Erhält die HTL von Mikroalgen durch die Elektroporation neue Impulse?

Mikroalgen sind in den Fokus der Forschunggerückt, weil sie auf Grund ihrer hohen Fotosyntheseleistung gute Wachstumsraten haben und damit ein hohes spezifisches Flächennutzungspotential aufweisen. Gegenstand der Forschung ist insbesondere ihre Nutzung als Zellfabrik für hochwertige biochemische Produkte oder die Nutzung der Proteine bzw. Lipide im Lebensmittelbereich sowie als Biokraftstoff. Das letztere basiert im Wesentlichen auf der Veresterung der Lipide nach einem mechanischen Aufschluss. Die Hydrothermale Verflüssigung (HTL) könnte den mechanischen Aufschluss vermeiden und direkt Biocrude aus Mikroalgen generieren, welches anschließend zu Biokraftstoffen aufgearbeitet wird. Allerdings ist die ausschließliche Herstellung von Kraftstoffen nicht wirtschaftlich, weil die Kultivierung von Mikroalgen zu aufwendig ist. Ausweg ist die Erzeugung eines hochwertigen Koppelprodukts vor der eigentlichen Biokraftstoffgewinnung, welches z.B. durch eine energetisch optimierte Extraktion ohne mechanischen Aufschluss gewonnen werden kann. Die Elektroporation ist eine Methode, die durch gepulste elektrische Felder (PEF) Zellwände permeabilisiert und damit sowohl die Extraktion, als auch die HTL positiv beeinflussen könnte. ... mehrDie vorgestellte Studie betrachtet exemplarisch zwei Algenstämme, Auxenochlorella protothecoides (Ap), welche auf Grund der hohen Lipidproduktion besonders für die Biodieselproduktion geeignet ist sowie Scenedesmus almeriensis (Sa), welche einer enzymatischen Hydrolyse unterzogen wurde, um Aminosäuren zu gewinnen, die sich z.B. für die Verwendung von Biodünger eignen. Bei beiden Algenstämmen wurde zum einen direkt und zu anderen nach der PEF Behandlung die Extraktion von Lipiden bzw. Aminosäuren untersucht sowie der Einfluss von PEF auf die HTL bzw. die HTL der extrahierten Rückstände betrachtet. Es zeigt sich, dass die Elektroporation kaum Einfluss auf die HTL der beiden Mikroalgenstämme hat, allerdings auf die Extraktion von Lipiden (Ap) sowie die Extraktion von Aminosäuren (Sa) nach der enzymatischen Hydrolyse und daher natürlich auf die HTL der extrahierten Rückstände. Die Lipidextraktion konnte von 4% auf 33% gesteigert werden (mehr als 80% der gesamten Lipide) und verringert die Biocrude Ausbeute nach der HTL lediglich von 58% auf 43% mit immer noch hohem HHV von 36,7 MJ kg-1. Sehr gut ist auch der Einfluss von PEF auf die Extraktion von Aminosäuren aus Sa mit einer Steigerung von 49% auf 60% mit Hilfe dieser äußerst milden enzymatischen Hydrolyse bei gleichzeitiger leichter Erhöhung der Biocrude Ausbeuten nach der Extraktion, da durch die Aminosäure Extraktion der Lipidanteil erhöht wurde.