Mikroalgen gelten als Hoffnungsträger der Bioökonomie. Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser genügen den Winzlingen, um in kurzer Zeit enorme Mengen an Biomasse zu produzieren, die sowohl stofflich als auch energetisch genutzt werden kann. Dabei binden Mikroalgen nicht nur große Mengen Kohlendioxid. Da sie auch Schadstoffe aufnehmen können, haben sich Mikroalgen als Abwasserreiniger bewährt. Genau dieses Potenzial machen sich Forschende im Projekt „ERA3 II - Effiziente Ressourcenverwertung in Abwässern der Abfallwirtschaft durch Algenkulturen“ zunutze.

Deponiesickerwasser mit Mikroalgen reinigen

„Allein in Nordrhein-Westfalen gibt es 428 Deponien, auf denen jährlich etwa sechs Millionen Kubikmeter Deponiesickerwasser anfallen“, erklärt Projektleiterin Miriam Sartor vom :metabolon Institute der Technischen Hochschule Köln. „Dabei handelt es sich um Niederschlag, der durch die Deponie sickert und dabei große Mengen an umweltschädlichen Stoffen wie Ammonium aufnehmen kann.“ Im Projekt geht es darum, diese Schadstoffe aus Deponiesickerwasser in den kommunalen Klärwerken zu filtern.

Pilotanlage nimmt Betrieb auf

In der ersten Projektphase konnte das Team bereits zeigen, dass sich Mikroalgen nicht nur in stark verdünnten, sondern auch in hoch belasteten Abwässern kultivieren lassen. In der jetzt gestarteten zweiten Phase wollen die Forschenden nun die Wirksamkeit der Algenkultivierung als ergänzendes Verfahren zur Abwasserreinigung in einer Pilotanlage testen. Dabei verfolgt das Team einen völlig neuen Ansatz. Bei der Kultivierung von Mikroalgen im industriellen Maßstab bewegen sich die Algen normalerweise freischwebend in einer Nährlösung oder eben im Abwasser. Diese sogenannte suspensionsbasierte Kultivierung sei zwar kostengünstig, aber durch das meist trübe Deponiesickerwasser eingeschränkt, da die im Abwasser schwimmenden Algen nicht genügend Sonnenlicht abbekommen, schreiben die Forschenden.

Algenkultivierung im Biofilm getestet

Im Projekt werden die Mikroalgen deshalb in sogenannten biofilmbasierten Kultivierungssystemen gezüchtet, in denen sich die Algenstämme an einer Oberfläche festsetzen und wachsen können. Der Vorteil: Da sich die Biofilme sowohl über als auch unter der Wasseroberfläche ansiedeln, ergeben sich neue Möglichkeiten der Anlagenplanung, die Biomasse wird auf natürliche Weise konzentriert, was die Ernte und Weiterverarbeitung erleichtert. Den Forschenden zufolge sind die Algenkulturen zudem resistenter gegenüber Stressfaktoren in extremen Lebensräumen wie belastetem Deponiesickerwasser, da sie sich in den Biofilmen besser gegenüber ihrer Umwelt abgrenzen können.

In der Pilotanlage wird zunächst getestet, wie die Algenkultivierung in einem Biofilm im Deponiesickerwasser funktioniert. Anschließend wird das Verfahren hinsichtlich Nährstoffabbau, Stoffwechselaktivitäten, Biomasseproduktion und -verwertung sowie Betriebskosten überwacht und optimiert. „Am Ende des Projekts wollen wir fundierte Erkenntnisse darüber erhalten, ob und wie eine großtechnische Umsetzung ökologisch sinnvoll, effektiv und wirtschaftlich realisierbar ist“, sagt Projektleiterin Sartor. Das Vorhaben läuft bis 2025 und wird vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) über einen Zeitraum von zwei Jahren mit 160.000 Euro gefördert.

bb