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Blaue Bioökonomie: ein Meer an Möglichkeiten rund um die Verwendung von Algen

Veröffentlicht am 09 Juli 2024 Lesen 25 min

Algen sind vielfältige photosynthetische Organismen, die eine entscheidende Rolle bei der Produktion von Sauerstoff, der Bindung von Kohlendioxid und der Ernährung von Meeresökosystemen spielen. Sie sind bekannt für ihre hohe Produktivität und ihre Fähigkeit, durch Photosynthese eine breite Palette wertvoller Verbindungen zu produzieren. Da Algen in unseren Meeren natürlich vorkommen und leicht zu produzieren sind, gewinnen sie als Ressourcen an Aufmerksamkeit und haben das Potenzial, den dringenden Bedarf in Industrie und Landwirtschaft zu decken und unsere Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu verringern. In diesem Artikel analysieren wir von Alcimed die einzigartigen Eigenschaften der Pflanzen und ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.

Warum ist die Nutzung von Algen in der Industrie interessant?

Mit ihrer hohen Produktivität und ihrem geringen Kohlenstoff-Fußabdruck sind sie eine wichtige Alternative zu fossilen Ressourcen

Algen weisen eine hohe Produktivität auf, da sie viel schneller wachsen als andere Pflanzen und mehr Biomasse pro Flächeneinheit produzieren können. Da sie in unseren Meeren von Natur aus reichlich vorhanden sind, stellen sie eine kostengünstige, lokale, natürliche Ressource dar, die im Gegensatz zu anderen Ressourcen auch zur Erhaltung der Artenvielfalt beiträgt. Darüber hinaus können Algen mit einem geringeren Kohlenstoff-Fußabdruck in Gebieten angebaut werden, welche für die herkömmliche Landwirtschaft ungeeignet sind, wie z. B. in Wüsten oder Kläranlagen. Sie können also nicht nur auf bisher ungenutzten Flächen angebaut werden, sondern auch dazu beitragen, den Wettbewerb um die Landnutzung zu verringern.

Aufgrund ihrer vielfältigen biochemischen Zusammensetzung und Eigenschaften können Algen für verschiedenste Anwendungen genutzt werden

Algen enthalten bioaktive Verbindungen, die potenzielle therapeutische Eigenschaften aufweisen. Sie können als natürliche Ressource für Produkteigenschaften wie Farbe, Textur und Feuchtigkeit, aber auch als Konservierungsmittel verwendet werden, da sie natürliche Antioxidantien enthalten. Sie sind auch sehr nahrhaft, da sie reich an Vitaminen, Mineralien und wichtigen Fettsäuren sind und eine einzigartige Zusammensetzung aus Lipiden und Polysacchariden aufweisen, die genutzt werden kann. Und schließlich sind sie in der Lage, CO2, Stickstoff und Phosphor zu binden und zu verwerten, was sie zu einem vielversprechenden Instrument für zahlreiche nachhaltige Anwendungen macht.

5 Beispiele für die Verwendung von Algen in der Industrie

Anwendung Nr. 1: Algen als Inhaltsstoff in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie

In der Lebensmittel-, Getränke- und Kosmetikbranche nutzen die Hersteller Algen wegen ihrer gesundheitlichen Vorteile und ihres interessanten Nährwertprofils sowie wegen ihrer funktionellen und konservierenden Eigenschaften. Sie können herkömmliche Lebensmittel- oder Kosmetikzusatzstoffe durch nachhaltige Alternativen wie Emulgatoren, Feuchthaltemittel und Verdickungsmittel ersetzen. Darüber hinaus können sie auch die funktionellen Eigenschaften solcher Produkte verbessern, indem sie deren Textur und Stabilität erhöhen oder sogar einzigartige Geschmacksprofile hinzufügen (was sie zu einer vielversprechenden Zutat für leckere Produkte auf pflanzlicher Basis macht). Ihr hoher Nährstoffgehalt und ihr gesundheitlicher Nutzen machen sie zu einer wichtigen Zutat für funktionelle Lebensmittel und Kosmetika mit vielfältigen gesundheitlichen Vorteilen. Ein interessantes Beispiel für diese potenziellen Vorteile ist die Entwicklung von Sensityl™ durch Givaudan, einem aus Mikroalgen gewonnenen kosmetischen Wirkstoff, der sich positiv auf die Stimmung der Verbraucher und die Gesundheit der Haut auswirkt. Meeresalgen können auch als natürlicher Dünger eingesetzt werden, da sie reich an Nährstoffen wie Stickstoff, Phosphor und Kalium sind und dazu beitragen, die Bodenstruktur zu verbessern, das Wasserrückhaltevermögen zu erhöhen und das Wachstum und den Ertrag von Nutzpflanzen zu steigern.

Anwendung Nr. 2: Die gesundheitlichen Vorteile von Algen werden auch in der pharmazeutischen Industrie genutzt

Mikroalgen besitzen die Fähigkeit, biologisch aktive Substanzen zu erzeugen, darunter Antibiotika, Hormone und andere Verbindungen mit pharmazeutischem und therapeutischem Nutzen, z. B. mit antibakterieller und entzündungshemmender Wirkung. Ihre einzigartigen Eigenschaften machen sie außerdem zu einer interessanten Quelle für rekombinante Proteine, was sie zu einem potenziell wertvollen Instrument für die Entwicklung neuer Therapeutika durch „Molecular Pharming“ macht.

Anwendung Nr. 3: Der hohe Lipidgehalt macht Algen zu einer vielversprechenden Quelle für Biokraftstoffe

Sie können zu verschiedenen Formen von Biokraftstoffen wie Biodiesel, Bioethanol und Biogas verarbeitet werden, ohne mit dem Anbau von Nahrungsmitteln zu konkurrieren.

Anwendung Nr. 4: Der hohe Polysaccharidgehalt von Algen macht sie zu einem vielversprechenden Kandidaten für den Ersatz von Verpackungsmaterialien auf Erdölbasis

Diese Polysaccharide können extrahiert und als natürliche Alternative zu synthetischen Polymeren verwendet werden, was unsere Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen verringert. Darüber hinaus macht die Fähigkeit der Algen, während des Wachstums Kohlendioxid zu binden, sie zu einer potenziell kohlenstoffneutralen Quelle und damit zu einem günstigen Material für eine umweltfreundlichere Zukunf. Darüber hinaus haben Materialien auf Algenbasis für die Verpackungsindustrie nützliche Eigenschaften, wie z. B. eine hohe Flexibilität, gelierende und verdickende Eigenschaften, sodass sie als natürliche Bindemittel oder Beschichtungen verwendet werden können. Sie sind biologisch abbaubar und setzen bei ihrer Zersetzung in der Umwelt keine schädlichen Chemikalien frei. Es gibt noch viele andere Möglichkeiten, denn man hat festgestellt, dass Verpackungsmaterialien auf Algenbasis antimikrobielle und antioxidative Eigenschaften haben, die möglicherweise dazu beitragen können, die Haltbarkeit von verpackten Lebensmitteln und Kosmetikprodukten zu verlängern. Einige Unternehmen arbeiten auch an essbaren Verpackungen auf Algenbasis.


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Anwendung Nr. 5: Algen können zur Bioremediation und Kohlenstoffbindung eingesetzt werden

Ihre Fähigkeit, Kohlendioxid, Stickstoff und Phosphor aus der Umwelt zu absorbieren und zu verwerten, macht die Pflanzen für die industrielle Nutzung besonders interessant. Sie können Nähr- und Schadstoffe aus Abwässern entfernen und bei der Verarbeitung von landwirtschaftlichen und industriellen Abfällen eingesetzt werden. Mikroalgen können auch im technologischen Bereich zur Kohlenstoffbindung eingesetzt werden, indem sie ihre photosynthetischen Fähigkeiten nutzen, um Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen und es in Biomasse oder anderen Formen zu speichern. Dies kann dazu beitragen, die Auswirkungen des Klimawandels abzuschwächen und die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre zu verringern.

Welche Herausforderungen gilt es zu überwinden, damit diese Einsatzmöglichkeiten Realität werden?

Die Algenindustrie entwickelt sich ständig weiter, um die Herausforderungen rund um Produkte auf Algenbasis anzugehen und mögliche Lösungen zu entwickeln. Da Technologie und Forschung weiter voranschreiten, können wir noch mehr Innovationen und Durchbrüche in diesem Bereich erwarten.

Die Kosten für die Verwendung von Algen senken

Alternativen auf Algenbasis sind oft teurer, was ihr Marktpotenzial einschränken kann. Um die Kosten zu senken, optimieren Unternehmen den Produktionsprozess, nutzen Abwasser als Nährstoffquelle und entwickeln Technologien zur Senkung der Kosten für Ernte und Verarbeitung.

Die für eine Skalierung der Produktion nötigen Infrastrukturen und Ressourcen finden

Die Skalierung der Algenproduktion kann eine Herausforderung sein, da sie umfangreiche Infrastrukturen und Ressourcen erfordert. Unternehmen erforschen neue Anbaumethoden, entwickeln geschlossene Kreislaufsysteme und gehen Partnerschaften mit größeren Unternehmen ein, um die Produktion zu vergrößern.

Negative Auswirkungen auf das Ökosystem vermeiden

Wenn das Algenwachstum nicht richtig gesteuert wird, kann es sich negativ auf das Ökosystem auswirken und zu Sauerstoffmangel und schädlichen Auswirkungen auf das Ökosystem im Wasser führen. Um diese Auswirkungen abzumildern, entwickeln Forscher neue Algenstämme, erforschen Algen für die Abwasserbehandlung und verbessern das Management von Wasserressourcen.

Vorschriften zur Verwendung von Algen kennen und einhalten

Die Verwendung der Pflanzen für Lebensmittel und Arzneimittel unterliegt der behördlichen Genehmigung, was ein zeitaufwändiges und teures Verfahren umfassen kann. Branchenverbände können politische Entscheidungsträger aufklären, straffe Genehmigungsverfahren entwickeln und für die Einhaltung der Vorschriften sorgen.

Algen können in zahlreichen Bereichen eingesetzt werden, von Lebensmitteln, Kosmetika und Arzneimitteln bis hin zu Biokraftstoffen und Biokunststoffen. Dank ihrer vielfältigen biochemischen Zusammensetzung und Eigenschaften haben könnten sie eine nachhaltige Lösung für viele der Herausforderungen unserer Zeit darstellen und gleichzeitig unsere Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Ressourcen verringern. Durch kontinuierliche Forschung und Entwicklung kann die Verwendung von Algen als erneuerbare Ressource den Weg in eine nachhaltigere Zukunft ebnen.

Alcimed ist überzeugt, dass das Potenzial von Algen enorm ist und spannende Möglichkeiten für Innovationen und eine nachhaltigere Zukunft bietet. Alcimed kann Ihnen helfen, die Chancen und Technologien für die Verwendung von Algen in Ihrem Unternehmen besser zu verstehen. Zögern Sie nicht, unser Team zu kontaktieren!


Über die Autorin, 

Ondine, Consultant in Alcimeds Life Sciences Team in der Schweiz

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