Gärri

Laufzeit: 01.06.2021-31.10.2022

Ausgangssituation:

Aus den Projekten RE-Papier und Plus-RE Papier ist bekannt, dass nicht mehr recycelbare Reststoffe der Papierindustrie ein hohes Biogasbildungspotential aufweisen. Dabei entstehen nährstoffhaltige Gärprodukte, für die es noch keine Verwertungsmöglichkeit gibt, da diese nicht als Düngemittel in der Landwirtschaft zugelassen sind. Im Rahmen des Projektes wird die Nährstoffrückgewinnung aus der Flüssigphase des Gärrestes mittels Mikroalgen in einem innovativen Reaktor untersucht. Dadurch kann ein Teil potenzieller Kreisläufe der Papierindustrie geschlossen werden, die das Ziel haben bis 2050 Klimaneutral zu werden.

Dazu wurde folgende Idee entwickelt: Das Gärprodukt aus der Biogasanlage wird separiert. Der Feststoff kann in der Bauindustrie z.B. für die Kalksandsteinproduktion verwendet werden. Die nährstoffreiche Flüssigphase wird als Kultivierungsmedium für Mikroalgen eingesetzt. Dazu wird ein innovativer mäanderförmiger Röhrenreaktor in senkrechter Bauweise konstruiert. Der Reaktor bietet eine große Oberfläche für Lichteinfall sowie eine lange Verweilzeit von CO₂ im Reaktor, wodurch eine hohe Löslichkeit des Gases erreicht wird und CO₂ in den Algen gebunden wird. Das garantiert eine hohe Photosynthese-Aktivität der Algen. Im Scale-up kann dieses System beispielsweise an Außenwänden der Biogasanlage angebracht werden, wodurch kein zusätzlicher Flächenbedarf entsteht. Die Algenbiomasse aus dem Langzeitbetrieb des Röhrenreaktors soll weitergehend verwertet werden. Dazu werden die Inhaltsstoffe auf dessen Wassergehalt, Proteinanteil, Fett- und Polysaccharidkomponenten analysiert. Alternativ soll die verbleibenden Algenbiomasse in Formkörper wie z.B. Teller oder Becher gepresst werden.

Auf diese Weise wird der Nährstoffgehalt des Gärproduktes reduziert, CO₂ gebunden und ein vielseitig verwertbares Produkt generiert.

Das Projekt:

Im Rahmen des Projektes wurden zwei identische mäanderförmige Reaktoren aufgebaut, in denen parallel Versuche durchgeführt werden können. Die Algen wurden anhand ihrer Ansprüche wir eine gute Wachstumsrate bei geringen Temperaturen, den vorhandenen Nährstoffen sowie eine gute CO₂ Aufnahmerate ausgewählt. Die entstandene Biomasse aus der Algenkultivierung wurde geerntet und als Ausgangsprodukt für viele verschiedene Bioökonomieprodukte eingesetzt. Der Fokus lag in diesem Projekt auf der Extraktion und chromatographischen Trennung lipophiler Biomoleküle mit überkritischem CO₂. So konnten nach der Optimierung die drei ungesättigten Fettsäuren Ölsäure, Linolsäure extrahiert und quantifiziert werden.