Aus Abfall Wert schöpfen: Das volle Potenzial von Algenbiomasse erschließen
Algenbiomasse wird weltweit in großem Umfang produziert, doch ein Großteil ihres Potenzials bleibt ungenutzt. In manchen Fällen werden bis zu 95 % der verarbeiteten Biomasse entsorgt oder für geringwertige Anwendungen genutzt. Diese Ineffizienz stellt eine wesentliche Lücke für den Algensektor und eine verpasste Chance für den Übergang Europas zu einer kreislauforientierten Bioökonomie dar.
Innovation in der Bioraffinerie von Algen
Das EU-finanzierte Projekt CIRCALGAE(öffnet in neuem Fenster) ging diese Herausforderung an, indem es nachhaltige, skalierbare Lösungen für die Umwandlung von Algennebenströmen in hochwertige Erzeugnisse für verschiedene Industriesektoren entwickelte. Das Konsortium entwickelte einen schrittweisen Kaskaden-Bioraffinerie-Ansatz für die Extraktion mehrerer wertvoller Fraktionen(öffnet in neuem Fenster) aus Algenbiomasse. Dieser Ansatz kombiniert grüne und industriell skalierbare Technologien, die die Rückgewinnung von Verbindungen wie Proteinen(öffnet in neuem Fenster), Polysacchariden und bioaktiven Molekülen zur Verwendung in Lebensmitteln, Futtermitteln und Kosmetika ermöglichen. Die Hochdruckhomogenisierung(öffnet in neuem Fenster) gewährleistet beispielsweise eine effiziente und selektive Rückgewinnung intrazellulärer Bestandteile ohne den Einsatz von schädlichen Lösungsmitteln. Nachgelagerte Verfahren wie die Membranfiltration verfeinern diese Fraktionen weiter und stellen sicher, dass jeder Inhaltsstoff spezifische funktionale und qualitative Anforderungen erfüllt. „Alle Prozesse wurden im Hinblick auf die Skalierbarkeit und Nachhaltigkeit entwickelt, um Lösungen zu schaffen, die von der Industrie direkt übernommen werden können, ohne die Umweltleistung zu schmälern“, erklärt Projektkoordinatorin Amparo Jiménez Quero.
Die Funktionalität für reale Anwendungen bewerten
Ein entscheidendes Merkmal des Projekts war die Bewertung der bioaktiven Wirkungen in der frühen Entwicklungsphase, um die Endanwendung zu gewährleisten. Dieser Ansatz erzielte im Lebensmittel- und Futtermittelsektor besonders gute Ergebnisse bei der Verwendung nährstoffreicher Inhaltsstoffe aus Restbiomasse. Rückstände aus der Spirulina-Verarbeitung wurden beispielsweise in nährstoffreiche Inhaltsstoffe mit einem ausgeprägten Aminosäureprofil umgewandelt, die sich für die Beimischung zu Lebens- und Futtermitteln wie veganem Käse, Energiebällchen und Biskuitkuchen eignen. Parallel dazu zeigten minimal verarbeitete ballaststoff- und proteinreiche Fraktionen, die durch Hochdruckhomogenisierung hergestellt wurden, vielversprechende Wirkungen in Futtermittelformulierungen zugunsten der Gesundheit und Leistung von Tieren. Rückstände aus der Verarbeitung von Laminaria hyperborea führten zu Fucoidan, eine bioaktive Verbindung mit antioxidativen Eigenschaften, während die verbleibende Biomasse erfolgreich als ballaststoffreicher Inhaltsstoff für extrudierte Snacks und Frühstückszerealien wiederverwendet wurde, so dass eine vollständige Verwertung des Nebenstroms erzielt werden konnte. In ähnlicher Weise ermöglichte die hydrothermale Extraktion von Gelidium corneum die Rückgewinnung von kohlenhydrat- und proteinreichen Fraktionen, die als gesundheitsförderliche Futtermittelinhaltsstoffe erprobt wurden, während das verbleibende zellulosereiche Material in anderen industriellen Anwendungen weiter verwertet wurde. Aus Algen gewonnene bioaktive Inhaltsstoffe wie etwa Extrakte mit reichhaltigen Antioxidantien und funktionale Polysaccharide wurden zudem erfolgreich in Formulierungen wie Cremes und Körpermilch eingearbeitet. „Alles in allem haben wir nachgewiesen, dass integrierte, skalierbare Bioraffinerieverfahren den Wert von Algenbiomasse voll ausschöpfen und Inhaltsstoffe mit eindeutigem Ernährungs- und Vermarktungspotenzial erzeugen können“, erklärt der leitende Forscher Antonio Martinez Abad.
Eine nachhaltige Zukunft
Im Rahmen des Projekts CIRCALGAE wurden beachtliche Erfolge bei der Verringerung der Algenbiomasseabfälle und ihrer Umwandlung in wertvolle Erzeugnisse erzielt. Viele der entwickelten Verfahren und Inhaltsstoffe stehen bereits kurz vor der Marktanwendung, was die praktische Relevanz des Projekts unterstreicht. Gleichzeitig tragen die wissenschaftlichen Leistungen und die öffentlich zugänglichen Ergebnisse zu einer wachsenden Wissensbasis für die nachhaltige Verwertung von Biomasse bei. Über die technologische Innovation hinausgehend, hat das Projekt ein starkes Kooperationsnetz etabliert, das den Industriesektor, die Wissenschaften und die Interessengruppen entlang der Algenwertschöpfungskette im europäischen Kontext miteinander verbindet. Diese Verbindungen haben eine solide Grundlage für die weitere Zusammenarbeit geschaffen, die in konkreten Marktlösungen und neuen Geschäftsmöglichkeiten münden soll. „Wir sehen CIRCALGAE als Keimzelle für künftige Entwicklungen: Die entwickelten Konzepte, Technologien und Ansätze sind in hohem Maße übertragbar und können an andere Arten von Biomassen und regionale Gegebenheiten angepasst werden, so dass Europas Position in der Bioökonomie gestärkt wird“, lautet das Fazit von Jiménez Quero.
