„Bisher werden Mikroalgen im industriellen Maßstab überwiegend in suspensions-basierten Systemen kultiviert. Das bedeutet, dass die Algen gezüchtet werden, indem sie sich freischwimmend durch eine Nährlösung – im konkreten Fall Abwasser – bewegen, Nährstoffe aufnehmen, verarbeiten und wachsen. Solche Systeme sind vergleichsweise kostengünstig, leicht zu bewirtschaften und weisen moderate Wachstumsraten auf“, erklärt Sartor.

Die Effizienz ist jedoch begrenzt, da die im Deponiesickerwasser schwimmenden Algen nicht ausreichend dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Daher sind große, flache Becken für ihre Kultivierung erforderlich. Die Integration dieser Becken in die bestehende Aufbereitungsinfrastruktur gestaltet sich jedoch schwierig.

Im Projektteam verfolgen wir einen innovativen Ansatz: Die Kultivierung der Mikroalgen erfolgt in sogenannten biofilm-basierten Kultivierungssystemen. Hierbei heften sich die Algenstämme an eine Oberfläche fest und wachsen dort. Das Besondere ist, dass die Biofilme sowohl über als auch unter der Wasseroberfläche angebracht werden können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Anlagenplanung.

Ein vielversprechender Ansatz

Ein weiterer Vorteil dieser Methode ist, dass sich die Biomasse natürlicherweise in den Biofilmen konzentriert. Dadurch wird die Ernte und Weiterverarbeitung der Algen deutlich erleichtert. Zusätzlich sind die Kulturen resistenter gegenüber Stressfaktoren in extremen Lebensräumen wie belastetem Deponiesickerwasser. Die Biofilme ermöglichen den Algen eine bessere Abgrenzung von ihrer Umwelt.

In einem ersten Schritt wurde eine Pilotanlage in Betrieb genommen, in der Mikroalgen in einem Biofilm kultiviert und Deponiesickerwasser ausgesetzt werden. Die Anlage wird nun mit Blick auf den Abbau von Nährstoffen, Stoffwechselaktivitäten anderer relevanter Mikroorganismen wie Cyanobakterien, nitrifizierende und denitrifizierende Bakterien, die Produktion und Verwertbarkeit der Biomasse sowie die Betriebskosten kontinuierlich überwacht und optimiert.

„Am Ende des Projekts wollen wir fundierte Erkenntnisse darüber erhalten, ob und wie eine großtechnische Umsetzung ökologisch sinnvoll, effektiv und wirtschaftlich realisierbar ist“, sagt Sartor.