Das Projekt "IBÖ-08: NoriFarm - Ein Tanksystem für den urbanen Makroalgenanbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Köln, Institut für Technische Gebäudeausrüstung durchgeführt. Ein lebensnotwendiger Bestandteil für uns Menschen sind Omega-3-Fettsäuren, die vor allem in Fisch und ihrer Hauptnahrungsquelle, der Algen, konzentriert sind. Gegenüber dem Fischfang kann der Anbau von Algen eine umweltfreundliche und gesunde Alternative darstellen. Bisher besteht keine Möglichkeit essbare Makroalgen - wie Wakame, Hijiki oder Kombu - zuhause kontrolliert anzubauen. Unser Ziel ist es, dass NoriFarm diese Nische besetzt und neue Märkte in einer wachsenden Branche erschließt. Die Entwicklung umfasst den Bau eines selbstregulierenden Tanksystems und die Herstellung des künstlichen, nährstoffreichen Meerwassers. Das System soll zuverlässig ein schmackhaftes, gesundes Nahrungsmittel liefern, welches im Gegensatz zu Fisch und Meeresalgen einen kontrollierten Jodgehalt aufweist und schadstofffrei ist. Wichtige Produktaspekte sind dabei die sparsame Ressourcennutzung, Nutzerfreundlichkeit und ein wartungsarmes Tanksystem. Auf Basis unserer Produktidee NoriFarm beabsichtigen wir zukünftig das Tanksystem, die Nährlösung, die Algensporen und ein Rezeptbuch zu vermarkten. Es werden umfangreiche Recherchen für die biologische und technische Umsetzung durchgeführt, um die Skalierung der Algenkultivierung in Benchtop-Systemen und ihren Biomassezuwachs zu erarbeiten. Weiterhin werden die rechtlichen Fragen zur Herstellung und Vermarktung des Produkts sowie die sichere Handhabung eines Lebensmittels erörtert. Nach einer Markt- und Zielgruppenanalyse werden die Investitionskosten der Produktkomponenten für eine attraktive Preisgestaltung kalkuliert. In dem interdisziplinären Labor GreenING Lab der TH Köln arbeiten Wissenschaftler aus der Biologie und dem Ingenieurwesen gemeinsam an der Produktidee NoriFarm.
Das Projekt "Nutzung des CO2 Restgases aus einer Biogasanlage zur Erzeugung von zusätzlicher Biomasse durch eine Algenzucht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Verein zur Förderung des Technologietransfers an der Hochschule Bremerhaven e.V., Technologie-Transfer-Zentrum Bremerhaven durchgeführt. In dem Verbundprojekt wurde eine modulare Biogasanlage mit einer Abscheidung des Kohlendioxids aus dem Biogas entwickelt. Das CO2 Restgas sollte in einer Algenzucht zur Erzeugung von zusätzlicher Biomasse genutzt werden. In dem vom ttz durchgeführten Teilprojekt wurde eine Anlage zur Aufzucht von Mikroalgen entwickelt, die sich durch einfachen und kostengünstigen Aufbau auszeichnet. Es wurde eine Alge mit hoher Wachstumsrate ausgewählt und im Labormaßstab herangezogen. Mit der gewonnenen Biomasse wurde im Laborversuch das Biogaspotential untersucht. Abschließend wurde eine entsprechende Anlage für den Anschluss an die beim Projektpartner entwickelte Biogasanlage ausgelegt.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Planung, Auslegung, Bau und Inbetriebnahme der FPA-Pilotanlage zur direkten Aufbereitung und Nutzung von Gärungs-CO2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Subitec GmbH durchgeführt. Ziel dieses Bioraffineriekonzeptes auf Algenbasis ist die stoffliche und energetische Verwertung von stärkehaltiger Algenbiomasse. Die Hauptfraktion Stärke wird für die Produktion von Ethanol eingesetzt, für die Proteinfraktion sollen neue Verwertungswege aufgezeigt werden - insbesondere solche, die sich mit der CO2-Quelle aus dem biotechnischen Ethanolprozess ergeben. Die Wertschöpfung aus stärkereicher Algenbiomasse soll erhöht werden durch die Proteinverwertung, als auch die Gesamtverwertung der Algenrestbiomasse zu Biogas und die Schließung von Stoffkreisläufen für CO2 und anorganische Nährstoffe. Dies führt zusätzlich zu einer Verbesserung der Klimabilanz der Ethanolproduktion der 1. Generation. Die Optimierung der Stärkeproduktion mit Mikroalgen erfolgt in einem 2-stufigen Prozess in Flachplatten-Airliftreaktoren der Subitec GmbH. Um eine stabile/robuste Produktion über längere Zeiträume zu erreichen, soll ein online-Monitoring wichtiger Prozessparameter und deren Steuerung eingesetzt werden. Die Eignung und kostengünstige Bereitstellung von CO2 aus der Ethanolfermentation für die Algenproduktion wird getestet. Die Reststoffe aus der Ethanolfermentation werden zu Biogas vergoren, und sowohl Nährstoffe als auch Wasseranteil in die Algenproduktion rückgeführt. Lösliche und partikuläre Proteinfraktionen sowie Proteinhydrolysate sollen isoliert werden um neue Wertschöpfungspfade zu erschließen.
Das Projekt "BIOKONVERSION MIT ALGEN - Neue Wege zur fermentativen Aufwertung von Reststoffen aus der Fettverarbeitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bremen, Institut für Umwelt- und Biotechnik durchgeführt. *Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuen Technologie zur Biokonversion von Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie mit Hilfe von mixotroph kultivierten Mikroalgen.Exemplarisch für die Bremische Lebensmittelindustrie soll die Biokonversion der Beiprodukte und Reststoffe der Bremischen Firma Lamotte zu hoch ungesättigten Fettsäuren (PUFA) untersucht werden. PUFA wie die Omega-3-Fettsäure Eicosapentaensäure sowie die Omega-6-Fettsäure gamma-Linolensäure besitzen für den Menschen wie auch viele Tiere essentiellen Charakter.Neben der Gewinnung von speziellen Fettsäuren sind auch weitere von Mikroalgen gebildete Substanzen, wie Vitamine, Farbstoffe oder pharmazeutisch wirksame Stoffe im Fokus des geplanten Projektvorhabens. Darüber hinaus soll im Sinne einer möglichst vollständigen Nutzung der wertvollen Rohstoffe die Verwendung Lipid und Protein reicher Algenbiomassen zur Herstellung von Nahrungs- und Futtermittelzusätzen (functional food) untersucht werden.Die Bremische Firma Algatec GbR hat langjährige Erfahrung in den Bereichen Planung, Bau und Betrieb von Photobioreaktoren zur Kultivierung von Mikroalgen. Algatec ist vor allem an der Verwertung von Abfall- und Abwasserströmen in Kombination mit der Algenzucht interessiert. Der Geschäftsführer Dr. Andre Stelling wird das Projekt maßgeblich in Bezug auf die Auswahl geeigneter Algenstämme sowie die verfahrenstechnische Planung und Realisierung der photoautotrophen Wachstumsphase gestalten.Die Bremer Firma Henry LaMotte GmbH ist bestrebt, Reststoffe und Beiprodukte der eigenen Pflanzenölgewinnung und -verarbeitung, wie z.B. Trubstoffe, Glycerinwässer, Filtrationsrückstände oder Presskuchen einer Wert schöpfenden Nutzung zuzuführen. Gleichsam ist das Unternehmen am Vertrieb von gewonnener Algenbiomasse und Algeninhaltstoffen (PUFA, Carotinoide) an ihre Kunden aus dem Kosmetik- und Lebensmittelsektor interessiert.Das Bremische Unternehmen Polyplan GmbH, spezialisiert auf Planung und Bau von Wasseraufbereitungs- und Kreislaufanlagen für die Aquakultur und Schrimpszucht, wird im Projektvorhaben für die Entwicklung und Konzeption des Biokonversionsschrittes und die Prozesswasseraufbereitung verantwortlich sein.
Das Projekt "Optimizing Lipid Production of Planktonic Algae (LIPIDO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Department Biologie II Aquatische Ökologie durchgeführt. Das Vorhaben untersucht die bisher noch nicht vollständig verstandenen biologischen/ökologischen Hintergründe der Lipidproduktion bei Algen. Ziel ist es diese Mechanismen zu verstehen, und ein Kultursystem zu entwickeln welches bei möglichst niedrigem Energieeinsatz zu einer möglichst hohen Lipidproduktion der Algen führt. Genaue Messungen der Kohlenstoffdynamiken werden über die CO2 Bilanz der entwickelten Wachstumssysteme Aufschluss geben. Um die im Antrag dargestellten Fragestellungen zu untersuchen, werden zuerst geeignete Algenarten gescreent. Als Auswahlkriterien werden Lipidgehalt und hohe Wachstumsraten bei niedrigen/moderaten Temperaturen verwendet. In einem weiteren Schritt werden dann die Fettmuster einzelner Arten bzw. diverser Artengemeinschaften untersucht. Mit den ausgewählten Arten bzw. /Artengemeinschaften werden dann Chemostatversuche durchgeführt, um geeignete Kulturverfahren zu entwickeln, die bei minimalem Energieeinsatz möglichst hohe Lipidgehalte der Algenbiomasse entwickeln. Die im Vorhaben gewonnenen Ergebnisse werden in peer-reviewed Journalen veröffentlicht werden und gleichzeitig in die Optimierung großtechnischer Anlagen zur Algenkultivierung einfließen.
Das Projekt "Entwicklung einer Methode zur On-site Kontrolle des Algenwachstums und der Kontaminationen in der Algenkultivierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Airbus ExO Alpha GmbH durchgeführt. Das Projekt 'AdvancedBiomassValue' befasst sich mit Erschließung und Valorisierung einer neuen biogenen Rohstoffbasis der dritten Generation, die sich durch hohe Ertragseffizienz, niedrige Lignin-gehalte und einer verbesserten Landnutzungseffizienz von bisher verfügbaren Biomassequellen unterscheidet. Ziel des Projektes ist eine diversifizierte Wertschöpfungskette zur Produktion von Biokerosin, um ein nachhaltiges und ökologisch sinnvolles Wachstum der Luftfahrtindustrie zu gewährleisten. Im Arbeitspaket 6: Entwicklung von Biosensoren zur on-site Kontrolle des Algenwachstums und der Kontaminationen soll basierend auf dem existierenden Anforderungsprofil und dem existierenden Laboraufbau des Messsystems (siehe AP6.1 Erstellung der Anforderungen an das Detektionssystem sowie AP 6.2 Konzepterstellung, Spezifikation, Planung und Aufbau des Systems) die Arbeiten zur Charakterisierung des Detektionssystems im Labor, insbesondere zu den Kontaminationen fertiggestellt werden. nächster Schritt ist dann die Integration des Biodetektionssystems an einen Bioreaktor zur Algenaufzucht sowie die Durchführung entsprechender Feldtests. Auf Basis der Ergebnisse dieser Feldtests kann das Maßsystem entsprechend optimiert werden. Letzterer Arbeitsschritt ist die Erarbeitung und der Test von Gegenmaßnahmen zu einer mikrobiologischen Kontamination.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Downstream-Processing (Aufschluss / Extraktion)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phytolutions GmbH durchgeführt. Die Luftfahrt sucht zur Verringerung ihres CO2-Footprints Biomasse-Alternativen zu fossilien Kraftstoffen. AUFWIND zielt auf die industrielle Großproduktion von Algen und die Demonstration einer Integration ins Gesamtsystem Biokerosinproduktion bei ausreichender Nachhaltigkeit, Effektivität im Gesamtprozess und marktfähiger Preisgestaltung. Einbezogen werden landwirtschaftliche Strukturen (z.B. Biogas), Energiebilanz, Ökologischer Footprint und Nachhaltigkeit, Arbeitsplatzeffekte, Verfügbarkeit und Skalierbarkeit, Sicherung der Rohstoffversorgung und Kompatibilität mit Flugzeugen und Infrastrukturen. Hierzu sollen optimale Systeme zur Algenproduktion (TP2) und Aufschluss- und Extraktionsverfahren (TP3) identifiziert werden. Phytolutions erarbeitet folgende Aufgaben: TP2.2. Aus energetischen Gesichtspunkten wird parallel zur Separatortechnik eine Flokkulation entwickelt. TP2.3. Monitoring von Nährstoffen und Messung der Schadstoffkonzentrationen während der autotrophen und mixotrophen Produktion unter Nutzung von Industrie- und Agrarabwässern. TP3.1. Aus dem laufenden Produktionsbetrieb bei Phytolutions wird Biomasse in der Anfangsphase zur Verfügung gestellt. Die Qualität und Zusammensetzung wird laufend überprüft. TP3.2. Der Lipidgehalt soll mittels Schnelltests über Färbereaktionen bestimmt und das genaue Fettsäuremuster über Messungen zur Verifizierung und Optimierung von Schnelltests ermittelt werden. TP3.5. Eine verfahrenstechnische Bewertung wird durchgeführt.
Das Projekt "Nachhaltige Biomasseproduktion im Meer: Machbarkeitsstudie zur offshore-Kultur von Makroalgen für eine landseitige Verwertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Biowissenschaften, Lehrstuhl Angewandte Ökologie und Phykologie durchgeführt. Zielsetzung und Anlass: Die Eutrophierung stellt eine der größten ökologischen Bedrohungen der Ostsee dar, was sich aktuell in einer riesigen Todeszone (Sauerstoffmangel) am Meeresboden der tiefen Becken wiederspiegelt. Deshalb soll in dieser Machbarkeitsstudie eine nachhaltige marine Biomasse-Produktion des Blasentangs (Fucus vesiculosus) in Freilandversuchen in der Ostsee durchgeführt werden, um mit Hilfe dieser Makroalge eine Abreicherung von überschüssigen Nährstoffen herbeizuführen. In mehreren Schritten werden wir untersuchen inwiefern eine Hochskalierung vom Labor- zum offshore-Maßstab möglich und wie groß das Potenzial von großflächigen offshore-Freilandkulturen von Makroalgen ist. Weiterhin untersuchen wir ob die Biomasse umweltschonend produziert und als Wertstoff (Kosmetik), organischer Dünger, und/oder Biogas-Rohstoff (Energieträger) genutzt werden kann. Das Gesamtziel des Vorhabens in diesem Konsortium ist somit die Beurteilung der Chancen und Möglichkeiten von großflächigen Makroalgen-Freilandkulturen hinsichtlich: I. Schaffung eines regional möglichst geschlossenen Nährstoffkreislaufs zur Reduzierung der Nährstoffanreicherung in der südwestlichen Ostsee, II. Produktion von nachhaltigen Rohstoffen ohne dünge-, pflanzenschutz- und wasser-intensiven Landverbrauch, sowie III. Prüfung zusätzlicher Ertragsmöglichkeiten für Fischer und Einsparmöglichkeiten für Landwirte. Das vielfältige Potenzial der Ökosystemdienstleistungen von Blasentang-Freilandkulturen wird somit erstmalig experimentell in der Ostsee untersucht, und trägt zu den UN Nachhaltigkeitszielen bei. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und regionalen Stakeholdern (Fischer, Windparkbetreiber, Landwirte, Anlagenbetreiber für Biogas) durchgeführt. Arbeitsschritte und Methoden: Während der Projektdauer von drei Jahren bearbeiten wir vier Schwerpunkte: I. Kultivierung, II. Biomassecharakterisierung, III. Ernte und IV. Nutzung des Blasentangs. I. die bereits etablierte Nachzucht von Blasentang auf für die Freilandkultur geeignete Substrate wird optimiert. Danach wird die gut funktionierende Algenkultivierung vom Labor- und Mesokosmen-Maßstab zu mittleren Feldkulturen in der Eckernförder Bucht ( Prototyp einer Offshore-Kultur) heraufskaliert. Während all der Stufen der Hochskalierung werden die Effekte auf die Umwelt (abiotisch: Nährstoffgehalte, Sauerstoffkonzentration, pH; biotisch: Biodiversität organismisch und per eDNA) detailliert untersucht. Weiterhin soll die Zusammenarbeit mit Fischern und Windanlagenbetreibern als auch Genehmigungsbehörden (BSH, LLUR etc.) als Stakeholdern in Anspruch genommen werden, zu denen bereits intensive Kontakte bestehen. II. Die erzeugte Blasentasng-Biomasse wird ökophysiologisch und biochemisch charakterisiert, um bspw. Überlebensgrenzen, optimale Erntezeitpunkte und vielversprechende Wertstoffe zu identifizieren. III. Die Erntemethodik und Erstbehandlung an Land muss sorgfältig untersucht werden. Hier ist zum einen die Expertise von Fischern gefragt, die zumindest partiell von Fischfang auf die Wartung der Algenkulturen und die Algenernte umsteigen wollen. Der Schwerpunkt liegt auf der Nutzung der Biomasse an Land. Eine energieaufwändige Trocknung soll als Vorbehandlung vermieden werden. IV. Aus den biochemischen Analysen unter II. lassen sich bereits interessante Wertstoffe (Naturstoffe) z.B. für die kosmetische Industrie ableiten. Ansonsten ist die einfachste und bereits bewährte Nutzungsmöglichkeit das Einarbeiten der Algenbiomasse nach vorheriger Extraktion von Wertstoffen als Ersatz für mineralische Kunstdünger. Vor einer großflächigen und langfristigen Nutzung der Algenbiomasse als natürlicher Mineraldüngerersatz muss deren Belastung mit Schadstoffen, z.B. Schwermetallen, geprüft werden. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Untersuchung der Trennung von Stärke und Proteinen, sowie Vergärung der Stärkefraktion zu Ethanol auf Basis stärkereicher Algenbiomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Südzucker AG durchgeführt. Ziel dieses Bioraffineriekonzeptes auf Algenbasis ist die stoffliche und energetische Verwertung von stärkehaltiger Algenbiomasse. Die Hauptfraktion Stärke wird für die Produktion von Ethanol eingesetzt, für die Proteinfraktion sollen neue Verwertungswege aufgezeigt werden - insbesondere solche, die sich mit der CO2-Quelle aus dem biotechnischen Ethanolprozess ergeben. Die Wertschöpfung aus stärkereicher Algenbiomasse soll erhöht werden durch die Proteinverwertung, als auch die Gesamtverwertung der Algenrestbiomasse zu Biogas und die Schließung von Stoffkreisläufen für CO2 und anorganische Nährstoffe. Dies führt zusätzlich zu einer Verbesserung der Klimabilanz der Ethanolproduktion der 1. Generation. Die Optimierung der Stärkeproduktion mit Mikroalgen erfolgt in einem 2-stufigen Prozess in Flachplatten-Airliftreaktoren der Subitec GmbH. Um eine stabile/robuste Produktion über längere Zeiträume zu erreichen, soll ein online-Monitoring wichtiger Prozessparameter und deren Steuerung eingesetzt werden. Die Eignung und kostengünstige Bereitstellung von CO2 aus der Ethanolfermentation für die Algenproduktion wird getestet. Die Reststoffe aus der Ethanolfermentation werden zu Biogas vergoren, und sowohl Nährstoffe als auch Wasseranteil in die Algenproduktion rückgeführt. Lösliche und partikuläre Proteinfraktionen sowie Proteinhydrolysate sollen isoliert werden um neue Wertschöpfungspfade zu erschließen.
Das Projekt "TP4: Entwicklung eines seegebundenen Demonstrators für die Kultivierung und Ernte von Makroalgen unter kontrollierten Bedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ZosteraTec UG (haftungsbeschränkt) durchgeführt. Die Arbeitsziele des WIR!-Plant³- Verbundvorhaben 'Reduktion der Methan-Emission von Wiederkäuern durch Algenzufütterung 'Entwicklung eines seegebundenen Demonstrators für die Kultivierung und Ernte von Makroalgen unter kontrollierten Bedingungen' definiert. Das wesentliche Ziel des Teilvorhabens TeefA besteht in der Bereitstellung einer validierten technischen Lösung in Gestalt eines Demonstrators für die Kultivierung noch zu definierender Arten von Makroalgen. Der Demonstrator wird modular aufgebaut und besteht grundlegend aus folgenden Komponenten - Textile Kunststoff-freie Aufwuchsträger in unterschiedlicher geometrischer Ausführung (z.B. gitter-, netzartige oder dreidimensionale kubische Strukturen), - Trägerstruktur zur Aufnahme der Aufwuchsträger in Abhängigkeit der Lokation (seeseitig oder landseitig), - Schnittstellenvorbereitung für Messtechnik sowie - Befestigungs- bzw. Verankerungsmodul. In diesem Kontext werden folgende wesentliche Anforderungen an den Demonstrator gestellt: Es wird aus biologisch plausiblen Gründen eine seegebundene Anlage bevorzugt. Aus nachvollziehbaren technologischen Gründen soll diese Anlage im Rahmen dieses Vorhabens für seeseitig geschützte Abschnitte der Ostseeküste Mecklenburg-Vorpommers konzipiert, gebaut und erprobt werden. Es wird davon ausgegangen, dass es bei der zu entwickelnden seeseitigen Anlage um einen offenen Typ handeln wird. Mit der Erprobung des Demonstrators muss der Beweis erbracht werden, dass er hinsichtlich seines originären Anwendungszwecks (Algenproduktion) alle signifikanten, in der Gesamtvorhabenbeschreibung definierten Anforderungen erfüllt. Ebenso muss der Demonstrator hinsichtlich seines technischen Aufbaus so entwickelt werden, dass er den jahreszeitlich zum Teil erheblich divergierenden naturbedingten Belastungen (Wind, Strömung, Wellenlasten, etc.) standhält. Der Demonstrator muss offen sein für eine spätere Hochskalierung geometrischer und betriebswirtschaftlicher Parameter.
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