HélioBiotec: Zu einer besseren Kenntnis der Erzeugung von Bioenergien [fr]

JPEG Im Zentrum des Kommissariats für Kernenergie und alternative Energien (CEA) von Cadarache (Bouches-du-Rhône) erfolgte vor Kurzem die Einweihung der Plattform HélioBiotec. Dort untersuchen Forscher, in Zusammenarbeit mit anderen Forschungslaboren und Industrieunternehmen die biologischen Mechanismen von fotosynthetischen Mikroorganismen, die bereits im Naturzustand über die Fähigkeit zur Erzeugung energiereicher Moleküle verfügen. Die Forscher wollen mit ihren Arbeiten diese natürlichen Mechanismen optimieren. Im Zuge eines Massenanbaus könnten diese Organismen gegebenenfalls in der Zukunft Kraftstoffe der sogenannten 3. Generation erzeugen.

Eine enttäuschende 1. Generation von Biokraftstoffen

Die Biotreibstoffe der 1. Generation, d.h. die einzigen derzeit im Einsatz befindlichen Biokraftstoffe, erhält man durch Umwandlung von z.B. Zuckerrüben oder anderen ölhaltigen Pflanzen. Für die Erzeugung dieser Biokraftstoffe besteht allerdings erheblicher Bedarf an Ackerfläche und man benötigt erhebliche Mengen an Wasser und Hilfsstoffen (Input), was sie weniger interessant macht. Die Biokraftstoffe der 2. Generation befinden sich derzeit in der Bewertungsphase, bei der insbesondere die Rentabilität und Umweltauswirkungen dieser Stoffe geprüft werden. Man erhält sie durch Umwandlung von Biomasse in Synthesegas und dessen anschließende thermochemische Umwandlung in flüssigen Kraftstoff. Man kann diesen Kraftstoff in Form von Ethanol ebenfalls im Zuge der Zersetzung bzw. Verdauung von Biomasse durch Mikro-Organismen (biologischer Prozess) herstellen.

Im Zuge der Photosynthese können einige Mikroalgen und Cyanobakterien* unter bestimmten Bedingungen Wasserstoff produzieren, ein unmittelbar mit Brennstoffzellen einsetzbarer Energievektor. Diese Mikroorganismen erzeugen ebenfalls Kohlenwasserstoffe oder Lipide, die in Biodiesel umgewandelt werden können. Die Algen sind fähig, bis zu 50 % ihres Trockengewichts Lipide als Speicherstoffe in ihren Zellen abzulagern. Aufgrund ihres raschen Wachstums und äußerst hoher Flächenerträge sind diese Organismen als Energieträger folglich ein hochinteressantes Thema: Bei gleicher Anbaufläche könnten manche Algenarten zehn- bis zwanzigmal mehr Biodiesel erzeugen, als z. B. Raps oder Sonnenblumen.

In Cadarache zielen die bereits seit etwa zehn Jahren laufenden Untersuchungen auf die Auswahl der vielversprechendsten Organismen, die Untersuchung deren Metabolismen sowie auf die Optimierung der biologischen Mechanismen ab. Erreicht werden soll eine Steigerung der Produktivität von energiereichen Verbindungen. Die seit dem Jahre 2008 erfolgende Umsetzung der Plattform HélioBiotec verlief im Kielwasser der progressiven Fortschritte dieser Forschungen. „Seit 2008 verfügt unser Labor über spitzentechnologische Anlagen, die die Eröffnung von Héliobiotec ermöglicht haben“, erklärt Gilles Peltier vom Labor für Bioenergie und Biotechnologie von Bakterien und Mikroalgen (Laboratoire de Bioénergétique et Biotechnologie des Bactéries et micro-algues - LB3M). Mit diesen Spitzenforschungsinstrumenten und –verfahren können wir Mikroalgen mit interessanten Eigenschaften erforschen und die Qualität der von diesem Mikroalgen produzierten Elemente charakterisieren, wie zum Beispiel Lipide. Ferner können wir diese Algen auch unter kontrollierten Bedingungen kultivieren.“

Die Partnerschaftsplattform, die das Labor für Bioenergie und Biotechnologie von Bakterien und Mikroalgen (Laboratoire de Bioénergétique et Biotechnologie des Bactéries et Microalgues) auf dem Standort der CEA von Cadarache untergebracht hat, ermöglicht die partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Universitäten bzw. privaten Forschungsinstituten. Hier arbeiten 20-25 Forscher, Ingenieure und Techniker, darunter 13 feste Mitarbeiter des CEA sowie des Nationalen Wissenschaftlichen Forschungszentrums (Centre national de la Recherche scientifique - CNRS) gemeinsam an von der Europäischen Union oder von der Nationalen Forschungsbehörde in Frankreich (ANR) finanzierten Projekten. „Ferner haben wir mit ausländischen Laboren, wie zum Beispiel dem NREL (National Renewable Energy Laboratory) in den Vereinigten Staaten, das von dem Ministerium für Energie (Department of Energy) abhängt und an der Entwicklung von erneuerbaren Energien arbeitet, bilaterale Kooperationsvereinbarungen geschlossen und beantworten ebenfalls präzise Fragen von Unternehmen wie zum Beispiel GDF-Suez oder Fermentalg“.

Neue Produktionsmittel verstehen und entwickeln

„Wir versuchen die Hindernisse zu identifizieren und abzubauen, die derzeit noch die Anwendung von Mikroalgen für eine rentable Energieerzeugung verhindern. Wir führen Forschungsprojekte zur Erzeugung von Wasserstoff bzw. Lipiden sowie zu den Wegen der Ausscheidung von Lipiden durch. Bei den aktuellen Anbautechnologien von Mikroalgen fallen derzeit äußerst verwässerte Biomassen an (einige Gramm je Liter). Diese erfordern das Handling großer Wassermengen. Mit der Ausscheidung von lipidhaltigen Verbindungen im Milieu könnten wir diese Phasen, die erheblichen Energieeinsatz erfordern, vermeiden. Wir arbeiten ebenfalls an der Qualität der Lipide, um Produkte zu erhalten, die sich aus einer kürzeren Erzeugungskette ergeben und sich der Zusammensetzung von Kerosin nähern.“ Man sieht, es gibt zahlreiche Entwicklungsschienen, die auf mittlere Sicht zur Entwicklung von Biokraftstoffen der sogenannten 3. Generation führen können.

In einem Umfeld, in dem Klimawandel und steigende Energiepreise eine objektive Realität geworden sind, bilden die Biokraftstoffe dank ihrer im Verhältnis zu klassischen Treibstoffen reduzierten Treibhausgas-Emissionen eines der unmittelbaren und effizienten Mittel zur Bekämpfung des Klimawandels und der Reduzierung unserer Abhängigkeit von Erdöl im Verkehr, d.h. dem wichtigsten Emittenten von CO2. Sie sind ebenfalls ein Element der Stabilisierung der Kraftstoffpreise und verbessern die Sicherheit der Energiebeschaffung Frankreichs.

Delphine Barrais

* Bei den Cyanobakterien handelt es sich um eine Unterklasse von Bakterien, die in der Lage sind, Lichtenergie in von der Zelle verwendbare chemische Energie umzuwandeln.

-  Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives
-  Centre national de recherche scientifique
-  Agence nationale de la recherche
-  HélioBiotec

Letzte Änderung 26/03/2012

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