Projekte Biologie

Biologische Untersuchungen, neue Verfahren und Screening nach optimierten, energieliefernden Algen als Energiequelle der Zukunft zur Lösung der fossilen Energieproblematik

Portraitfoto Leopold Zaitz

Algen brauchen keinen Humus, wenig Dünger, keine Pestizide und können überall in Behältern (Biophotoreaktoren) wachsen und liefern auf geringstem Raum kostengünstig aus Licht eine viel höhere Biomasse als jeder Feldanbau. Ölhaltige Algenarten wie z.B. Euglena gracilis sind essbar, als Kosmetikzusatz verwendbar und können zur Biokraftstoffproduktion verwendet werden. Somit könnten sie die fossile Energieproblematik lösen, weil sie an jedem unfruchtbaren Ort in einfachen Tanks (Biophotoreaktoren) mit wenig Dünger in kurzer Zeit extrem viel Biomasse zur Herstellung von Biokraftstoff (Biodiesel) liefern und von Erdöl unabhängig machen.

Cyanobakterien und Grünalgen sind die einzigen Mikroorganismen, die Wasserstoff durch biologische Umwandlung herstellen können: Grünalgen wie Chlamydomonas reinhardtii liefern unter Nahrungsmangel (Schwefelmangel) in anaerober Kultur aus Licht direkt Wasserstoffgas, das mittels Brennstoffzelle, die als H2-Detektor fungiert, gemessen werden kann.
Mit allereinfachsten, kostengünstigen Mitteln war es ohne Laborausrüstung möglich, einen hocheffizienten Photobioreaktor für Algen zu bauen und große Mengen wasserstoffproduzierender Algen (Chlamydomonas reinhardtii) sowie ölhaltiger Algen (Euglenea gracilis) im selbstgebauten Biophotoreaktor mit einfachen selbstentwickelten Nährmedien zu kultivieren.
Durch Zusatz von Glycerin zum Nährmedium konnte bei den wasserstoffproduzierenden Algen eine bisher noch nicht beobachtete Erhöhung der Wasserstoffproduktion um ca. 5% erzielt werden. Durch Zusatz von Herbizid zum Nährmedium war es zudem möglich Euglena gracilis Algenkulturen zu selektieren, die einen deutlich erhöhten zelleigenen Lipidanteil (ca. 4%) zur Kraftstoffherstellung aufweisen. Durch Nährmedium-Zusatz von geringen Mengen an Herbizid (Fusilade), das gezielt das für die Ölproduktion zuständige Algenenzym (Acetyl-CoA-carboxylase, ACCase) hemmt, war es möglich Euglena gracilis Algenstämme heranzuziehen, die besonders viel von diesem ölproduzierenden Enzym enthalten, da nur diese das Herbizid überleben.

In mehreren Schritten (drei Kulturansätze) lassen sich somit mit diesem neuentwickelten Selektionsverfahren Euglena gracilis Algenkulturen mit deutlich erhöhter Ölproduktion herstellen, um daraus noch mehr Algenbiokraftstoff produzieren zu können. Außerdem gelang es durch ein weiteres neuentwickeltes Verfahren (Anzuchtmethode mit Glycerinzusatz zum Nährmedium) für C. reinhardtii, dessen Wasserstoffproduktion deutlich zu erhöhen. Durch diese beiden neuentwickelten Verfahren zur Steigerung der Öl-/Lipidproduktion von Euglena gracilis, sowie der Erhöhung der Wasserstoffproduktion von C. reinhardtii kann deutlich mehr Öl für die Biokraftstoffproduktion und Wasserstoff als Energieträger produziert werden.
Dadurch können mit diesen beiden neuen Verfahren extrem kostengünstig Algenphotobioreaktoren konstruiert und betrieben werden und mit diesen Verfahren mit Algenorganismen einfach und schnell noch mehr Nahrung, Biokraftstoff und Wasserstoffgas als bisher aus Algen hergestellt werden, um die fossilen Energieprobleme durch Herstellung von „sauberer" Energie aus Algen (Algen-Wasserstoff, Bioalgenkraftstoff) zu lösen und um damit teures, knappes und umwelt- bzw. klimaschädliches fossiles Erdöl zu ersetzen.

Forscher: | Leopold Zaitz |
Fachgebiet: Biologie
Regionalwettbewerb: München-Nord

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