CO2 Removal & Storage with Microalgae
We permanently remove CO2 from the atmosphere by growing and burying microalgae.
Biomass Carbon Removal and Storage (BiCRS) combines photosynthesis with technology. Our outdoor photobioreactors create ideal conditions for the rapid growth of microalgae biomass in water using sunlight. Through photosynthesis, the algae bind CO2 from the atmosphere as a natural process. That’s why our BiCRS approach is energy- and cost-efficient.
Our Process
Photosynthesis in algae has been optimized over millions of years of evolution. We adapt this already highly efficient process and enhance it with technology for our approach to biomass carbon removal and storage (BiCRS). It involves three steps:
1. Growth
In unseren Photobioreaktoren wachsen Algen durch Zellteilung. Sie gedeihen bei natürlichem Licht und werden mit Nährstoffen sowie mit CO2 aus der Atmosphäre versorgt. Während der Photosynthese binden die Algen CO2 und der produzierte Sauerstoff wird in die Atmosphäre freigesetzt.
2. Harvesting & Drying
Sobald die Algen eine bestimmte Dichte erreicht haben, beginnt die Ernte. Ein Teil der Biomasse wird kontinuierlich aus dem Wasser gefiltert und getrocknet. Die getrocknete Biomasse besteht zu mehr als 50 Prozent aus Kohlenstoff.
3. Storage
Die kohlenstoffreiche Biomasse wird langfristig unterirdisch gelagert, z. B. in stillgelegten Kiesgruben oder unterirdischen Minen. Insgesamt weist der Prozess eine negative CO2-Bilanz auf und gilt daher als Negativemissionstechnologie.
Benefits of our Carbon Removal Solution
MESSBAR
Wir wiegen die Biomasse und messen ihren Kohlenstoffgehalt, bevor wir sie im Untergrund speichern. So lässt sich exakt bestimmen, wie viel CO₂ der Atmosphäre entzogen wurde. Mit 1 kg Algenbiomasse können rund 1,9 kg CO₂ entfernt werden.
DAUERHAFT
Die Zusammensetzung und geeignete Lagerbedingungen, wie pH-Wert und Wassergehalt, gewährleisten, dass die getrocknete Biomasse über 1000 Jahre stabil bleibt. Das bedeutet, dass der Kohlenstoff dauerhaft gespeichert wird.
ENERGIEEFFIZIENT
Wir nutzen Sonnenlicht als Hauptenergiequelle und benötigen daher nur etwa 1,5 kWh technische Energie, um 1 kg CO₂ zu binden. Wir vermeiden Transporte bzw. halten die Wege kurz, indem wir unsere Photobioreaktoren in unmittelbarer Nähe des Lagerorts betreiben.
ZUSÄTZLICH
Unser Verfahren entzieht der Atmosphäre nachweisbar zusätzliches CO₂ in Ihrem Auftrag. Die resultierenden CO₂-Zertifikate sind nicht übertragbar. Doppelzählungen werden dadurch vermieden.
VERIFIZIERBAR
Wir legen grossen Wert auf hohe Standards bei Überwachung, Berichterstattung und Verifizierung. Damit gewährleisten wir Transparenz und Nachprüfbarkeit unseres Prozesses.
SKALIERBAR
Unsere Photobioreaktoren ermöglichen die hocheffiziente Produktion von Biomasse zur CO₂-Sequestrierung. Sie sind modular, skalierbar und Plug & Play-bereit für die Installation.
What are Negative Emission Technologies?
Negative emission technologies (NET) include technological approaches and strategies to remove carbon dioxide (CO2) and other greenhouse gases from the atmosphere. By definition, more CO2 is removed than is emitted by the application of the technology. NETs therefore reduce the overall concentration of CO2 in the atmosphere and its impact on global warming.
The negative emission technology developed by Arrhenius is based on microalgae.
Why we need negative emissions
Negative emissions are not a substitute for drastically reducing greenhouse gas emissions! Avoiding CO2 at its source remains the most effective and urgent strategy to address climate change.
The transition to renewable energy and other non-fossil resources is progressing, but it will take time. Some emissions may not be reduced fast enough. In addition, there will always be CO2 emissions that are hard-to-abate or unavoidable, such as those from agriculture or waste incineration. These emissions can be tackled with negative emission technologies.
Biomass for Bioeconomy
Arrhenius’ photobioreactors provide precise control over operating parameters, ensuring fast and highly efficient biomass production. Our microalgal biomass is tailored for various applications within the bioeconomy.
Replacement of fossil materials
Microalgal biomass can replace fossil raw materials in several industries. This improves the carbon balance by eliminating unnecessary emissions and reducing the overall CO2 footprint. Possible applications include the sustainable production of:
- Industrial goods (e.g. dyes, cosmetics or bioplastics)
- Fuels (e.g. biodiesel or bioethanol)
- Agriculture fertilizer (e.g. biofertilizer)
- Platform chemicals (e.g. ethanol, glycerin)
Avoid long distance transportation
In the food and animal feed industry, microalgae serve as a sustainable source of protein. For example, they can replace soy in animal feed. Unlike soy, which is often transported over long distances, microalgae can be produced locally with high efficiency. This further reduces the environmental impact.
Our Services
Arrhenius offers various services related to bioreactor design and microalgae production, as well as customized analyses:
Beratung & Machbarkeitsstudien
-Conceptual design & implementation of feasibility studies
-Life Cycle (Impact) Analyses (LC(I)A)
-Techno-Economic Analyses (TEA)
-Utility Analyses (UA)
-Energy, mass and material balances
-Ecological and economic calculations
-Experimental investigations & validations at lab scale
Technische Dienstleistungen
-Bioreactor design & development
-Open and closed systems
-Artificially illuminated and outdoor photobioreactors
-Analytical Services
-Monitoring of key growth parameters
-Real-time biomass tracking
-Sample-based analyses of biomass composition and quality
Biomasseproduktion
-Microalgae biomass production
-Inoculum production
-Harvesting & drying techniques
-Different extraction methods
(e.g. oil extraction with soxhlet process)
Our Infrastructure
Analytisches Labor
Zur Untersuchung der Gesundheit von Mikroalgen oder für Experimente im Labormassstab.
40 L Lotus Mini
F&E-Prototyp mit künstlicher Beleuchtung für die Sonnensimulation, ermöglicht Indoor-Experimente zu jeder Zeit.
Gewächshaus und Steuereinheit
Vollautomatischer Betrieb mit Fernsteuerung.
Seed Train
Zur Vorbereitung und Herstellung von Inokulum für verschiedene Algenstämme.
600 L Lotus 34
Outdoor-Photobioreaktor, der für eine erhöhte Produktivität der Mikroalgen bei minimalem spezifischem Energieverbrauch entwickelt wurde.
10 L Reaktoren
10x10 L Blasensäulen-Bioreaktoren, künstlich beleuchtet für Experimente im Labormassstab oder zur Herstellung von Inokulum.
500 L LOOFAH
Reaktordesign für maximale flächenspezifische Produktivität, künstlich beleuchtet, geschlossenes System.
Ernteausrüstung
Zentrifuge für sehr kleine Mikroalgen (2–10 μm Durchmesser).
Frequently Asked Questions
CO2 removal & negative emissions
Warum müssen wir CO2 aus der Atmosphäre entfernen?
Um den Klimawandel einzudämmen und die globale Erwärmung auf 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, müssen wir bis spätestens 2050 Netto-Null CO2-Emissionen erreichen. Die Reduktion von Emissionen ist dabei die wichtigste und effektivste Massnahme. Es gibt jedoch Emissionen, die nicht vermieden oder schnell genug reduziert werden können. Um diese auszugleichen und Netto-Null zu erreichen, müssen wir aktiv CO2 aus der Atmosphäre entfernen.
Warum pflanzen wir nicht einfach mehr Bäume?
Bäume zu pflanzen ist sinnvoll und wichtig für die Abschwächung des Klimawandels. Aufforstung und Wiederaufforstung stossen jedoch an ihre Grenzen, wenn es um die skalierbare CO2-Bindung geht. Sie allein reichen nicht aus, um die für Netto-Null notwendigen negativen Emissionen zu erzielen.
Warum entfernen wir nicht andere Treibhausgase wie Methan (CH4) oder Lachgas (N2O)?
Der Fokus liegt auf der Entfernung von CO2, da es das dominierende Treibhausgas mit langfristiger Klimawirkung ist. Zwar sind Methan und Lachgas stärkere Treibhausgase, doch sie verbleiben deutlich kürzer in der Atmosphäre als CO2. Auch die Reduktion dieser Gase ist wichtig und erfordert gezielte Strategien – etwa durch bessere Abfallwirtschaft oder eine Reduktion der landwirtschaftlichen Emissionen.
Wie viel CO2 kann mit Algenbiomasse entfernt werden?
Für jedes in der Biomasse gespeicherte Kohlenstoffatom wird ein CO2-Molekül aus der Atmosphäre entfernt. Da Kohlenstoffatome (C) viel leichter sind als CO2-Moleküle, entspricht 1 kg in Biomasse gespeicherter Kohlenstoff etwa der Entfernung von 3,7 kg CO2 aus der Atmosphäre. Wenn also die Biomasse zu 50 Prozent aus Kohlenstoff besteht, entfernt 1 kg Biomasse etwa 1,9 kg CO2 aus der Atmosphäre.
Warum der Name "Arrhenius" ?
Im Jahr 1896 war Svante Arrhenius eine der ersten bekannten Personen, welche die Erderwärmung durch menschengemachte CO2-Emissionen vorhersagten. Bereits vor über einem Jahrhundert warnte Svante Arrhenius vor den drastischen Folgen der Kohleverbrennung und vermutete, dass sich das Klima durch eine überhöhte CO2-Konzentration in der Atmosphäre aufheizen könnte. Wir sind beeindruckt von seiner Weitsicht und möchten ihm unsere Anerkennung zollen.
Algae & biomass storage for CO2 removal
Welche Art von Algen verwendet ihr?
Wir verwenden verschiedene Mikroalgen für unterschiedliche Anwendungen. Für die CO2-Entfernung verwenden wir schnell wachsende Süsswasser-Mikroalgen mit hohem Kohlenstoffgehalt, um eine hohe CO2-Aufnahme zu gewährleisten.
Sind die Algen giftig oder schädlich für die Umwelt?
Nein, die Algen sind weder giftig noch schädlich für die Umwelt – man kann sie sogar essen.
Warum verbrennt ihr die Algen nicht einfach?
Bei der Verbrennung der Algen würde das zuvor gebundene CO2 wieder freigesetzt. In diesem Fall wäre der Prozess lediglich CO2-neutral, aber nicht CO2-negativ.
Wie und wo wird die Algenbiomasse gelagert?
Die Biomasse kann an verschiedenen Orten gelagert werden. Naheliegende Optionen sind Tagebaugebiete (z. B. Braunkohleabbau) oder unterirdische Minen verschiedener Art (Kupfer, Salz, Kohle usw.).