Umwelttage 2012 Industrielle Produktion und Verwertung von Algen
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Umwelttage 2012 Bremen, 7.11.2012, “Nachhaltig Wirtschaften” Industrielle Produktion und Verwertung von Algen 9. November 2012 9. November 2012 Phytolutions Company Presentation 1 Fossile Energieträger und Globale Erwärmung Quelle: Daten 2006 Energy Information Administration (EIA), International Energy Annual 2006; Prognose: EIA, World Energy Projections Plus (2009) Tatsächliche und prognostizierte Produktion von Öl und Gas nach Regionen Quelle: Survey of Energy Resources; World Energy Council 2007 Die Internationale Energieagentur gibt für das Ausbleiben größerer Öl- und Gasfunde das Jahr 2020 an. Seit der industriellen Revolution verstärkt der Mensch den natürlichen Treibhauseffekt durch den Ausstoß von Treibhausgasen erheblich. Produktionspotential für Bioenergie In 2050 könnte Bioenergie zwischen 15% und 25% des globalen Energiebedarfs decken. … Wenn die aktuelle Transformation in landwirtschaftliche Fläche und die globale Bewässerungskapazität verdoppelt werden kann! ... Aber bereits heute ist die Landnutzung der Menschheit der wichtigster Verursacher von Umweltzerstörung, Verlust an Biodiversität und Frischwasserverbrauch! Quelle: Beringer et. al.: Bioenergy Production Potential of Global Biomass Plantations .. , GCB Bioenergy 2011 Chancen und Risiken Bioenergie ist unter den erneuerbaren Energieträgern der Alleskönner: Sowohl Strom, Wärme, Treibstoffe als auch Tierfutter und BasisChemikalien können aus Biomasse gewonnen werden. Biomasse ist rund um die Uhr verfügbar und flexibel einsetzbar. Doch wo sollen Energiepflanzen zukünftig angebaut werden?? Der globale Bedarf an Biomasse für Energie und Nahrung kann mit Landpflanzen nicht gedeckt werden. Algen und maritimer Weltmarkt 98 % seawater 1.6 % ice 0.4 % groundwater, rivers, lakes 10.000 km2 ≈ 3 million t CO2/a 10.000 km2 ≈ 1 million t CO2/a Dänemark/Norwegen … Rund 70% des Sauerstoffes den wir veratmen wird von der Meeresflora produziert. ... Über 75 Prozent der Weltbevölkerung wird nach Schätzungen von Experten im Jahr 2020 innerhalb eines nur 60 Kilometer breiten Küstenstreifens leben. ... Für die kommenden Jahre wird für den maritimen Weltmarkt eine rund vierprozentige Steigerungsrate prognostiziert. Bioenergie aus Algen Mikroalgen... … benötigen keine landwirtschaftlichen Flächen und kein Süßwasser für deren Kultivierung (5.000 l für die Produktion von 1 l Biotreibstoff) … wachsen deutlich schneller als Landpflanzen … können CO2 aus Rauchgasen für ihr Wachstum nutzen … Algen können überall dort an Küsten mit Meerwasser produziert werden, wo aufgrund des Klimawechsels keine Landwirtschaft mehr möglich ist (rote Flächen). Zusätzlich gibt es Szenarien, die Küste Nordwestafrikas (Mauretanien) für die Algenproduktion zu nutzen, ebenso andere aride Küstengebiete. Des weiteren strebt die EU an Offshore-Algenparks zu installieren. Quelle: Beringer et. al.: Bioenergy Production Potential of Global Biomass Plantations .. , GCB Bioenergy 2011 Geschäftsmodell Forschungsund Entwicklungsprojekte für Dritte Systeme Energie Produkte Vermarktung von Gesamtsystemen zur Algenproduktion Entwicklung von Verfahren für die energetische Nutzung von Algen Entwicklung von Produkten aus Algen Produktion von Biomasse (Mikroalgen / Aufbereitung natürlich vorkommender Algen) Phytolutions… … … … … entwickelt und vertreibt System-Lösungen für die Algenproduktion produziert und verwertet Algenbiomasse entwickelt Verfahren für deren energetische Nutzung und führt für namhafte Industriepartner F&E-Projekte durch. Forschung und Entwicklung Phytolutions hat direkten Zugriff auf die Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen der Jacobs University und deren Forschungsergebnisse. 09.11.2012 Phytolutions Company Presentation 8 Algen ... sind ein- bzw. mehrzellige niedere Pflanzen, die in Salz-, Brack-, Süß- und Abwasser vorkommen ... sind eine sehr arten- und formenreiche Gruppe mit rund 40.000 bekannten Arten (erst 160 Arten werden kommerziell genutzt) ... spielen eine wichtige Rolle für das Klima ... produzieren sehr ergiebige Biomasse mit hochwertigen Inhaltsstoffen ... Mikroalgen, verfügen über einen hohen Brennwert, der sie für die energetische Nutzung attraktiv macht ... Mikroalgen wachsen bis zu 10 mal schneller als Landpflanzen Brennwerte ausgewählter Energieträger in MJ/kg 09.11.2012 Repräsentative Bestandteile einer Mikroalge Phytolutions Company Presentation 9 Algen Produktionssysteme Es gibt unterschiedliche Ansätze, Verfahren und Produkte und es hat sich noch kein dominierendes Erfolgskonzept durchgesetzt. Unterschieden werden kann dabei insbesondere zwischen der Produktion im Open-Pond-System oder im (geschlossenen) Bioreaktor (Folien, Plexiglas oder Glas), wobei im Falle des Bioreaktors zwischen Betrieb mit oder ohne Gewächshaus zu unterscheiden ist. Während des Betriebs sind Differenzierungsmerkmale u.a. die Verwendung von Süß- oder Meerwasseralgen, unterschiedliche Erntemethoden (z.B. Zentrifuge, chemisch, elektrisch, Ultraschall, usw.), die Quelle des Kohlendioxids (Luft, reines CO2, Rauch-gas) sowie die Quelle der Nährstoffe (Abwässer, Agrarnährstoffe). Alternative Geschlossenes System Salzwasser Freistehend Offenes System Süßwasser Gewächshaus Geschlossene Kreisläufe An Industriestandorten können folgende Komponenten in die Algenproduktion einbezogen werden: Nutzung von CO2 aus Rauchgasen, Nutzung/Reinigung von Abwässern, Nutzung von Abwärme Rauchgas Abwässer Abwärme Systementwicklung Phytobag Phytolutions hat extrem günstige und effiziente Produktionssysteme entwickelt. Photobioreaktor aus speziellen Folien - Aufbau ohne Gewächshaus möglich - energieeffiziente Belüftung - Nutzung von Abwärmekonzepten Automatisierte Prozess-Steuerung mit Fernwartung Energieeffizientes Erntesystem Phytocontrol Phytoharvester Referenzprojekte 5 MW Müllverbrennung 500 m2 Bioreaktor 1.8 GW Kohlekraftwerk RWE 600 m2 Bioreaktor Industrieanlage 500m2 Bioreaktor Heizwerk (Öl) Gewächshaus und Dachreaktor 600 m2 Referenzprojekt RWE Inbetriebnahme der Algenproduktion auf 600 m2 am 6.11.08 in Niederaussem Projektpartner: RWE, Jacobs-University, Bremen, Forschungszentrum Jülich, Phytolutions GmbH Ziel: Algenproduktion mit Rauchgasen eines Braunkohle-Kraftwerkes, Carbon Capture and Usage Optimierung der Prozesse Quelle RWE Referenzprojekt HKW Blumenthal Inbetriebnahme: 23.06. 2010 Vulkan-Gelände, Bremen Ziel: Rauchgase Sondermüllverbrennung Carbon Capture and Usage Abwärmekonzepte Optimierung der gesamten Prozesskette – von der Algenproduktion bis zum Endprodukt Stoffflüsse Makro- und Mikroalgen Projektpartner: Jacobs-University, Bremen, Brewa WTE GmbH 500 m2 Bioreaktor am HKW Blumenthal Hochwertige Produkte Algen Biomasse Farbstoffe Antivirale Wirkstoffe Futtermittel Algenöle Hochvolumige Produkte energetische Nutzung Energetische Verwertung Produktion von Algenbiomasse Hochwertige Produkte 100 kg Mikroalgen zu 7 l Bioethanol 100 kg Mikroalgen zu 40 l BtL CC11-C–6 C6 Biodiesel BTL Marine Biogas Produktion 100 kg Mikroalgen zu 30 l Rohöl 100 kg Mikroalgen zu 80 m3 Methan 100 kg Phytomix zu 4 m3 Biogas • Algenöl als Basis für Biokerosin bzw. Biodiesel wird in Forschungs- und Entwicklungsprojekten Projekten mit der Luftfahrtindustrie (Kooperationspartner EADS) und mit der Automobilbranche entwickelt. Makroalgen als Energieträger In der Nutzung natürlich vorkommender Algen liegt ein erhebliches Potenzial, da sie in großen Mengen vorkommen und kostengünstig geerntet werden können. Neben der Nutzung von Strandund Süßwasseralgen ist grundsätzlich auch die Ernte von schadhaften Mikroalgen- Blüten aus dem offenen Meer denkbar. Natürlich vorkommende und entsprechend aufbereitete Algen können ein wichtiger Baustein für die wirtschaftliche Verwendung von Algen als Energieträger darstellen. Durch ein von Phytolutions entwickeltes Aufbereitungsverfahren für Strandalgen (Phytomix) wird ein Biomasseprodukt mit Brennwerten von 10 – 15 MJ/kg produziert. Eine Konversion zu BtL und Biogasen ist erfolgversprechend. OceanLab ist an internationalen Projekten zur Bestandsaufnahme der energiereichen Blaualgenteppiche der Ostsee beteiligt Luftverkehr (World Economic Forum, 2011) ... Der Luftverkehr ist für 2% des globalen CO2 Ausstoßes verantwortlich mit stark steigender Tendenz ... Die Luftfahrtindustrie (IATA, ICAO) hat sich zu einem CO2 neutralem Wachstum des Luftverkehrs ab 2020 und einer Reduktion der CO2 Emissionen im Jahr 2050 auf 50% des Wertes des Jahres 2005 verpflichtet. ... Infolge des bis 2050 erwarteten jährlichen Wachstums des Verkehrsaufkommens von 4,5% entspricht das Ziel für das Jahr 2050 einer effektiven Reduktion des CO2 Ausstoßes um 85% relativ zum „business as usual“ Fall. CO2 Ziele im Luftverkehr Neben Infrastrukturmaßnahmen und zusätzlichen Technologieentwicklungen am Flugzeug spielen Biotreibstoffe (bis zu 2,2 Mio. t pro Tag in 2050) eine dominierende Rolle für das Erreichen der strategischen Ziele. Quelle: Policies and Collaborative Partnership for Sustainable Aviation, World Economic Forum, Davos 2011 Phytolutions – Gründungsmitglied von aireg e.V. Beispiele Öffentlichkeitsarbeit Lufthansa exclusive 11/2011 Financial Times Deutschland 02/2011 Wirtschaftswoche 01/12 Grüne Zukunft
