Algenforschung

Seit 2009 arbeiten ExxonMobil und Synthetic Genomics gemeinsam an der Erforschung und Entwicklung von algenbasiertem Öl als nachhaltiger, emissionsarmer Alternative zu den herkömmlichen Kraftstoffen für das Verkehrswesen. In 2017 ist es den Unternehmen gelungen, einen modifizierten Algenstamm zu entwickeln, der einen mehr als doppelt so hohen Ölgehalt wie herkömmliche Algen hat, ohne dabei die Wachstumseigenschaften der Algen nennenswert zu beeinträchtigen, was eine der größten Herausforderungen auf dem Weg zur großtechnischen Produktion ist.

Artikel

IN DIESEM ARTIKEL

Algenforschung

Algen: Biokraftstoff der zweiten Generation

Zu Biokraftstoffen der ersten Generation, die aus essbaren Feldfrüchten wie zum Beispiel Mais gewonnen werden, gibt es unter Wissenschaftlern es eine rege Debatte über den Kohlenstoff-„Rucksack". Viele Beiträge in der wissenschaftlichen Literatur legen den Schluss nahe, dass der direkte Ausstoß von Treibhausgasen während des Lebenszyklus niedriger als bei fossilen Brennstoffen ist, indirekte Konsequenzen der Erschließung von Biokraftstoffen der ersten Generation einschließlich einer veränderten Nutzung von Forst- und Agrarflächen jedoch zu einem insgesamt höheren Ausstoß an Treibhausgasen als bei Kraftstoffen auf Erdölbasis führen könnten.

Aus diesem Grund treibt ExxonMobil die Erforschung von Biokraftstoffen der zweiten Generation voran und will herausfinden, wie man sie zukünftig bestmöglich nutzen kann. Biokraftstoffe der zweiten Generation sind als solche definiert, die aus nicht essbaren Feldfrüchten, aus Rückständen von Feldfrüchten oder aus biologisch erzeugtem Gas hergestellt werden und daher das Nahrungsmittelangebot nicht belasten. Beispiele hierfür sind Algen, Maisstengel, Rutenhirse oder Methan, das von Mikroben in Mülldeponien erzeugt wird.

Forschungsdurchbruch in 2017

Mit Hilfe eines neu entwickelten zelltechnischen Verfahrens ist es dem gemeinsamen Forschungsteam von ExxonMobil und SGI gelungen, einen Algenstamm zu modifizieren und den Ölanteil der Algen von 20 auf mehr als 40 Prozent zu erhöhen. Dafür konnten Forscher einen genetischen Schalter ausfindig machen, über den sich beim Algenstamm Nannochloropsis gaditana die Umwandlung von Kohlenstoff in Öl optimal einstellen lässt. Das Team führte eine Machbarkeitsstudie durch und kam zu dem Ergebnis, dass sich die Lipidfraktion des zellularen Kohlenstoffs der Alge im Vergleich zu den Elternpflanzen - bei gleichbleibenden Wachstumseigenschaften - verdoppeln lässt.

Die Vorteile von Biokraftstoffen aus Algen

Gegenüber herkömmlichen Biokraftstoffen haben Biokraftstoffe aus Algen den Vorteil, dass sie in Salzwasser wachsen und auch bei schwierigen Umweltbedingungen gedeihen, ohne Flächen für die Lebensmittelproduktion oder große Mengen an Süßwasser zu beanspruchen. Aus Algen gewonnenes Öl kann möglicherweise auch in normalen Raffinerien zu Kraftstoffen weiterverarbeitet werden, die sich nicht von herkömmlichem Dieselkraftstoff mit hoher Energiedichte unterscheiden. Das Öl lässt sich eventuell auch als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Chemikalien nutzen.

Darüber hinaus kann der Anbau von Algen auch für die Umwelt von Nutzen sein. Algen verbrauchen CO2 und haben im Gegensatz zu herkömmlichen Brennstoffen das Potential, Treibhausgase abzubauen. 2012 veröffentlichten Forscher des MIT, von ExxonMobil und von SGI in der Fachzeitschrift ‚Environmental Science and Technology‘ einen Bericht, der zu dem Schluss gelangte, dass Biokraftstoffe aus Algen, wenn entscheidende Forschungshindernisse überwunden werden, über den gesamten Lebenszyklus rund 50 Prozent weniger Treibhausgase ausstoßen als Kraftstoffe auf Erdölbasis.

Emissionsarmer Kraftstoff

Über den gesamten Lebenszyklus hinweg verursacht Biokraftstoff aus Algen deutlich weniger Treibhausgasemissionen als Kraftstoff auf Erdölbasis.
Emissionsarmer Kraftstoff

Ganzjährige Ernte

Während andere Rohstoffe, Mais beispielsweise, nur einmal im Jahr geerntet werden, ist dies bei Algen anders: hier ist eine ganzjährige und mehrfache Ernte möglich.
Ernte

Hohe Erträge

Jeder Hektar Algen bringt mehr als 2.000 Gallonen Kraftstoff. Zum Vergleich: Palmöl bringt pro Hektar 650 Gallonen (2.460 Liter), Sojabohnenöl kommt auf 50 Gallonen (190 Liter) pro Hektar.
Ertraege

Lebensmittelproduktion

Algen können in Salzwasser wachsen und auch bei schwierigen Umweltbedingungen gedeihen, ohne Flächen für die Lebensmittelproduktion oder große Mengen an Süßwasser zu beanspruchen.
Lebensmittelproduktion

Lebensmittelproduktion

Algen können in Salzwasser wachsen und auch bei schwierigen Umweltbedingungen gedeihen, ohne Flächen für die Lebensmittelproduktion oder große Mengen an Süßwasser zu beanspruchen.
Lebensmittelproduktion

Lebensmittelproduktion

Algen können in Salzwasser wachsen und auch bei schwierigen Umweltbedingungen gedeihen, ohne Flächen für die Lebensmittelproduktion oder große Mengen an Süßwasser zu beanspruchen.
Lebensmittelproduktion

Eintritt in neue Phase in 2018

In 2018 trat das gemeinsame Forschungsprogramm von ExxonMobil und SGI zu Biokraftstoffen aus Algen in eine weitere, entscheidende Phase ein, die dazu beitragen kann, dass bis 2025 die Produktion von 10.000 Barrel Biokraftstoff aus Algen pro Tag technisch realisierbar ist.

Bei einem PKW Kraftstoffverbrauch von 7,3 Liter auf 100 km und einer durchschnittlichen Fahrleistung von 13.400 km pro Jahr (Daten Umwelt-/Kraftfahrtbundesamt) könnten ungefähr 580.000 Autos pro Jahr mit Biokraftstoff aus Algen angetrieben werden. Dies entspräche ca. 1,2 Prozent aller in Deutschland zugelassenen Pkw. Zum Vergleich: Am 1.1.2018 waren in Deutschland knapp 54.000 (0,1%) Elektrofahrzeuge zugelassen.

Statement im Handelsblatt von Florian Barsch  zu ExxonMobils Biokraftstoff-Forschung

In seinem Statement an das Handelsblatt weist Florian Barsch auf die Anstrengungen von ExxonMobil hin, den Energiebedarf möglichst klima- und umweltschonend zu decken und verweist dabei auf die Forschung mit dem Ziel, neue Biokraftstoffe herzustellen. Die Stellungnahme:

„Wir werden in den kommenden Jahrzehnten eine deutlich spürbare Diversifizierung der Antriebsarten im Verkehrssektor erleben. Die Elektromobilität wird dabei eine nicht unbedeutende Säule sein – aber eben nicht die einzige und auch im Gesamtkontext der Mobilität nicht die größte. Als ExxonMobil werden wir unseren Beitrag dafür leisten, diesen Energiebedarf möglichst klima- und umweltschonend zu decken. Daher investieren wir seit Jahren auch in die Erforschung und Entwicklung alternativer flüssiger Kraftstoffe. Jüngstes Beispiel ist die Kooperation von ExxonMobil und der Renewable Energy Group mit Clariant. Gemeinsam erforschen wir die Einsatzmöglichkeiten von Zellulose-Zucker aus landwirtschaftlichen Abfällen und Pflanzenreststoffen zur Herstellung von Biokraftstoffen. Diese Biokraftstoffe können bei der Senkung von Treibhausgas­emissionen eine wichtige Rolle spielen. Außerdem forschen wir seit rund zehn Jahren an einem Biokraftstoff aus Algen. Da die Algen CO2 verbrauchen, stoßen algenbasierte Kraftstoffe über den gesamten Lebenszyklus hinweg deutlich weniger Treibhausgase aus als solche auf Erdölbasis. Darüber hinaus hat der Biokraftstoff aus Algen gegenüber herkömmlichen Biokraftstoffen den Vorteil, dass die Algen in Salzwasser wachsen und auch bei schwierigen Umweltbedingungen gedeihen, ohne Flächen für die Lebensmittelproduktion oder große Mengen an Süßwasser zu beanspruchen. Und Algen bieten einen weiteren großen Vorteil: Das aus ihnen gewonnene Öl könnte in normalen Raffinerien weiterverarbeitet werden, schon vorhandene Infrastruktur könnte also weiter genutzt und Arbeitsplätze könnten gesichert werden. Das alles ist gar nicht so sehr Zukunftsmusik wie es vielleicht klingen mag. Unser Ziel ist, 2025 die Produktion von 10.000 Barrel Biokraftstoff aus Algen pro Tag zu realisieren. Dies entspräche dem Verbrauch von rund 1,2 Prozent aller in Deutschland zugelassenen Pkw. Zum Vergleich: Anfang 2018 waren auf deutschen Straßen etwa 54.000 Elektrofahrzeuge unterwegs – 0,1 Prozent der hier zugelassenen Wagen.“

Unser Standpunkt zu emissionsarmer Mobilität

Das könnte Sie auch interessieren

Frisch geernteter Kraftstoff

Durch die Umwandlung von landwirtschaftlichen und pflanzlichen Abfallprodukten in emissionsärmeren Biodiesel könnten Kraftfahrer eines Tages einen Kraftstoff der nächsten Generation tanken.

Fortschrittliche Biokraftstoffe Artikel

Vorantreiben von Innovation

Laut der jährlichen Energieprognose von ExxonMobil werden die energiebedingten CO2-Emissionen im Jahr 2040 gegenüber 2014 voraussichtlich nur um etwa 10 Prozent höher sein. Und das, obwohl die Weltbevölkerung um etwa 25 Prozent wachsen und das globale Bruttoinlandsprodukt sich mehr als verdoppelt haben wird.

Forschung und Entwicklung Artikel

Unser Standpunkt zu emissionsarmer Mobilität

Mobilität ist heute ein Grundbedürfnis. Sie ist das Rückgrat der Wirtschaft, Wegbereiter für Wachstum und Arbeit, notwendig für den Transport von Menschen und Waren und unverzichtbar für eine funktionierende Gesellschaft.

Zukunftsweisende Technologie Artikel