ÖkoPro - Bioökonomische Prozessketten

Worum geht´s in ÖkoPro?

An Biogasanlagen entstehen teils hochbelastete Flüssigkeitsströme aus den Fahrsiloanlagen und anderen Oberflächenwasser (Dachflächen, Fahrwege, usw.). Die B.E.S. baut im Projekt einen Verwertungsweg für die schwach belasteten Wassermengen (ca. 12.000-16.000 m³ jährlich) über die Algenbiomasse auf. Anhand seiner Leitfähigkeit und Trübung lässt sich die Belastung des Wassers mit Partikeln abschätzen. Über zwei Pumpen, die in einem Sickerwasserschacht installiert sind, wird bei hoher Leitfähigkeit/Trübung eine Pumpe gestartet und das Wasser wird der angrenzenden Biogasanlage zugeführt. Damit erreicht man, dass dieser Abwasserstrom energetisch verwertet wird. Die zweite Pumpe, die erst bei Unterschreitung einer gewissen Leitfähigkeit/Trübung (wird im Projektverlauf nach Analysen definiert) aktiviert wird, pumpt das schwach belastete Wasser in das Egalisierungsbecken, welches im Projekt errichtet wurde. Ergänzend werden nach Analysen verschiedene Kondensat-Abwässer (Kondensat aus Gasleitungen, Kondensat aus Strippung Sickerwasser) diesem Wasserstrom quantitativ zugeführt. Als Ergänzung zu dem oben beschriebenen Prozess wird zur Optimierung der Algenproduktion CO2 aus dem Rauchgas des BHKWs dem Reaktor zugeführt werden. Die B.E.S. hat alle diese Infrastrukturen aufgebaut und diese in intelligente Steuerungssysteme implementiert.

Mikroalgen sind pflanzenartige Organismen und hochgradig divers in ihren Eigenschaften. Anders als wir sind sie in der Lage, auch die sogenannten essentiellen Aminosäuren zu produzieren, die nicht-photosynthetisierende brauchen um zu leben. Auch sind sie voll mit ungesättigten Fettsäuren, die unsere Vitalfunktionen verbessern. Man kann Mikroalgen in Reinkultur halten, also als Monokultur, oder als Mix, was die Anpassungsfähigkeit der Kultur an schwankende Bedingungen stark erhöht. Je nach Ausgangsmedium und Art der Biomasse-Weiterverwendung kann eine Rein- oder eine Mischkultur sinnvoll sein. Für ÖkoPro wurde beides erprobt.

Mikroalgen stellen aufgrund ihrer Nachhaltigkeit und ihres sehr guten Nährstoffprofils eine attraktive Zutat für Futtermittel dar. Microganic handelt mit mikroalgenbasierten Futtermittel-Rohstoffen. Im Rahmen des ÖkoPro-Projektes wurde für Mikroalgen aus regionaler Kultivierung in Oberflächenwasser aus Biogas-Anlagen deren Tauglichkeit als Futtermittel geprüft. Dabei wird untersucht, ob diese Mikroalgen die gängigen Sicherheitsanforderungen für Futtermittel erfüllen. Außerdem wird geprüft, inwiefern diese Mikroalgen bezüglich ihrer Inhaltsstoffe und Verdaulichkeit eventuell Besonderheiten gegenüber sonstigen am Markt verfügbaren Mikroalgen aufweisen, und ob eventuelle Vorteile dann gezielt in der Vermarktung als Petfood genutzt werden können.

Biogas gilt als Baustein der Energiewende – doch es birgt auch Herausforderungen. Jährlich fallen an Biogasanlagen zehntausende Liter mit Nährstoffen versetztes Oberflächenwasser an, das nicht einfach in die Umwelt zurückgeleitet werden darf. Das Projekt ÖkoPro zeigt, wie daraus eine Chance für mehr Nachhaltigkeit wird: Mikroalgen sind der Schlüssel.

Ziel war es, Oberflächenwasser und andere Stoffströme aus Biogasanlagen zur Produktion von verwertbarer Mikroalgenbiomasse zu nutzen – und gleichzeitig das Wasser zu reinigen. Ein Konzept mit doppeltem Nutzen: Umweltschutz trifft auf Wertschöpfung.

Mikroalgen als biologische Kläranlage

Auf dem Gelände einer Biogasanlage bei Bad Bentheim wurde ein reaktorbasiertes Algensystem aufgebaut. Eine intelligente Steuerung trennt schwach und stark belastetes Oberflächenwasser – und leitet nur geeignete Mengen in das neue Algenbecken. Zusätzlich wird CO₂ aus dem Blockheizkraftwerk sowie überschüssige Wärme eingespeist, um das Wachstum der Mikroalgen zu fördern.

Das Ergebnis: Die Algen entziehen dem Wasser Stickstoff, Phosphor und CO₂, wodurch sich die Wasserqualität verbessert – und gleichzeitig entsteht eine wertvolle Biomasse.

Was kann man mit der Algenmasse machen?

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig:

• Futtermittel: Mikroalgen aus dem Reaktor wurden erfolgreich auf ihre Verwertbarkeit als Tierfutter geprüft. Ihre Inhaltsstoffe, darunter essenzielle Aminosäuren und ungesättigte Fettsäuren, machen sie besonders interessant für Petfood-Produkte.

• Kosmetik: Die Partnerfirma oceanBASIS testete Extrakte der Algen für Naturkosmetik – mit antioxidativer Wirkung und positiven Effekten auf Hautfeuchtigkeit und -elastizität. Die Herausforderung: Die im Projekt gewonnene Biomasse war nicht konstant genug, um die strengen EU-Kosmetikvorgaben wirtschaftlich zu erfüllen.

• Patches & Pflegeprodukte: Auf Basis der Extrakte wurden innovative Cosmetic Patches aus Alginat entwickelt, die Wirkstoffe kontinuierlich über die Haut abgeben – mit Prototypen, die dermatologisch vielversprechend abschnitten.

Das Fazit: Aus Abwasser wird Mehrwert

ÖkoPro beweist: Mikroalgen sind mehr als Nahrungsergänzungsmittel. In Kombination mit Biogasanlagen können sie problematische Stoffströme binden, die Umwelt entlasten – und dabei Produkte mit echtem Marktpotenzial hervorbringen. Besonders dezentral arbeitende landwirtschaftliche Betriebe könnten so neue Wege gehen, um Nährstoffe im Kreislauf zu halten, CO₂ aktiv zu nutzen und ihre Effizienz zu steigern.

Projektkoordination: Sascha Hermus, M. Sc. Biologie