit „echter erneuerbarer Biomasse“. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Zeitschrift Wissenschaft im Januar 2012.