Grüne Alternative mit viel Potenzial
04 Mar 2020
Die Kultivierung und Nutzbarmachung von Algen hat in den vergangenen zehn Jahren einen regelrechten Boom erlebt. Verschiedene Branchen sind dabei auf verfahrenstechnische Unterstützung von Unternehmen wie GEA angewiesen. Dank verbesserter Verarbeitungsanlagen und wachsendem technischem Know-how können Hersteller inzwischen im industriellen Maßstab effizient und kostengünstig produzieren.
Algen werden wegen ihres Nähr- und Gesundheitswerts in vielen Teil der Welt seit Langem geschätzt. Sie sind reich an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, Proteinen, Enzymen, Vitaminen, Mineralien und Spurenelementen in hoher Konzentration. Als funktioneller Inhaltsstoff sind sie nicht nur in der Lebensmittel-, sondern auch in der Futtermittelindustrie gefragt. Algenöl etwa wird in der Fischzucht vermehrt als Futterbestandteil eingesetzt und kann so die weltweiten Fischbestände ein Stück weit entlasten. Als Bestandteil von Rinderfutter können bestimmte Algensorten die Methanproduktion offenbar erheblich reduzieren. Auch in der Pharmazie und in der Chemie gibt es Anwendungsfelder mit Potenzial, darunter Zahnpasta oder Kosmetik ebenso wie Biokraftstoffe, Biodünger und Biopestizide. Und das ist längst nicht alles: Da Algen Schwermetalle binden können, sind sie auch wirksam in der Abwasserreinigung.
Tausende von Mikroalgenarten nehmen in den Gewässern dieser Welt große Mengen Kohlenstoff auf und geben Sauerstoff ab. Deshalb wollen Forscher diese kleinen Leistungswunder verstärkt für die Bindung von Kohlenstoff nutzbar machen. Durch Einleitung von Industrieemissionen in Mikroalgenfarmen beschleunigen sie zudem das Wachstum der Algen, damit diese im größeren Stil als nachhaltige Quelle für die Energiegewinnung oder für biologisch abbaubare Kunststoffe eingesetzt werden können.
GEA Innovationen für mehr Effizienz in der Algenverarbeitung
GEA verfügt über mehr als 50 Jahre Erfahrung in der Algenverarbeitung und unterstützt Start-ups und industrielle Algenproduzenten als wichtiger Partner mit F&E-Know-how und mit hocheffizienten Verarbeitungstechnologien, die strengen Industriestandards entsprechen. Bei der Verarbeitung oder Ernte ist es notwendig, die Algenbiomasse von dem Wasser zu trennen, in dem sie kultiviert wurde. GEA bietet bewährte Technologien zum Konzentrieren, Extrahieren, Waschen und Trocknen von Algensuspensionen.
Dabei ist Zentrifugaltechnik gefragt, denn Zentrifugen – auch Klärer oder Separatoren genannt – sind oft das einzig wirtschaftliche Mittel, um Mikroalgen effizient zu verarbeiten. Grund dafür ist zum einen der im Vergleich zu keramischer Membranfiltration geringere Energiebedarf. Zudem kommt es bei herkömmlichen Rotationsvakuumfiltern aufgrund der Zellgröße der Algen häufig zum Blockieren des Filters. Allerdings macht es die kontinuierliche Verarbeitung mit Separatoren unter Umständen schwierig, die Algenzellen am Leben zu erhalten, da sie z.T. einer hohen Scherkraft ausgesetzt sind.
Diese Herausforderung hat GEA mit seinem patentierten hydrohermetischen Zulauf und der Hydro-Brake gelöst – Letztere hilft dabei, die extrem scherempfindlichen Zellen möglichst unbeschadet wieder aus dem Zentrifugalfeld herauszubekommen. Ohne diesen „Bremsassistenten“ kann die Schädigungsrate selbst bei reduzierter Drehzahl bei mehr als 90 Prozent liegen.
Konzentrieren, Extrahieren und Waschen
GEA bietet eine Reihe CIP-fähiger Klärseparatoren und Dekanter zum Trennen von Flüssigkeit und Algenbiomasse an, mit spezifischen Vorteilen je nach Algenart und Wachstumsbedingungen. Die passende Lösung richtet sich nach den zu verarbeitenden Kapazitäten, der Produktviskosität, dem Feststoffgehalt, dem pH-Wert in der Fermentationsbrühe und der Zellstruktur. Ist eine stärkere Konzentration und Entwässerung erforderlich, wird der Flüssigkeitsgehalt der Algenbiomasse mithilfe eines Dekanters weiter reduziert. Ein Dekanter kann Mikroalgen auch sortieren und klassifizieren, zum Beispiel beim Extrahieren von Pigmenten, Farbstoffen oder gesundheitsfördernden Zusatzstoffen für Lebens- und Futtermittel.
Für die Verarbeitung von Rot- und Grünalgen ist die Homogenisierung ideal. Dabei handelt es sich um einen mechanischen Prozess, der die äußere Zellwand durchbricht und das intrazelluläre Material wie Proteine, Enzyme oder Chlorophyll sicher freisetzt. Die Homogenisatoren von GEA stellen sicher, dass das Algenmaterial für Lebensmittel und Nutrazeutika, die erforderliche Qualität aufweist.
Sprühtrocknung
Während Zentrifugen einen Großteil des freien Wassers aus der Algensuspension entfernen können, erfordern einige Anwendungen wie Nahrungsergänzungsmittel oder Futtermittelzusätze Algen in Pulverform. In solchen Fällen ist Sprühtrocknung die Technologie der Wahl. Mit den Sprühtrocknern von GEA können Hersteller die Verteilung der Partikelgröße, den Feuchtigkeitsgehalt, die Schüttdichte und die Partikelform regulieren und so dafür sorgen, dass die Endkunden Algenpulver in präziser und wiederholbarer Verarbeitungsqualität erhalten.
Algen-Know-how auf breiter Basis
Der Schlüssel zu langfristigem Erfolg in der Algenverarbeitung ist die Senkung des Energieverbrauchs und der Betriebskosten. Mit unserer umfassenden Erfahrung und unserem technischen Know-how unterstützen wir unsere Kunden und gehen Partnerschaften ein, um algenbasierte Produkte effizienter auf den Markt – und damit zu den Unternehmen und Verbrauchern – zu bringen.
BIOREA, ehemals GG Coriolis, Frankreich
Im Rahmen dieser seit 2015 bestehenden Partnerschaft haben wir das damalige Biotechnologie-Start-up zunächst bei Trennversuchen und bei der Entwicklung eines maßgeschneiderten, skalierbaren Verfahrens zur Algenernte unterstützt. BIOREA setzt einen CIP-fähigen Düsenseparator von GEA zur Gewinnung eines homogenen Algenkonzentrats mit maximaler Trockensubstanz und hoher Trenneffizienz ein und produziert inzwischen im industriellen Maßstab hochwertige Biomasse aus Mikroalgen für den Einsatz in Lebens- und Futtermitteln sowie Kosmetika.
OP Bio Factory, Japan
Die OP Bio Factory erforscht und entwickelt Naturprodukte aus dem Meer zur Nutzung in Arzneimitteln und anderen funktionellen Substanzen. Mit dem herkömmlichen Austragsystem des Unternehmens wurden 95 Prozent der Algenzellen während der Entleerung zerstört. Im Jahr 2018 führte die OP Bio Factory den Bremsassistenten GEA Hydro-Brake in ihren Trennprozess ein und konnte die Zellverluste dadurch auf nur noch 2 Prozent reduzieren – mit überaus positiven Auswirkungen auf Kosten und Effizienz.
Duplaco, Niederlande
Mit GEA als Partner fing Duplaco zunächst im Labor mit der Züchtung und Verarbeitung von Chlorella-Mikroalgen an. Nach einer Pilotphase produziert Duplaco heute im industriellen Maßstab und verkauft seine Algen frisch oder als Pulver an Hersteller von Lebensmitteln wie Backwaren, Smoothies, veganen Burgern oder Nudeln sowie von Nahrungsergänzungsmitteln und Tierfutter. Algen-Trenntechnik von GEA trägt dazu bei, dass Duplaco Produkte in gleichbleibend hoher Qualität herstellen und gleichzeitig Energiekosten und Produktionsaufwand minimieren kann. Angesichts dieses Erfolgs hat das Unternehmen zudem weitere Lösungen von GEA erworben, darunter verschiedene Pumpen, Ventile und Kühltanks.
Projekt SABANA (Sustainable Algae Biorefinery for Agriculture and Aquaculture), Spanien
Seit 2016 gehört GEA dem Team des von der EU geförderten Projekts SABANA an, das sich mit der Entwicklung einer groß angelegten integrierten Bioraffinerie auf Mikroalgenbasis für die Herstellung von Futtermitteln und Futtermittelzusatzstoffen einschließlich Biostimulatoren, Bio-Düngemitteln und Biopestiziden befasst. Mit dem Nachweis, dass die Herstellung dieser wertvollen Algen-Nebenprodukte unter ausschließlicher Verwendung von Meer- und Abwasser als Nährstoffquelle sowohl technisch wie auch ökologisch und sozial machbar ist, will das Konsortium eine nachhaltigere Lebensmittelproduktion unterstützen. Für die Verarbeitung der empfindlichen Biomasse hat GEA Know-how und Equipment bereitgestellt, darunter Zentrifugen zur Ernte und Konzentration der Mikroalgen, Homogenisatoren für den Zellaufschluss und einen Sprühtrockner zum Trocknen der Biomasse, damit die Wirkstoffe anschließend getestet werden können. Ergebnisse werden Ende 2021 vorliegen.
Vegetarische Produkte erfreuen sich wachsender Beliebtheit – deshalb möchten wir unseren Kunden die Produktion von Algen auf Nachfrage anbieten. Voraussetzung ist aber, dass wir ein solches Angebot kosteneffizient auf dem Markt etablieren können. Dank GEA sind wir dazu jetzt in der Lage.“- Marcel Oogink, Gründer & Geschäftsführer, Duplaco
- Marcel Oogink, Gründer & Geschäftsführer, Duplaco
