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Aus Wasser gewonnener Wasserstoff (H2) gilt als umweltverträglicher Energieträger der Zukunft. Dabei hängt dessen künftiger Einsatz im Energiemix der Zukunft auch von der Entwicklung nachhaltiger Produktionsverfahren ab. Bestimmte einzellige Grünalgen und Cyanobakterien haben die Fähigkeit, aus Wasser mit Sonnenlicht Wasserstoff zu produzieren. KIT-Wissenschaftler arbeiten derzeit gemeinsam mit acht Partnern an der Entwicklung hocheffizienter Verfahren für die Gewinnung von Wasserstoff aus Mikroalgen. Das BMBF fördert das Projekt „HydroMicPro“ mit insgesamt 2,1 Millionen Euro.
Die Koordination des Projektes "Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion" („HydroMicPro“), bei dem Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen im Verbund forschen, liegt bei Professor Clemens Posten vom Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik des KIT. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Projekt für die kommenden drei Jahre aus Mitteln des Förderprogramms „Grundlagenforschung Energie 2020+“. „In HydroMicPro geht es darum, einen preisgünstigen, hocheffizienten Produktionsprozess mit optimierter Biologie und Verfahrenstechnik zu entwickeln, um die Voraussetzung für eine massentaugliche Wasserstoffproduktion zu schaffen“, betont Posten.
Ziel ist es, mit den Investitionskosten für die Kultivierung von Algen auf etwa 25 Euro pro Quadratmeter Bodenfläche zu kommen. Die Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft werden sich mit den Forschungsthemen Photobioreaktor, Gasabtrennung durch Membranverfahren, biologische Sensortechnik für zellulären Sauerstoff, biotechnologische Optimierung von Algen sowie Systemintegration befassen. Ebenso geht es um Praxistests im Freiland und für Raumfahrtanwendungen sowie um eine Umwelt- und Kostenanalyse. Beteiligt sind neben dem KIT (Campus Nord und Süd) die Universität Bielefeld, das Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie Potsdam, die Universität Potsdam, die Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH (EMB) Wendelsheim, IGV GmbH Nuthetal sowie die OHB-System AG Bremen. Die Mikroalgen-Arbeitsgruppe im KIT wird hierfür einen optisch strukturierten Photobioreaktor entwickeln. Gegenüber gängigen Reaktorkonzepten ist geplant, zunächst die inneren Oberflächen des Reaktors zu vergrößern. In Verbindung mit sehr geringen Schichtdicken soll dies zu hoher Effizienz und verstärkten Zellkonzentrationen führen. Weiterhin wird die übliche Begasung der Algen mit dem wachstumsfördernden Kohlendioxid über Membranen erfolgen, um den Einsatz von Hilfsenergie zu minimieren. Hier ist am KIT auch das Engler-Bunte-Institut involviert. Die Reaktorentwicklung erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt ist das Ziel eine hohe Biomasseproduktion, wie sie auch für andere Wertstoffe aus Algen in Zukunft gebraucht wird. Im zweiten Schritt geht es darum, das System für die Wasserstoffproduktion zu optimieren.
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT)Das KIT ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts und staatliche Einrichtung des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.