Algal Bloom Capture (ABC)
ABC steuert Algenblüten (die massenhafte Vermehrung von Mikroalgen) in geschlossenen Einheiten. Die Algen nehmen dabei per Photosynthese CO₂ auf, und Stickstoff und Phosphor aus Abwasser werden als Biomasse zurückgewonnen. Die Netto-Minderung der Treibhausgase bewerten wir künftig in einer Ökobilanz (LCA) nach ISO 14040/14044, einschließlich der Verwendung der Biomasse (Futtermittel, Dünger, Pflanzenkohle usw.).
CO₂
Aufnahme
Wird per Photosynthese in die Biomasse aufgenommen
N・P
Nährstoffrückgewinnung
Stickstoff und Phosphor, von Algen assimiliert
LCA
Nettowirkung
Netto-Minderung wird in einer Ökobilanz bewertet
Wie ABC funktioniert
Kultivieren und steuern
Aus unserer Bibliothek wählen wir einen zum Wasser passenden Stamm; IoT und KI steuern Licht, Temperatur und Nährstoffe, damit eine dichte Kultur heranwächst.
CO₂ und Nährstoffe aufnehmen
Die Photosynthese nimmt CO₂ auf, während Stickstoff und Phosphor in die Zellen eingebaut werden. Das CO₂ kann aus der Luft oder aus Rauchgas stammen.
Biomasse gewinnen
Bei Erreichen der Zieldichte werden die Algen geerntet und vom gereinigten Wasser getrennt. Die Umweltwirkungen bewerten wir mit einer Ökobilanz (LCA).
Verwertung
Die Verwendung (Futtermittel, Dünger, Pflanzenkohle und mehr) richtet sich nach dem Ausgangswasser und den Vorschriften. Biomasse aus kommunalem Abwasser wird nicht als Futtermittel verwendet. Wie sich Kohlenstoff anrechnen ließe, wird noch geprüft.
Drei Kreisläufe wiederherstellen
Die drei Kreisläufe, an denen ABC ansetzt: Kohlenstoff, Stickstoff und Wasser
CO₂ wird durch Photosynthese aufgenommen. Kohlenstoff, der als Futtermittel oder Dünger genutzt wird, gelangt nach kurzer Zeit zurück in die Luft; deshalb prüfen wir eine langfristige Speicherung (zum Beispiel in Pflanzenkohle) und bewerten die Nettobilanz mit einer Ökobilanz (LCA).
NH₄⁺ wird in den Algenzellen zu Aminosäuren assimiliert; das Ziel ist, den größten Teil des Stickstoffs als Protein zurückzugewinnen. Dabei sollte weniger N₂ und N₂O freigesetzt werden als bei Nitrifikation und Denitrifikation. Die Bilanz, einschließlich des N₂O aus den Algen selbst und der Ammoniak-Ausgasung, wird in der Demonstrationsphase überprüft.
Die Algen nehmen Stickstoff und Phosphor auf. Ziel ist eine Reinigung, die nicht auf Belüftung (Nitrifikation) und Denitrifikation angewiesen ist. Vor der Einleitung werden die Algen vom gereinigten Wasser getrennt.
Einsatzbereiche
Aquakultur
Versorgung mit Lebendfutter und Wasserqualitätsmanagement in der Zucht von Muscheln und Krebstieren
Abwasserbehandlung
Rückgewinnung von Stickstoff und Phosphor aus Abwasser (Forschungsphase)
Landwirtschaft
Algenbiomasse als Düngerrohstoff (Forschungsphase)
Nutzung von Rauchgas
CO₂ aus dem Rauchgas von Werken und Kraftwerken für die Kultivierung nutzen (Forschungsphase)
Die Belege hinter der Technologie
Algal Bloom Capture (ABC) ist eine eigene Technologie von Novelgen, die Mechanismen kombiniert, die in begutachteter Fachliteratur beschrieben sind: die photosynthetische CO₂-Aufnahme durch Mikroalgen, die Assimilation von Stickstoff und Phosphor und die Rückgewinnung von Nährstoffen aus Rauchgas und Abwasser. Der Wert von etwa 1,83 t CO₂ pro Tonne Biomasse (Trockenmasse) ist ein theoretischer, stöchiometrisch berechneter Wert, der einen Kohlenstoffanteil von 50 % der Trockenmasse unterstellt. Er beschreibt die Brutto-Aufnahme, nicht die Netto-Minderung nach Abzug der Emissionen aus Strom, Ernte und Trocknung. Kohlenstoff in Biomasse, die als Futtermittel oder Dünger verwendet wird, gelangt innerhalb kurzer Zeit wieder in die Atmosphäre; die Netto-Minderung wird deshalb in einer Ökobilanz bewertet. Für Mikroalgen selbst ist beschrieben, dass sie unter bestimmten Bedingungen N₂O bilden; die Stickstoffbilanz prüfen wir daher ebenfalls in Demonstrationsversuchen. Behandlungsraten, Erträge und Entfernungsraten hängen von der Einsatzumgebung und vom Stamm oder der Stammmischung ab. Repräsentative Werte teilen wir deshalb als eigene Demonstrationsdaten unter einer Geheimhaltungsvereinbarung mit.
Literatur
- Mohsenpour S.F., Hennige S., Willoughby N., Adeloye A., Gutierrez T. Integrating micro-algae into wastewater treatment: A review. Science of the Total Environment, 2021, 752, 142168. DOI →
- Cheah W.Y., Show P.L., Chang J.-S., Ling T.C., Juan J.C. Biosequestration of atmospheric CO₂ and flue gas-containing CO₂ by microalgae. Bioresource Technology, 2015, 184, 190–201. DOI →
- Clarens A.F., Resurreccion E.P., White M.A., Colosi L.M. Environmental life cycle comparison of algae to other bioenergy feedstocks. Environmental Science & Technology, 2010, 44(5), 1813–1819. DOI →
- Plouviez M., et al. The biosynthesis of nitrous oxide in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. The Plant Journal, 2017, 91(1), 45–56. DOI →
Einsatz und gemeinsame Forschung
Ausführliche Unterlagen zur ABC-Technologie stellen wir unter einer Geheimhaltungsvereinbarung bereit. Sprechen Sie uns gerne an.
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