Tour 2: Der Alge als Rohstoffquelle auf der Spur

Die Bioökonomie zielt darauf ab, fossile und mineralische Rohstoffe durch umweltschonende Alternativen zu ersetzen. Grundlage hierfür liefern dabei biologische Ressourcen wie Pflanzen, Tiere oder Mikroorganismen. Die Bioökonomie wendet hierzu gezielt das Wissen über biologische Mechanismen an. Dies ermöglicht völlig neuartige Verfahren.

Damit werden die Grundlagen für einen Wandel hin zu nachhaltigeren Formen von Produktionen und Konsum geschaffen.

Von Verpackungsmaterial und Kosmetik Produkten auf Basis von Pflanzenfasern, über schadstoffvernichtende Mikroorganismen und Kerosinersatz aus Algen – begleiten Sie uns in die spannende Welt der Bioökonomie!

Alge ist ein loser Begriff, der sauerstoffproduzierende, photosynthetische Organismen beschreibt, die keine embryophytischen Landpflanzen, Pilze und Flechten sind. Sie leben nicht immer im Wasser, sondern können auch an Land, im Schnee und in sehr extremen Umgebungen wie heißen Quellen und Wüsten leben. Im Gegensatz zu Pflanzen haben Algen keine differenzierten Gewebe wie Wurzeln, Stängel und Blätter. Das bedeutet, dass Algen Nährstoffe direkt in ihre Zellen aufnehmen und nicht wie Pflanzen mit Wurzeln aus dem Boden. Algen haben auch viel mehr Arten von Pigmenten als Landpflanzen, da sie oft unter Wasser leben und nicht alle Farben des Sonnenlichts tief ins Wasser eindringen können. Daher haben Algen, die in verschiedenen Tiefen leben, spezialisierte Pigmente, um verschiedene Farben des Sonnenlichts zu absorbieren. Deshalb können Algen auch eine Quelle für natürliche Lebensmittelfarben sein, um künstliche Lebensmittelfarben zu ersetzen.

Algen lassen sich auf Basis ihrer Größenunterschiede in zwei große Gruppen aufteilen. Die Mikroalgen sind mikroskopisch klein wohingegen die Makroalgen vergleichsweise groß sind. Sie können bis zu 60 Meter groß werden.

Algen sind mit ihren vielfältigen nützlichen Eigenschaften einer der großen Hoffnungsträger der Wissenschaft im Rahmen des Klimaschutzes.

So sind maritime Algen neben dem tropischen Regenwald die zweite „grüne Lunge“ unseres Planeten. Die kleinen Lebewesen binden fast 50% des atmosphärischen Sauerstoffes durch oxygene Photosynthese und setzen somit einen Großteil des klimaschädlichen Kohlenstoffdioxids (CO2) um. Wie auch die Bäume und Pflanzen nehmen die Algen CO2 auf und speichern es als Biomasse. Solange diese nicht verarbeitet wird, speichern sie also das CO2. Ob man CO2 sogar auf einer geologischen Zeitskala speichern könnte, indem man es in den Algen gebunden in die Tiefsee transportiert, wird noch untersucht.

Algen spielen für die Gesundheit der marinen Ökosysteme eine entscheidende Rolle-  sie filtern das CO2 heraus und binden Schwermetalle und andere Giftstoffe aus dem Wasser. Da sie in der Lage sind giftige Substanzen zu verstoffwechseln, werden sie bereits für den Einsatz als Luftfilter beispielsweise an befahrenen Straßen hoch gehandelt. Oder sie werden eingesetzt um in der Landwirtschaft anfallenden Ammoniak zu absorbieren und ein Entweichen in die Atmosphäre zu verhindern.

Züchtet man Algen im Meer oder in der Aquakultur?

Makroalgen sind bisher seltener in der Aquakultur zu finden. Meist werden sie eher direkt im Meer gezüchtet bzw. als direkte Ernte von Wild-Algen produziert. Die Makroalgen-Aquakultur-Industrie wächst allerdings schnell, und oft findet zumindest ein Teil des Anbauprozesses in Aquakulturen an Land statt. Zum Beispiel wird die essbare Alge Nori im Meer gezüchtet, aber eine Phase des Lebenszyklus wird auf Austernschalen in Aquakultur kultiviert. Auch in der Nordsee könnten Makroalgen gezüchtet und geerntet werden. Doch das verträgt sich schlecht mit dem Tourismus und erst recht mit dem Schiffsverkehr an den Küsten. Auch ist fraglich, ob solche Algen als Rohstoff den hohen Qualitätsanforderungen, beispielsweise für die Anwendung an eine Lebensmittelverpackung, entsprechen könnten.

Mikroalgen werden zur Anzucht aus den natürlichen Lebensräumen isoliert und im Labor kultiviert.

Für die Kultur der Mikroalgen in größeren, technisch verwertbaren Mengen kommen sowohl offene Becken als auch geschlossene Reaktoren zum Einsatz. Mikroalgen wachsen in einem wässrigen Medium, das mineralische Nährstoffe enthält.

Algen werden auch bei der Herstellung von Kosmetika immer beliebter. Man findet sie in Shampoos über Cremes bis Seifen. Auch als vitalisierende Gesichtsmaske sind sie ein gewohntes Bild in den Wellness-oasen. Sie können die Haut beleben, sie entschlacken oder sogar straffen, haben eine feuchtigkeitsspendende Wirkung und nebenbei liefern sie noch einen natürlichen UV-Schutz. Der wirksame Lichtschutz schirmt die Haut vor schädlichen Sonnenstrahlen ab und zwar ohne dabei die Produktion von Vitamin D zu behindern.

Algen nehmen die Nährstoffe und das Wasser nicht durch Wurzeln auf, sondern über ihre gesamte Oberfläche direkt aus dem Meerwasser, womit sie sie in sehr hohen Konzentrationen speichern können.

Ein Kilogramm frischer Algen kann Meereswirkstoffe aus rund 10.000 bis 100.000 Litern Meerwasser enthalten. Verglichen mit anderen Pflanzen können Meeresalgen tausend Mal mehr Jod, hundert Mal mehr Kalzium und zehn Mal mehr Magnesium und Kupfer speichern.

Neben der Kosmetikindustrie machen ihre einzigartigen Zusammensetzungen die Algen auch für die Medizin äußerst vielversprechend.

Algen sind als Lieferant von Rohstoffen für die Synthetisierung von Biotreibstoff, Biowasserstoff oder Bioethanol einer der Hoffnungsträger der Wissenschaft.

Einer der Hauptgründe dafür ist, dass Algen schnell wachsen ohne dabei große Ansprüche zu haben.

Sie produzieren außerdem in etwa 30-mal mehr Öl als Raps oder Mais womit sie als Lieferant für Biosprit bestens geeignet wären. Außerdem könnten in Glasröhren gezüchtete Algen beispielsweise an Häuserwänden ebenfalls zur Energie-Erzeugung genutzt werden. Wie wir es von Solaranlagen kennen wandeln sie die Sonneneinstrahlung in Wärme um. Diese und andere Anwendungsgebiete werden zur Zeit intensiv erforscht, da die aktuellen Verfahren leider zu teuer und ineffizient sind und auch die richtigen Orte für die Anzucht der Algen noch gefunden werden müssen.

Algen gelten durch ihren hohen Protein und Vitamingehalt als sehr gesund. Insbesondere Mikroalgen werden als neues Superfood pur für den Verzehr verkauft oder bilden die Grundlage für Proteine, Vitamine und gesunde ungesättigte Fettsäuren.

Auch Makroalgen können Anwendung in der Lebensmittelindustrie finden.

Die bekannteste Makroalge hierzulande ist vermutlich Nori. Diese Rotalge ist in Europa besonders dank der steigenden Popularität von Sushi (Nori-Blätter) bekannt. In Form von Flocken wird die Nori-Alge aber auch gern zum Würzen von Fisch- und Gemüsesuppen verwendet.

Rote Makroalgen liefern auch Carrageen, welches viele als Verdickungsmittel zum Beispiel in Milchprodukten wie Joghurt oder Eis kennen. Außerdem liefern sie Agar, ein bei Vegetariern beliebtes Geliermittel, als pflanzliche Alternative zu Gelatine.

Braunalgen dienen in Suppen und Soßen als Geschmacksverstärker. Außerdem kann man daraus Alginat herstellen, welches auch als Verdickungs- und Geliermittel beispielsweise in Tiefkühlprodukten zur Anwendung kommt, aber auch in Gesichts- und Körpercremes oder als Gel gegen Sodbrennen verwendet werden kann.