Wasserlinsen-Nutzung

In dem Projekt wurde eine Alternative zur Produktion von Biomassen für Biogasanlagen untersucht. Es beinhaltete die Entwicklung eines Verfahrens mit weitgehend geschlossenen Stoffkreisläufen, mit dem in einer Aquakultur Biomassen für die Biogaserzeugung produziert werden kann. Für die Produktion der Biomasse können Flächen genutzt werden, auf denen der Anbau von Kulturpflanzen nicht möglich bzw. unökonomisch ist, wie z.B. Brachflächen, Gebiete mit geringen Niederschlägen bzw. schlechter Wasserhaltekapazität der Böden, Deponieflächen aber auch größere Dächer. Ein weiteres Ziel war die Entwicklung eines Gesamtkonzeptes einer weitgehend autark betriebenen Anlage, bestehend aus Photobioreaktor (Anzucht Wasserlinsen/Cyanobakterien), einer Biogasanlage (Biogaserzeugung) und einem Blockheizkraftwerk (Konversion des Gases in elektrische und thermische Energie). Anhand der im Labor gewonnenen Daten sollte eine Bewertung hinsichtlich der erreichbaren (Energie-, Flächen-, Wasser-, Nährstoff-) Effizienz des Gesamtkonzepts bzw. der Chancen und eventuellen Risiken der Technologie erfolgen. Das Projekt wurde gemeinsam mit dem Biomasseforschungszentrum Leipzig durchgeführt. Das DBFZ untersuchte Möglichkeiten der Separation, Konservierung und Lagerung der Biomassen aus Wasserlinsen/Cyanobakterien sowie deren Umsetzung zu Biogas. Während des Projektes wurden die Parameter für die Kultivierung von Wasserlinsen bestimmt. Dazu wurde das Kultivierungssystem (PhytoLux) erfolgreich eingesetzt. Optimale Parameter sind: Temperatur von 25 °C, eine Photonenflussdichte zwischen 60-150 µmol/cm²s, eine Kombination aus weißem, rotem (660nm) und blauem (470nm) Licht und ein pH-Wert von 6,0. Die pH-Regelung erfolgt durch Dosierung von CO₂ in Form von Abluft oder CO₂-Gas. Als Cyanobakterien für eine Co-Kultivierung sind Calothrix-Arten und Anabaena cylindrica geeignet. Unter optimalen Kulturbedingungen (PhytoLux) konnte z.B. mit Lemna minor eine Verdopplungsrate zwischen 2,8 -3,0 Tagen erreicht werden. Bei einer kontinuierlichen Kultivierung in einem Flachbettreaktor wurde eine Verdopplungsrate von 3,5 Tagen bei Lemna minor und von 5,0 Tagen bei Spirodela polyrhiza erzielt. Bei einer konstanten Wasserlinsendichte von 160 g/m² (Verdopplungszeit 3,5 Tage) wurde ein Jahresertrag von 166,9 t FM/ha erreicht. Bei einer realisierbaren Wasserlinsendichte von 500 g/m² wäre bei einer Verdopplungszeit von 3 Tagen ein Ertrag von 608 t FM/ha bzw. von 5 Tagen ein Ertrag von 365 t/ha möglich. Eine Freilandkultivierung ist in Deutschland nur für 6 Monate realistisch, unter tropischen Bedingungen ganzjährig. Eine Energieabschätzung für eine ganzjährige Kultivierung im Gewächshaus wurde durchgeführt. Realisierbar ist dies nur, wenn ausreichend Abwärme zur Verfügung steht. Um den genauen Energiebedarf abschätzen und berechnen zu können, ist der Betrieb eines Versuchsgewächshauses unbedingt notwendig.

Projektpartner: DBFZ gGmbH

Laufzeit: 01.08.2014 – 31.07.2017

Förderträger: FNR e.V.