Genetisch manipulierte Algen als Brennstoff

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Algen sind Organismen, die in Gewässer eindringen und dort fast alle Fische töten können. Viele Menschen empfinden sie als Belästigung und Umweltbedrohung. Biotech-Unternehmen sehen die Organismen jedoch als lukrative Ressource.

Algen wachsen mit unglaublichen Raten. Einige können ihre Bevölkerung zweimal täglich verdoppeln, indem sie sich von etwas Kohlendioxid, Sonnenlicht und Nährstoffen ernähren. Während dieses Prozesses können Algen Öl produzieren, und Wissenschaftler tun alles, um daraus Nutzen zu ziehen: Sie manipulieren genetisch Algen, füttern sie mit Zucker und Schornsteinemissionen, züchten sie in rennstreckenförmigen Teichen und geschlossenen Plastiktanks und experimentieren mit Stämmen aus exotischen Gegenden.

Ziel ist es, Algen zu effizienten Produzenten von Öl und anderen Produkten zu entwickeln, aus denen Kraftstoffe, Chemikalien und Neutrazeutika hergestellt werden können. Die Technologie ist verfügbar, aber die eigentliche Herausforderung besteht darin, die Produktion wirtschaftlich zu steigern, damit große Mengen kostengünstig verkauft werden können. Das hat noch niemand geschafft, obwohl Dutzende von Unternehmen und Akademikern es versuchen.

Die genetische Manipulation von Algen, einer der heißesten Wege, ist sowohl möglich als auch umstritten. Konstruierte Stämme könnten hocheffizient und auf die Herstellung bestimmter Substanzen zugeschnitten sein. Wie andere gentechnisch veränderte Arten stellen sie jedoch eine Bedrohung für die Umwelt dar, wenn sie nicht enthalten sind.

“Sie könnten ein ganzes Ökosystem zerstören”, sagt David Bayless, ein Forscher an der Ohio University. Aber auch genetisch veränderte Stämme sind durch natürliche Algen gefährdet, und Unternehmen, die mit technischen Algen arbeiten, haben den Anreiz, sie in geschlossenen Tanks aufzubewahren. “Wenn Sie sich die Mühe machen, einen Organismus gentechnisch zu manipulieren, möchten Sie nicht, dass ein konkurrierender Stamm reinkommt und die Kontrolle übernimmt”, sagt Bayless. “Ich sehe also keine andere Option als geschlossene Systeme.”

Anastasios Melis, Biologe an der University of California in Berkeley, arbeitet genetisch an grünen Mikroalgen, um ihre Fähigkeit zur Produktion von Wasserstoff, einer potenziellen Kraftstoffquelle, zu verbessern. Bei der Photosynthese wandeln Mikroalgen das Sonnenlicht auf natürliche Weise in eine geringe Menge Wasserstoff um. Die oberste Algenschicht absorbiert jedoch häufig die gesamte Sonne, lässt die unteren Schichten im Dunkeln und begrenzt die Wasserstoffproduktion. Melis und seine Kollegen entwerfen Algen, die weniger Sonnenlicht absorbieren, damit mehr Licht in die tieferen Schichten eindringt.

Natürlich können Sie mit Biotech-Werkzeugen ein System entwerfen, bei dem kein Sonnenschein erforderlich ist.SolazymeIn South San Francisco werden mithilfe von synthetischer Biologie und Gentechnik Algen entwickelt, die sich eher von Zucker als von der Sonne ernähren und durch Fermentation Öle produzieren. Das Unternehmen testet auch einzigartige natürliche Stämme aus Torfmooren in Irland und Sümpfen in Malaysia.

“Man kann eine Menge Öl herstellen, um einen Algenzucker zu füttern, aber dieser Zucker ist teuer”, sagt Bayless. “Kraftstoff muss viel teurer werden, damit er wettbewerbsfähig ist”, sagt er. Solazyme plant, seine Ölprodukte zunächst an Kosmetik- und Neutrazeutikaunternehmen zu vermarkten, die mehr für Spezialöle bezahlen.

Algen können auch Vorläufer für benzin- und dieselähnliche Kraftstoffe produzieren. Das Produkt mit der Bezeichnung „grünes Rohöl“ ist chemisch identisch mit Molekülen in normalem altem Rohöl und kann zu Benzin mit hoher Oktanzahl raffiniert werden.SaphirenergieIn Sonoma, Kalifornien, werden Algen mit dieser Fähigkeit entwickelt, und Experten haben angedeutet, dass einige ihrer Organismen gentechnisch verändert sind – Informationen, die das Unternehmen noch nicht öffentlich bestätigt hat.

Ein weitaus billigerer Weg zur Herstellung von Brennstoffprodukten aus Algen ist der Anbau natürlicher Stämme – ohne genetische Veränderung. In Hawaii ansässigHR Biopetroleumim Juli gab eine Zusammenarbeit mit zwei örtlichen Versorgungsunternehmen bekannt, um einen Algen-Biodiesel-Betrieb aufzubauen. Ein Teil der Kohlendioxidemissionen der Kraftwerke wird erfasst und natürlichen Mikroalgenstämmen zugeführt, die in geschlossenen Behältern und offenen Teichen wachsen, sagt Ed Shonsey, CEO von HR Biopetroleum. Mit dem Kick mit Kohlensäure wachsen die Algen so schnell, dass das Unternehmen alle 24 Stunden die Teiche entwässert und das Öl extrahiert.

Ein Raffinerieunternehmen wird das Öl in Biodiesel umwandeln, und die Versorgungsunternehmen werden wahrscheinlich den Kraftstoff kaufen, um ihre Anlagen mit Strom zu versorgen, sagt Shonsey. “Hoffentlich werden die Strompreise für die Anwohner gesenkt”, sagt er. Das System wird voraussichtlich 2011 laufen.

GreenFuel Technologieshat sein Algensystem auf Emissionen aus Anlagen zur Verbrennung fossiler Brennstoffe in Arizona, Kansas und Louisiana getestet. Das Unternehmen wählt natürliche Mikroalgenstämme aus, die für die Zusammensetzung der Emissionen geeignet sind, und kultiviert sie in geschlossenen Systemen, den so genannten Photobioreaktoren. Die Lipide oder das Öl der Algen können in Biodiesel umgewandelt werden, die Kohlenhydrate in Ethanol und die Proteine ​​in Tierfutter.

Es kann schwierig sein, Versorgungsunternehmen mit genügend angrenzendem Land für Algenfarmen zu finden. Noch härter ist es, die Versorgungsunternehmen davon zu überzeugen, bei solchen Projekten zusammenzuarbeiten. Kraftwerke stören ihren Betrieb nicht gern, sagt Ron Putt, Forscher an der Auburn University in Alabama. “Versorgungsunternehmen, die sagen:” Hier, nimm unsere Rauchgase “, gibt es nur wenige”, sagt er.

Da es auf der Welt bereits so viele unerwünschte Algen gibt, werden manche Menschen etwas unruhig, wenn sie mehr wachsen. Nitrate aus landwirtschaftlichen Düngemitteln sickern in Gewässer und verursachen Algenblüten, die Sauerstoff aus dem Wasser ersticken und Pflanzen und Tiere töten. Fast jede Woche melden örtliche Beamte neuen Befall. Im vergangenen Monat berichteten Beamte beispielsweise über Invasionen im Potamac River in Maryland, in Glady Fork in Virginia und im Yuba River in Kalifornien.

Eine Lösung besteht darin, ‘lästige’ Algen zu sammeln und in nützliche Produkte umzuwandeln. Sitz in SeattleBlaue Marmorenergieim August erhielt er vom Washington State Department of Ecology den Auftrag, Wildalgen rund um den Puget Sound zu sammeln. Blue Marble arbeitet an einer Technik, die Wildalgen in ein erdgasähnliches Produkt und dann in grünes Rohöl umwandelt. Das Unternehmen experimentiert auch mit dem Anbau von Algen im Abwasser von Kläranlagen – einer billigen Nährstoffquelle.

Seit den 1970er Jahren beschäftigen sich Forscher intensiv mit Algenbrennstoffen, und noch immer produziert niemand diese kostengünstig. Im Jahr 1996 wurde ein vom National Renewable Energy Lab durchgeführtes Bundesprogramm für Algen eingestellt, hauptsächlich weil die Rohölpreise zu wettbewerbsfähig waren. Das Labor hat das Programm letztes Jahr wiedereröffnet. Jetzt, wo der Ölpreis 100 USD pro Barrel überschritten hat, wird es diesmal vielleicht anders sein.

Geschichte von Emily Waltz. Dieser Artikel erschien ursprünglich in "Viel" im September 2008.

Copyright Environ Press 2008

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