Klimawandel, Umweltverschmutzung und Übernutzung natürlicher Ressourcen sind Begleiterscheinungen des menschlichen Lebenswandels und erfordern ein Umdenken in Bezug auf die Nutzung natürlicher Ressourcen. Um veränderlichen ökologischen, ökonomischen und sozialen Anforderungen gerecht zu werden, zielt Algenprojekt auf eine meerunabhängige und landgestützte Algenkultivierung mittels innovativer Photobioreaktortechnologie ab.
Für die Kultivierung von Mikro- und Makroalgen existieren verschiedene Systeme. Grundsätzlich können die Kultivierungssysteme in offene und geschlossene Technologien unterteilt werden. Offene Systeme existieren gleichermaßen für Mikro- und Makroalgen. Meist sind die offenen Systeme technisch wenig aufwendig und haben daher vergleichsweise geringe Investitions- und Betriebskosten.
Allerdings benötigen diese in der Regel eine große Fläche. Dieser Umstand verschärft den Flächennutzungskonflikt, welcher in den Medien als Teller-Trog-Tank-Diskussion kursiert. Ein weiterer Schwachpunkt offener Strukturen resultiert aus der Tatsache, dass diese Kultivierungssysteme mit der Umwelt im Austausch stehen, sodass die Kontrolle des Kultivierungsprozesses schwierig und das Endprodukt zum Teil unvorhersehbar sein kann. Dadurch lässt sich eine definierte Qualität des Algenproduktes nur schwer abschätzen und etwaige Kriterien der weiterverarbeitenden Prozessketten nicht erfüllen.
Konzept eines Algen-Photobioreaktors für marine Makroalgen:
Geschlossene Kultivierungssysteme zur kommerziellen Herstellung von Algen gab es bisher nahezu ausschließlich für Mikroalgen. Derartige geschlossene Systeme sind der Kategorie Photobioreaktor zuzuordnen. Die Bezeichnung Bioreaktor weist auf ein Fermentationssystem hin, in dem die Zucht von ausgewählten biologischen Organismen unter möglichst optimalen und konstant gesteuerten Bedingungen erfolgt. Ein Photobioreaktor ist folglich ein Fermentationssystem zur Zucht photosynthetisch aktiver Organismen.
Der wesentliche Vorteil von Photobioreaktoren erwächst aus der hohen Prozess- und Produktkontrolle, womit letztendlich eine hohe Qualität des Algenproduktes gewährleistet werden kann. Der kritischste Nachteil der geschlossenen Kultivierungssysteme sind die sehr hohen Kosten. Einerseits sind Photobioreaktoren kostenintensiv in der Anschaffung und andererseits verlangen diese Reaktortypen einen ebenso hohen Einsatz an Betriebsmitteln und Arbeitskraft, um die Prozessparameter konstant zu halten.
Dennoch bieten Photobioreaktoren die Möglichkeit der Einbindung in städtische oder ländliche Strukturen, sodass kein derartig hoher Flächenbedarf wie für die offenen Systeme erforderlich ist. Bei der Entscheidung zwischen offenen und geschlossenen Produktionssystemen sollten die genannten Vorteile, aber auch die bestehende Peripherie und infrastrukturelle Einbindung der Kultivierungsstruktur sowie die nachgelagerten Prozessschritte der erzeugten Algenbiomasse berücksichtigt werden.