Algenzucht an der Hausfassade

Mikroalgen als organische Rohstoffquelle

Doch damit nicht genug. Die grüne Flüssigkeit zirkuliert periodisch zwischen den 128 Paneelen und der Heizzentrale. Dort werden die Algen regelmäßig im Technikraum geerntet. Das Konzept sieht vor, diese Biomasse für die Pharma- und Kosmetikindustrie oder für die Herstellung von Nahrung und Futtermittel zu verwenden. Die organische Substanz der Mikroalgen bietet dafür hervorragende Voraussetzungen, denn sie enthält neben essentiellen Aminosäuren und ungesättigten Fettsäuren auch prä- und probiotische Substanzen.

Was bei derlei Verwertung übrig bleibt, kann einer Biogasanlage zugeführt werden. Das so erzeugte Biogas strömt in eine Brennstoffzelle, die neben Strom und Wärme auch CO₂ bereitstellt. Dieses lässt sich für die Photosynthese in den Algenpaneelen nutzen. Damit wäre der CO₂-Kreislauf geschlossen. Doch bis das Vermarkten der Biomasse sich lohnt – was bei einer größeren Anzahl von Gebäuden der Fall sein wird, stammt das erforderliche CO₂ beim Versuchsgebäude aus der Abluft der Gasheizung. Nach Angaben der Initiatoren produziert die Fassade des BIQ täglich 1 bis 2 g Biomasse pro Liter Algenflüssigkeit bzw. 3 kg auf 200 m² Bioreaktorfläche. Der geschätzte Nettogewinn von etwa 4.500 kWh reicht für zwei Energie-bewusst lebende Haushalte.

Nutzen und Speichern der Wärme

Bei starker Sonneneinstrahlung vermehren sich die Algen schnell und es entsteht viel nutzbare Wärme. Vor allem im Sommer ist der Ertrag hoch, aber der Bedarf gering. Da die 128 Fassadenpaneele grundsätzlich gekühlt werden müssen, wird dann von den Rohrbündel-Wärmeübertragern im Technikraum die Energie mit Hilfe einer elektrischen Wärmepumpe in vier Richtungen verteilt:

Der Betrieb der elektrischen Wärmepumpe ist umso effektiver, je niedriger die an der Verbrauchsstelle benötigte Temperatur ist. Insofern hilft die Bauweise gemäß Passivhausstandard, die Stromkosten gering zu halten und zugleich Überschüsse an Wärme Richtung Nahwärmenetz und Langzeitspeicher abgeben zu können. Die Steuerung der Verteilung wird wie alle anderen Prozesse der BIQ-Haustechnik von einer ausgeklügelten Leittechnik kontrolliert.

Von der Idee zur Marktreife

Die Planer des Grazer Architekturbüros Splitterwerk wollten mit Ihrem Entwurf die Energieproduktion aus dem Heizungskeller heraus ins Sichtfeld der Betrachter rücken. Sie sind davon überzeugt, dass die vertikale Mikroalgen-Zucht langfristig dazu beitragen kann, Plusenergiehäuser zu realisieren – nicht nur Wohngebäude, auch Flughäfen, Lagerhallen oder Wolkenkratzer.

Bis zur Serienreife muss die Idee noch weiterentwickelt werden. Daran arbeitet das Team von Dr. Martin Kerner. Er ist Gründer und Geschäftsführer der Strategic Science Consult (SSC), eine Biotechnologiefirma mit Sitz in Hamburg. Hier laufen die Fäden der Forschung zu Bioreaktorfassaden zusammen. Es hat sich bereits gezeigt, dass die mit Wasser und Nährlösung gefüllten Bioreaktoren in der Fassade den besten Lebensraum für Mikroalgen bieten. „Wir wollen mit optimierter Anlagen- und Prozesstechnik die Produktivität von Biomasse und Wärme steigern sowie die Akzeptanz der Bewohner verbessern“, erklärt der habilitierte Hydrobiologe Kerner.

Versorgung der lebenden Fassade

Was stört die Bewohner? Bisher bekommen die Paneele an der Fassade so viel CO₂, dass sich ein pH-Wert von 7,2 einstellt. Der Eintrag der Luft erfolgt von unten. Sie bewegt in der Flüssigkeit schwimmende Füllkörper durch ihre Turbulenz so, dass diese die Glasflächen reinigen – Voraussetzung für eine gute Sonneneinstrahlung. Die Luft verlässt die geschosshohen Paneele an deren oberem Abschluss. Dieser „Airlift“-Prozess ist zu hören und wird auf Wunsch der Bewohner nachts ausgesetzt.

Bei Industriefassaden, wo weder Geräusch noch Luftbeschaffenheit störend wirken, könnten die Algenpaneele mit CO₂-haltigem Abgas aus Kraft-Wärme-Kopplung oder aus Biogasproduktion preiswert versorgt werden. Damit kann diese Technik einen Beitrag zur Bindung von CO₂ leisten. Und die Nährlösung, beim Pilotprojekt noch mineralisch zusammengesetzt, ließe sich umweltschonend aus landwirtschaftlichem oder industriellem Abwasser gewinnen. Auch Gärreste der Biogasproduktion wären dafür geeignet – wodurch sich ein weiterer Kreislauf über eine mit Biomasse aus Algen betriebene Biogasanlage schließen würde.

BIQ auf der EXPO 2017?

Ressourcen, die nicht zur Verknappung der Nahrungsproduktion beitragen, werden in Zukunft bevorzugt – so der Stand der wissenschaftlichen Diskussion. Das Algenhaus BIQ in Hamburg-Wilhelmsburg entspricht dieser Maxime. Laut Projektleiter Dr. Stefan Hindersin hätte das ideal zum Thema der Mailänder Weltausstellung 2015 gepasst: Den Planeten ernähren, Energie für das Leben. Doch waren die Ergebnisse des aktuell durchgeführten, fünf Jahre dauernden Monitoring dafür noch nicht auswertbar. Deshalb plane man die Vorstellung des BIQ im internationalen Kontext voraussichtlich bei der übernächsten Expo im Jahr 2017 in Kasachstan. Das Motto dort wird lauten „Future Energy: Action for Global Sustainability“.

Wie Future Energy – die Energie der Zukunft – aussehen muss, beschreibt mit Blick auf das Jahr 2020 Dieter Lindauer, Betriebsleiter und Geschäftsführer der Stadtwerke Rodgau und 1. Vorsitzender des Bundesverbandes Smart City e.V.: „Die intelligente, vernetzte Stadt der Zukunft versorgt ihre Einwohner mit dezentraler, weitestgehend regenerativer Energie“.

Bleibt zu hoffen, dass die Fassadentechnik des BIQ-Hauses in Hamburg-Wilhelmsburg ihre Bewährungsprobe besteht und bald in großem Maßstab zur Anwendung kommt. Unter idealen Bedingungen vermehren sich die einzelligen Mikroalgen so, dass sie täglich ihre Anzahl verdoppeln, das ermöglicht neben dem Wärmegewinn durch Solarthermie die Ernte von 15 g/m² pro Tag – intelligente Möglichkeiten also, große Fassadenflächen mit BIQ in solare Kraftwerke zu verwandeln! BIQ als Abkürzung steht übrigens für Bio Intelligenz Quotient.

Literatur