Lachgasemissionen in der Algenkultivierung
Entweichen aus Mikroalgenkulturen schädliche Klimagase? Die weltweite Mikroalgenproduktion nimmt stetig zu, über deren Umweltauswirkungen ist jedoch wenig bekannt. Deshalb setzte Jonas Windisch, Masterstudent Umwelt und Natürliche Ressourcen, in seiner Masterarbeit den Fokus auf die gasförmigen Emissionen von Algenkulturen. Er berichtet nachfolgend über den Hintergrund und die Resultate seiner Masterarbeit.
In einer zukünftigen Kreislaufwirtschaft ist ein effizientes Management der Stoffströme zentral. Stickstoff (N) ist dabei besonders kritisch, da er zwar als Dünger oder Futter eine wichtige Funktion erfüllt, aber für die Umwelt auch bedenklich sein kann. N-Emissionen können zur Eutrophierung von Gewässern führen oder als Treibhausgase zum Klimawandel beitragen. Darum ist es ökonomisch und ökologisch von Bedeutung, die Effizienz zu steigern, mit der Stickstoff im Kreislauf geführt wird.
Die Kultivierung von Mikroalgen stellt eine grosse Chance zur Verwertung von überschüssigem Stickstoff dar und trägt so zu einer Kreislaufwirtschaft bei. Mikroalgen werden in immer grösserem Umfang für die Herstellung bio-basierter Rohstoffe (z.B. Tierfutter oder Biokraftstoff) und in der Abwasserbehandlung verwendet.
Stickstoff ist ein Schlüsselnährstoff für Mikroalgen. Algen-Trockenmasse besteht aus ungefähr 10 % Stickstoff. Sie können den Stickstoff in verschiedenen Formen aufnehmen, als Ammonium, Harnstoff oder Nitrat. Allerdings wird nicht der gesamte Stickstoff in den Algen gebunden. Ein Teil entweicht aus der Algenkultur als gasförmige Emission. Wie gross sind diese Emissionen und wie setzen sie sich zusammen? Die Beantwortung dieser Frage ist entscheidend, denn es ist bekannt, dass Mikroalgen auch Lachgas emittieren können. Das ist ein Treibhausgas und rund 300-mal so klimaschädlich wie Kohlendioxid.
Im Rahmen meiner Masterarbeit bei der Forschungsgruppe Aquakultursysteme habe ich eine Messmethodik entwickelt, mit der zuverlässig Lachgas nachgewiesen werden kann. Ich konnte zeigen, dass sich die Lachgas-Emissionen von Algenkulturen reduzieren lassen, indem eine geeignete Stickstoffquelle verwendet wird und habe auch Hinweise gefunden, dass sich mit der richtigen Wahl der Mikroalgenart viel bewirken lässt. Eine kluge Wahl von Dünger und Mikroalge reduziert die Emissionen drastisch.
Möchtest du mehr über die Kultivierung von Mikroalgen wissen und effiziente Stoffströme designen? Der Master Umwelt und Natürliche Ressourcen mit dem Schwerpunkt Ökotechnologien und Erneuerbare Energien bietet dir den idealen Rahmen dafür!
Weitere Informationen:
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- Mehr zur Forschungsgruppe Aquakultursysteme
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