TECHNIK 120 TECHNICK Die Vorteile der Nutzung von Algen als bioenergetische Quelle sind vielfältig. Die Produktivität pro Flächeneinheit kann bis zu 10 Mal höher sein als bei den bodengebundenen Ölpflanzen, wodurch der Bedarf an Boden drastisch reduziert wird, während die Kapazität für das Wachstum in Salzwasser oder Abwasser den Druck auf die Süßwasserressourcen verringert. Darüber hinaus ermöglicht die Nutzung von CO aus industriellen Quellen als Kohlenstoffquelle, die Produktion von Biokraftstoffen mit Strategien zur Minderung der Klimaemissionen zu integrieren. Die Möglichkeit, aus derselben Biomasse mehrere Energieprodukte zu gewinnen, macht die Algenkette besonders flexibel und energieeffizient. Trotz dieses vielversprechenden Potenzials sind die technologischen Barrieren nach wie vor beträchtlich. Die Phase der Sammlung und Extraktion der Lipide ist ebenfalls ein kritischer Schritt, sowohl in Bezug auf die Effizienz als auch auf die wirtschaftliche und energetische Nachhaltigkeit. Die Entwicklungsaussichten hängen von der genetischen Verbesserung der Algenstämme, der Entwicklung hybrider Anbausysteme mit ausgewogenen Kosten- und Ertragsverhältnissen sowie der Integration der Algenproduktion in bestehende industrielle Prozesse ab, wie etwa die Abwasserbehandlung oder die CO-Abscheidung aus Energieanlagen. Lavinia Eleonora Galli erating biohydrogen under controlled anaerobic conditions, an energy carrier of great interest due to its reduced environmental impact. There are many advantages to using algae as a bioenergy source. Productivity per unit area can exceed that of terrestrial oil crops by up to 10 times, drastically reducing land requirements, while the ability to grow in saltwater or wastewater reduces pressure on freshwater resources. Furthermore, using industrial CO2 as a carbon source enables integrating biofuel production with climate change mitigation strategies. Finally, the possibility of obtaining multiple energy products from the same biomass makes the algae supply chain particularly flexible and energy efficient. Despite this promising potential, technological barriers remain significant at present. The harvesting and extraction of lipids are also critical steps, both in terms of efficiency and economic and energy sustainability. The genetic improvement of algal strains conditions development prospects, the design of hybrid cultivation systems capable of balancing costs and yields, and the integration of algal production with existing industrial processes, such as wastewater treatment or CO2 capture from energy plants. Lavinia Eleonora Galli Offene Systeme (open ponds): flache, kostengünstige und einfach zu handhabende Becken oder Lagunen. Sie ermöglichen eine großflächige Produktion, weisen jedoch geringe Erträge und eine hohe Anfälligkeit für Kontaminationen und Umweltveränderungen auf; Geschlossene Systeme (Photobioreaktoren, PBR): transparente Reaktoren (röhrenförmig, Panel, Säule) mit optimierter Steuerung von Licht, CO und Nährstoffen. Sie gewährleisten eine hohe Zelldichte und reduzieren die Kontamination; sie eignen sich für Mikroalgen mit hohem Lipidgehalt, sind jedoch mit hohen Investitions- und Betriebskosten verbunden; Makroalgen (Aquakultur und Küstenaquarien): Die Algen werden auf offener See an Seilen/Netzen oder in mit Meerwasser gefüllten Becken angebaut. Sie produzieren große Mengen an kohlenhydratreicher Biomasse, die für Bioethanol und Biogas nützlich ist. Die wichtigsten Einschränkungen betreffen die Abhängigkeit von den Saisonen und die Anfälligkeit gegenüber den Wetter- und Meeresbedingungen; Hybridsysteme: Um Produktivität und wirtschaftliche Nachhaltigkeit abzustimmen, kombinieren sie den Einsatz von Photobioreaktoren, die eine hocheffiziente Anfangsphase des Prozesses darstellen, mit offenen Teichen, die eine kostengünstige Endphase darstellen. Algenanbau Open systems (open ponds): shallow, low-cost, and easy-to-manage tanks or lagoons. They allow for large-scale production but have low yields and are highly susceptible to contamination and environmental variations. Closed systems (photobioreactors, PBRs): transparent reactors (tubular, panel, column) with optimized control of light, CO2, and nutrients. Ensuring high cell density and reduced contamination, they are suitable for microalgae with high lipid content but involve high investment and management costs. Macroalgae (mariculture and coastal ponds): algae are cultivated in the open sea on ropes or nets, or in seawater-filled ponds. They produce large quantities of carbohydrate-rich biomass, useful for bioethanol and biogas production. The main limitations are seasonality and vulnerability to weather and sea conditions. Hybrid systems: to balance productivity and economic sustainability, they combine photobioreactors, which are highly efficient in the initial phase of the process, with open ponds, which serve as a low-cost final phase. Verschiedene Methoden der Algenzucht. Von links nach rechts: flache Becken oder Lagunen (offene Teiche); Photobioreaktoren (PBR); Makroalgen in der Aquakultur Different methods of algae cultivation. From left to right: shallow tanks or lagoons (open ponds); photobioreactors (PBR); macroalgae in mariculture Algae cultivation methods
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