Die Universität Duisburg-Essen (UDE) hat die größte Algensammlung der Welt etabliert, die über 7.000 Stämme umfasst. Diese einzigartige Sammlung wird zurzeit am Teilchenbeschleuniger Advanced Light Source des Lawrence Berkeley National Laboratory untersucht. Das Ziel dieser Forschung besteht darin, die chemische Zusammensetzung der Algenzellen zu entschlüsseln und die produzierten Biomoleküle zu identifizieren. Algen sind hochinteressante Organismen, da sie Biomoleküle wie Lipide erzeugen, die als nachhaltige Energieträger genutzt werden können.

Ein Beispiel für eine wertvolle Algenart ist Chlorella, die eine hohe Lipidproduktion aufweist und zur Herstellung von Biokraftstoffen verwendet werden kann. Zusätzlich können Algen Kohlendioxid in organische Materie umwandeln, was sie zu einem wichtigen Faktor im Kampf gegen den Klimawandel macht.

Forschung und Entwicklungen

Leiter der Forschungsprojekte sind Prof. Dr. Alexander Probst und Dr. Andre Soares von der UDE. Der Einsatz des Teilchenbeschleunigers hat den Vorteil, extrem reines Infrarotlicht zu erzeugen, wodurch das Hintergrundrauschen in den Messungen minimiert wird. Diese Technologie ermöglicht es dem Team auch, die Interaktionen der Algen mit anderen Organismen, wie Bakterien, zu untersuchen, um tiefere Einblicke in die Ökologie und die Funktionalität von Algen zu gewinnen.

Im Jahr 2024 wurde bereits ein erster Schritt zur Entschlüsselung des Erbguts von über 100 Algenstämmen in Kooperation mit dem Joint Genome Institute des Lawrence Berkeley National Laboratory durchgeführt. Die Kombination von Genomanalysen und hochauflösender Infrarot-Spektroskopie eröffnet neue Perspektiven in der Algenforschung. Die Untersuchungen am Advanced Light Source haben am 1. Januar 2025 begonnen und sind bis Ende Juni 2025 geplant, gefolgt von umfangreichen Anschlussanalysen und Datenauswertungen.

Anwendungen der Algenforschung

Algen gewinnen zunehmend an Bedeutung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, insbesondere als potenzielle Energiequelle. Sie nutzen die Photosynthese zur Umwandlung von Sonnenenergie in Biomasse, was sie zu einer erneuerbaren und nachhaltigen Energiequelle macht. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen produzieren Algen keine schädlichen Emissionen und können in unterschiedlichen Wasserarten, einschließlich Salzwasser und Abwasser, gedeihen.

Die Anwendungen der Algenenergie sind vielfältig: Sie reichen von der Produktion von Biokraftstoffen bis hin zu Biokunststoffen, Düngemitteln und Tierfutter. Zudem entwickelt man effizientere Anbaumethoden und optimiert die Algenöl-Extraktion. Prototypen von Algenfarmen werden getestet, um die Skalierbarkeit dieser Technologien zu untersuchen.

Nachhaltigkeit und Herausforderungen

Die Identifizierung geeigneter Algenarten ist für die Energiegewinnung entscheidend. So produziert beispielsweise Chlamydomonas reinhardtii große Mengen an Lipiden, während Navicula pelliculosa Kieselsäure für die Solarzellenfertigung liefert. Die Entwicklung effizienter Extraktionsmethoden, wie der hydrothermalen Liquefaktion, ist essenziell, um Algenbiomasse in Biokraftstoffe umzuwandeln.

Trotz der vielversprechenden Ansätze sind Herausforderungen wie die effiziente Gewinnung und Verarbeitung von Algenbiomasse vorhanden. Diese erfordern technologische Innovationen und angemessene Investitionen. Zudem gilt es, die wirtschaftliche Rentabilität und langfristige Nachhaltigkeit der Algenproduktion weiter zu erforschen. Algenenergie hat jedoch das Potenzial, zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Sicherstellung einer nachhaltigen Energieversorgung erheblich beizutragen.

Zusammenfassend zeigt die Forschung an der UDE, wie interdisziplinäre Ansätze und moderne Technologien zur Entschlüsselung der Möglichkeiten von Algen beitragen können. Dies stellt nicht nur einen bedeutenden Fortschritt in der Wasserforschung dar, sondern auch einen wertvollen Beitrag zur nachhaltigen Energiewende.