Nachhaltige Fischzucht durch Mikroalgen

Eine nachhaltige Aquakultur, Abwasserreinigung und dabei die Kosten senken – mikroskopisch kleine Mikroalgen machen es möglich. Prof. Dr. Irmtraud Horst von der Fakultät Angewandte Chemie der TH Nürnberg forscht an den Organismen als Futtermittel für Fische.

Die Mikroalgen erhöhen die mehrfach ungesättigten Fettsäuren im Fisch, die für den menschlichen Körper essentiell sind. Zudem hat das Forschungsprojekt das Potenzial für eine nachhaltige Aquakultur und Abwasserreinigung und leistet so einen fortschrittlichen Beitrag zur Bioökonomie. Die Staedtler-Stiftung fördert das Projekt mit 40.000 Euro.

Die Bioökonomie, eine biobasierte und nachhaltige Industrie, nutzt biologische Ressourcen für die Produktion von Chemikalien, Wertstoffen, Energie, Nahrungs- und Futtermitteln. Prof. Dr. Irmtraud Horst von der Fakultät Angewandte Chemie der TH Nürnberg forscht an Mikroalgen mit dem Ziel eines progressiven Beitrags zur Bioökonomie.

Im Forschungsprojekt „Mikroalgen für die nachhaltige Aquakultur“ analysieren die Wissenschaftlerin und ihr Team den Einsatz der Mikroalgen in der Fischzucht.

Mikroalgen sind mikroskopisch kleine Organismen und überall verbreitet. Es existieren mehr als 100.000 Arten, die an die unterschiedlichsten Lebensräume angepasst sind. Sie können in Gegenden kultiviert werden, die für Landpflanzen ungeeignet sind, wie beispielsweise auf offenen Meeresflächen, in Brackwasser- und Trockengebieten.

„Durch die Mikroalgen sind wir in der Lage, vielfältige Produkte herzustellen, darunter pharmazeutische Wirkstoffe, Kosmetikprodukte, Feinchemikalien, Farbstoffe, Nahrungsergänzungsmittel, Massenchemikalien und Bioenergie. Trotzdem nutzt die Industrie momentan nur etwa zwanzig verschiedene Mikroalgenarten wirtschaftlich,“ so Prof. Dr. Irmtraud Horst. Ihr Ziel ist es, den Einsatz von Mikroalgen auszubauen.

Algen stellen mehrfach ungesättigte Fettsäuren her. Diese sind für den Menschen essentiell, der menschliche Organismus kann sie allerdings nicht selbst produzieren. Der Körper muss sie über die Nahrung aufnehmen, beispielsweise die mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäuren durch den Verzehr von Fisch. Um eine nachhaltige Aquakultur zu ermöglichen und die mehrfach ungesättigten Fettsäuren im Fisch zu erhöhen, bieten sich die Mikroalgen als Futtermittel an.

Prof. Dr. Irmtraud Horst: „In unserem Projekt testen wir verschiedene Mikroalgen zur Produktion von mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Dafür führen wir im Labor für Biotechnologie der
TH Nürnberg kontinuierlich (bio-)chemische Analysen durch.“

Das Forschungsteam züchtet die Mikroalgen in unterschiedlichen Bioreaktoren und vergleicht ihr Wachstum. Durch die Änderungen physikalischer und chemischer Parameter, wie beispielsweise der Lichtintensität, der pH-Werte oder der Zuckerzugabe, optimieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Entwicklung der Algen und ihren Lipidgehalt.

Da die Betreiberinnen und Betreiber von Aquakulturen die Mikroalgen direkt an die Fische verfüttern, müssen die Algen einige Voraussetzungen erfüllen: Die Algen dürfen eine bestimmte Größe nicht überschreiten, müssen leicht verdaulich sein, ausreichend schnell und dicht wachsen, frei von Toxinen sein und über die richtige Zusammensetzung an Nährstoffen verfügen. Das Forschungsteam der TH Nürnberg identifiziert in ihrem Projekt die Mikroalgen, die sich als Fischfutter für die Aquakulturen eignen.

Durch diese innovative Forschung gelingt es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern nicht nur, wertvolle Produkte zu synthetisieren, sondern gleichzeitig auch Abwässer zu reinigen. Derzeit kultiviert die Industrie die Mikroalgen in beleuchteten Bioreaktoren. Diese Methode ist allerdings für die Herstellung von Futtermitteln für die Aquakultur zu kostenintensiv.

Das Forschungsteam untersucht die Bildung der Mikroalgen auf Abwässern, um so die Kultivierungskosten zu senken. Die Mikroalgen benötigen für ihr Wachstum unter anderem CO2, Stickstoff- und Phosphorverbindungen, die sie aus Industrieabwässern beziehen können. Das ermöglicht nicht nur die Kostensenkung, sondern gleichzeitig die Reinigung von Abwässern.

Im Fokus stehen dabei Abwässer aus der Lebensmittelindustrie und salzreiche nitrathaltige Abwässer aus der Wasseraufbereitung. „Damit bringt das Projekt auch viele Vorteile für Kläranlagen, für die Trinkwasseraufbereitung oder die Lebensmittelindustrie. Durch unsere systematische Arbeit mit mehreren Mikroalgen können wir zudem weiteren Industrien maßgeschneiderte Lösungen für ihr klärendes Abwasser und für die Produktion von Lipiden anbieten – mit Hilfe von Mikroalgen,“ erklärt Prof. Dr. Irmtraud Horst.

Durch das Forschungsprojekt, das die Staedtler-Stiftung mit 40.000 Euro fördert, werden die Kosten für die Mikroalgenkultivierung gesenkt, Abwasser von Stickstoff und Phosphat gereinigt und eine nachhaltige Aquakultur erreicht.

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