Gesund mit Algen

Algen sind wahre Tausendsasa: Sie produzieren Fettsäuren, Vitamine und pharmazeutische Wirkstoffe, reinigen Abwässer und liefern Energie. Fraunhofer-Forscher haben einen Photo-bioreaktor entwickelt, in dem die Mikroalgen kostengünstig gezüchtet werden können. Einen Prototyp der Anlage stellen sie auf der Messe Biotechnica in Hannover (09.-11. Oktober 2001) vor.

Algen sind genügsame Lebewesen. Zum Wachsen brauchen sie nur Mineralstoffe, Wasser, Kohlendioxid und Sonnenlicht. Dafür liefern sie essentielle Fettsäuren, hochwertige Farbstoffe und lebenswichtige Vitamine. Um das enorme Potenzial der Algen richtig nutzen zu können, müssen sie im industriellen Maßstab gezüchtet werden. Bislang scheiterten jedoch fast alle Versuche, die winzigen Organismen in großen Mengen wirtschaftlich aufzuziehen. Der Grund: In Großanlagen werden die Algen nicht optimal mit Licht versorgt. »Da die Algen an der Oberfläche das Licht absorbieren, ist es bereits nach wenigen Millimetern Tiefe dunkel. Die Organismen im Inneren der Anlage erhalten kein Licht und wachsen nicht«, beschreibt Jörg Degen vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik IGB die Problematik. Forscher des IGB haben daher gemeinsam mit ihren Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystemen ISE einen neuartigen Photobioreaktor konzipiert. Hier werden alle Algen automatisch mit ausreichend Licht versorgt.

Die Wissenschaftler nutzen dabei eine Besonderheit der Algen aus: Den winzigen Lebewesen reicht es, wenn sie periodisch für kurze Zeit einem starken Licht ausgesetzt sind. Dies wird auch als Blitzlicht-Effekt bezeichnet. In dem Reaktor sorgen statische Mischer und die eingeleitete Luft für einen kontinuierlichen, gezielten Flüssigkeitsstrom. Dieser transportiert die Algen in regelmäßigen Abständen aus dem unbeleuchteten Reaktorinneren zum Licht an die Oberfläche. Die Dunkelphase ist etwa zehnmal länger, damit die Mikroorganismen die Lichtenergie effizient ausnutzen können.

»Der Photoreaktor basiert auf dem Prinzip des Airlifts. Der Flüssigkeitsstrom befördert die Mikroalgen in definierten Zyklen zum Licht«, erklärt der Biologe Degen die Funktionsweise der Anlage. Der neuentwickelte Reaktortyp hat seine Leistungsfähigkeit bereits unter Beweis gestellt. In einem Test wurde die kleinzellige Frischwasseralge Chorella vulgaris in der Anlage erfolgreich gezüchtet. Weiterhin konnten durch den Einsatz von Tiefziehtechnik die Investitionskosten im Vergleich zu anderen Systemen erheblich gesenkt werden. Nun planen die Fraunhofer-Forscher den Aufbau einer Algenproduktionsanlage in Mecklenburg-Vorpommern.

Die Algenzucht ist für viele Anwendungen interessant. Die Mikroorganismen produzieren Wirkstoffe für Kosmetika, können Abwässer und Abgase reinigen oder gar als Wasserstofflieferanten für Brennstoffzellen dienen. Insbesondere die Lebensmittelindustrie kann von den Produkten der Algen profitieren. Ein Beispiel: Die essentiellen Omega-3-Fettsäuren. Sie sollen den Cholesterinspiegel senken und so Arterienverkalkung vorbeugen. Bislang nehmen Menschen die wirkungsvolle Fettsäure vor allem über Fischöl zu sich. Der Nachteil: Da das Öl aus dem Fett von Makrelen, Hering oder Lachs gewonnen wird, enthält es neben der den mehrfach ungesättigten Fettsäuren auch giftige Schwermetalle. Eine »schadstofffreie« Alternative sind Algen, die Produzenten der Omega-3-Fettsäuren. »Die Fettsäuren aus den Algen könnten den Lebensmitteln direkt zugesetzt werden«, meint Degen. Voraussetzung dafür ist die Massenhaltung der winzigen Lebewesen.« Die Mikroalgen müssen in ausreichender Zahl, preisgünstig und unter hygienischen Bedingungen gezüchtet werden. Dies ist mit dem Photobioreaktor des IGB möglich.

Auf der Biotechnica in Hannover finden Sie die Fraunhofer-Institute in Halle 2, A 18 unter anderem mit folgenden Themen: Molekulares Farming, Produktion rekombinanter Proteine, Molekulare Biotechnologie, Gen- und Proteinexpression in tierischem und menschlichem Gewebe, individualisierte Arzneimitteltherapie und Tumortherapie.