Grüne Wände

Sie sind schmaler als ein Haar und doch wichtig für die Energie-Zukunft. Hamburger Forscher untersuchen, wie Mikroalgen Häuser mit Wärme und Strom versorgen können

Von Sarah Schultes

Was aussieht wie grüne Suppe, ist für Dieter Hanelt ein Faszinosum: Algen

In einem fensterlosen Raum mit glänzend weißen Wänden und klinisch hellen Lampen stehen 500 kleine Glaskolben dicht an dicht gedrängt. Sie  stapeln sich in vier Etagen in Metallregalen übereinander, nach Alter geordnet. Die Geburtsdaten des Inhalts stehen auf säuberlich beschrifteten Etiketten.  Umstellen ist verboten, die Ordnung ist wichtig. Denn in den Kolben schwimmen in einer drei Zentimeter hohen Flüssigkeit die Energielieferanten der Zukunft.

Die Algensammlung befindet sich im Biozentrum Klein Flottbek, das zur Universität Hamburg gehört. Hier erforscht Dieter Hanelt, Professor für Zellbiologie und Phykologie, die Wasserpflanzen. Den Biologen faszinieren Algen. Für ihn ist unter dem Mikroskop nichts mehr von dem stinkenden und ekligen Grünzeug aus Badeseen und Teichen zu sehen. Er sieht eine Welt aus  Schneeflocken und Federn. Hanelt möchte Algen züchten, um aus ihnen  Biomasse zu gewinnen. Daraus will er unter anderem Strom erzeugen. Die Algen wären dann neben Wind und Sonne eine weitere grüne Alternative in der Energiegewinnung.

Professor Hanelt hat das Talent der winzigen Organismen erkannt: Sie können mit Hilfe des Sonnenlichts wesentlich mehr Energie erzeugen als andere Pflanzen. Bäume zum Beispiel haben Stämme und Äste und nur in den Blättern findet die Photosynthese statt. Algen dagegen sind einzellige Organismen. Jede dieser Zellen kann mit Photosynthese Energie aus dem Sonnenlicht gewinnen. Einen Teil der gewonnenen Energie nutzen die Algen, um sich zu vermehren. Bis zu zwei Mal am Tag können sich Algen teilen. Und genau das ist Hanelts Ziel. Er möchte möglichst viele Mikroalgen züchten. Die geerntete Algen-Biomasse kann als Rohstoff in Biogasanlagen eingesetzt werden und ist daher für Forscher und Energieversorger interessant.

Steckt hier die Energie der Zukunft drin?

Aus diesem Grund fördern die Stadt Hamburg und die E.ON Hanse AG derzeit Forschungsarbeiten mit Algen unter freien Himmel. Neben einem Acker in Reitbrook vor den Toren Hamburgs steht seit 2008 eine Pilotanlage für Algenbioreaktoren. Grüne Paneele stehen hier in der Sonne. Die flachen Plastikgefäße sehen aus wie Solarmodule. Doch statt Silizium blubbern hier die Mikroalgen aus Hanelts Labor in der Sonne. Sie schwimmen in normalem Leitungswasser, das angereichert ist mit CO2 und Nährstoffen. Luftblasen wirbeln die Algenmasse in regelmäßigen Abständen durcheinander. Die Pilotanlage gehört Martin Kerner. Der Unternehmensberater möchte Algen im großen Stil züchten, um in Zukunft mit ihnen Geld zu verdienen. Der Biologe hat sich dafür Hilfe von wissenschaftlicher Seite geholt. Mit dem Projekt „Technologien zur Erschließung der Ressource Mikroalgen“ TERM arbeitet er mit Forschern verschiedener norddeutscher Hochschulen, wie Professor Hanelt, zusammen. Das gesammelte Wissen testet Kerner dann auf seiner Pilotanlage in Reitbrook. „Wir möchten möglichst viele Algen mit möglichst geringen Energieeinsatz ernten“, sagt Kerner und schaut auf die dickflüssige Flüssigkeit, die aus einem Rohr mit der Aufschrift „Ernte Biomasse“ tropft.

Doch bei der Algenzucht in der prallen Sonne treten Probleme auf. Denn die dichte, grüne Flüssigkeit wirkt in der Sonne wie ein schwarzes Auto: Sie heizt sich auf und das ist gefährlich für die Mikroorganismen: Ab 60 Grad sterben sie ab. Um das zu verhindern, müsste Kerner die Algenmasse kühlen. „Doch das verbraucht zum einem Energie, zum anderen ist es verschenkte Wärme, die wir Menschen eigentlich gut gebrauchen können“, sagt er. Daher möchte er die aufgeheizten Mikroalgen sinnvoll einsetzen und ein ganzes Haus mit Wärme versorgen.Seine Idee will der Unternehmensberater auf der Internationalen Bauaustellung in Hamburg im großen Maßstab umsetzen. Im März 2013 sollen Kerners Algenpaneele hier einem Modellhaus einheizen. Der Rohbau steht schon. Auf der Baustelle kontrolliert Kerner die Aufhängungen für den Bioreaktor. Auf über 200 Quadratmetern sollen die Algen in stockwerkhohen Glaspaneelen an der Gebäudefassade angebracht werden. Darin zirkulieren die Wasserpflanzen und bilden eine lebende Biohaut. Ähnlich einer solarthermischen Anlage erhitzt die warme Algenmasse dann das kalte Wasser im Haus. Ein Wärmetauscher gibt die Wärme der Algen an das Wasser weiter. Ergebnis: Das Wasser wird warm, die Algen kühlen ab. „Das wäre dann eine Symbiose zwischen Algen und Haus“, sagt Kerner. Die grüne Masse erhitzt Wasser auf bis zu 40 Grad, das in der Heizung oder als Warmwasser gebraucht wird. Für den Winter wird Wärme im Erdboden gespeichert und der Überschuss fließt ins Fernwärmenetz.Das Haus mit einem Wert von fünf Millionen Euro zählt zu den spektakulärsten Bauprojekte der IBA. Denn die blubbernde Fassade dient außerdem als Licht-, Wärme- und Schallschutz und ist daneben auch ein Hingucker: Die Algen haben verschiedene Grüntöne und die Blasen können in unterschiedlichen Takten aufsteigen, so dass Muster auf der Fassade entstehen. Die 15 Wohnungen des Algenhauses sind begehrt: Laut Bauunternehmer Otto Wulf gibt es schon 35 Interessenten, die nach der IBA dort einziehen wollen.

Biologe mit Geschäftssinn: Für die 15 Wohnungen in Martin Kerners Algenhaus gibt schon 35 Interessenten

Für Martin Kerner ist die Wärme der Algen ein nützlicher Nebeneffekt. Denn eigentlich ist er an der entstehenden Biomasse interessiert. Er will die Mikroorganismen aus den Fassadenpanelen ernten und die gewonnene Biomasse im Hauskeller weiterverwerten. Denn die Algen tragen durch die Photosynthese so viel Energie in sich, dass sie eine Biogasanlage befeuern können. Diese stellt Methangas mit einem Wirkungsgrad von 70 bis 80 Prozent her. Zum Vergleich: Aus Steinkohle kann man nur halb so viel Energie gewinnen. Kerners Zukunftsvision ist ein unabhängiges Biokraftwerk im eigenen Keller. Irgendwann soll eine Maschine Algenbiomasse, Hausabfälle und Fäkalien in Wasserstoff und Methan umwandeln. Eine Brennstoffzelle könnte damit dann direkt im Keller Strom erzeugen. Die Algen sind nicht nur saubere Energieträger, sondern könnten in Zukunft auch zur sauberen Luft beitragen. Denn die Hauptspeise der Mikroalgen ist das klimaschädliche CO2,das zum Beispiel Kohlekraftwerke in die Atmosphäre blasen. Die Algen der Pilotanlage Reitbrook füttert Kerner jetzt schon mit dem Rauchgas eines Gas-Blockheizkraftwerks. Doch die Annahme, ein Kohlekraftwerk an Algenbioreaktoren anzuschließen, um das gesamte CO2 zu filtern, hält Algenforscher Hanelt für falsch. „Um das CO2 eines mittleren Kraftwerk mit 500 Megawatt aufzusaugen, müsste man 350 Quadratkilometer Fläche mit Algenreaktoren zustellen.“ Das wäre dann ungefähr die Hälfte der Fläche von Hamburg.

Algen: Energie der Zukunft?

Sarah Schultes hat sich den grünen Hoffnungsträger für uns einmal aus der Nähe angesehen.