CO2-Entfernung & Speicherung mit Mikroalgen
Wir entfernen dauerhaft CO2 aus der Atmosphäre, indem wir Mikroalgen produzieren und langfristig speichern.
Kohlenstoffentfernung und -speicherung mit Biomasse (BiCRS) kombiniert Photosynthese mit Technologie. Unsere Outdoor-Photobioreaktoren schaffen ideale Bedingungen für das schnelle Wachstum von Mikroalgen in Abwasser mithilfe von Sonnenlicht. Durch die Photosynthese binden die Algen auf natürliche Weise CO2 aus der Atmosphäre. Deshalb ist unser BiCRS-Ansatz energie- und kosteneffizient.
Unser Prozess
Die Photosynthese der Algen hat sich in Jahrmillionen der Evolution optimiert. Wir passen diesen bereits hocheffizienten Prozess an und verbessern ihn technologisch für unseren Ansatz zur Kohlenstoffentfernung und -speicherung mit Biomasse (BiCRS). Er umfasst drei Schritte:
1. Wachstum
In unseren Photobioreaktoren wachsen Algen durch Zellteilung. Sie gedeihen bei natürlichem Licht und werden mit Nährstoffen aus Abwasser sowie mit CO2 aus der Atmosphäre versorgt. Bei der Photosynthese binden sie CO2 und der entstehende Sauerstoff wird an die Atmosphäre abgegeben.
2. Ernte & Trocknung
Sobald die Algenbiomasse eine bestimmte Dichte erreicht hat, beginnt der Ernteprozess. Ein Teil der Biomasse wird kontinuierlich aus dem Wasser gefiltert und sonnengetrocknet. Die getrocknete Biomasse besteht zu rund 50 Prozent aus Kohlenstoff.
3. Speicherung
Die kohlenstoffreiche Biomasse wird unter trockenen und sauerstofffreien Bedingungen langfristig eingelagert, z.B. abgedichtet im oberflächlichen Untergrund oder in unterirdischen Minen. Insgesamt weist der Prozess eine negative CO2-Bilanz auf und gilt daher als Negativemissionstechnologie.
Vorteile unserer Lösung zur CO2-Entfernung
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 1,8 kg CO₂ entfernt werden.
DAUERHAFT
Die Zusammensetzung der getrockneten Biomasse sowie trockene und sauerstofffreie Lagerbedingungen sorgen dafür, dass sie über 1000 Jahre stabil bleibt. Das bedeutet, dass der entnommene 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. Ausserdem vermeiden wir lange Transportwege, indem wir unsere Photobioreaktoren in unmittelbarer Nähe des Lagerorts betreiben.
ZUSÄTZLICH & VERIFIZIERBAR
Unser Verfahren sorgt für eine nachweisbare CO₂-Entfernung. Wir legen Wert auf hohe Standards bei der Überwachung, Berichterstattung und Verifizierung (MRV). Dadurch gewährleisten wir Transparenz und Nachprüfbarkeit.
RESSOURCENEFFIZIENT
Mikroalgen gedeihen im Abwasser, nutzen dessen Nährstoffe und reinigen das Wasser gleichzeitig. Dies führt zu einem ressourcenschonenden Prozess mit zirkulären Merkmalen.
SKALIERBAR
Unsere Technologie verfügt über ein erhebliches Skalierungspotenzial. Die vollständige Integration der Biomasseproduktion ermöglicht eine Skalierung unabhängig von externen Biomassequellen.
Was sind Negativemissions-
technologien?
Negativemissionstechnologien (NET) umfassen technologische Ansätze und Strategien, um Kohlendioxid (CO2) und andere Treibhausgase aus der Atmosphäre zu entfernen. Per Definition wird mehr CO2 entfernt als, durch die Anwendung der Technologie emittiert wird. NETs reduzieren somit die Gesamtmenge an Kohlendioxid in der Atmosphäre und dessen Einfluss auf die globale Erwärmung.
Die von Arrhenius entwickelte Negativemissionstechnologie basiert auf Mikroalgen.
Warum benötigen wir negative Emissionen?
Negative Emissionen sind kein Ersatz für die drastische Reduktion von Treibhausgasemissionen. Die Vermeidung von CO2 an der Quelle bleibt die effektivste und dringendste Strategie zur Bekämpfung des Klimawandels.
Der Übergang zu erneuerbaren Energien und anderen nicht-fossilen Ressourcen schreitet voran, aber es braucht Zeit. Einige Emissionen lassen sich möglicherweise nicht schnell genug reduzieren. Darüber hinaus wird es immer CO2-Emissionen geben, die sehr schwer oder nicht vermeidbar sind, z. B. aus der Landwirtschaft oder der Müllverbrennung. Diese Emissionen können mit Negativemissionstechnologien ausgeglichen werden.
Unsere Reaktorsysteme
Die Arrhenius AG entwickelt, baut und betreibt eine Vielzahl von Bioreaktorsystemen:
ORP
Open-Raceway-Pond
(Stand der Technik)
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Offene Raceway-Teiche (ORPs) gelten dank ihres einfachen Aufbaus, der geringen Investitions- und Betriebskosten sowie der unkomplizierten Wartung als weltweiter Standard für die grosstechnische Mikroalgenkultivierung. Die begrenzte Lichtausnutzung führt jedoch zu einer relativ geringen Biomasseproduktivität.
TLC
Dünnschichtkaskaden-Bioreaktor
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Dünnschichtkaskaden-Bioreaktoren (TLC) maximieren die Lichteinstrahlung und den CO₂-Transfer durch ultradünne Flüssigkeitsschichten und erzielen so eine deutlich höhere Biomasseproduktivität als ORPs. Diese Leistungsfähigkeit geht jedoch mit höheren Bau- und Betriebskosten einher.
TRS
Tilted Raceway System
(Entwickelt von Arrhenius AG)
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Das von der Arrhenius AG entwickelte TRS-System vereint auf einzigartige Weise die kostengünstige Bauweise und die einfache Skalierbarkeit von ORPs mit der hohen Licht- und CO₂-Aufnahmeeffizienz von TLCs in einem innovativen Hybridkonzept und ermöglicht so eine deutlich höhere Produktivität und niedrigere Produktionskosten.
Unsere Dienstleistungen
Arrhenius bietet verschiedene Dienstleistungen im Zusammenhang mit dem Design von Bioreaktoren und der Produktion von Mikroalgen sowie kundenspezifische Analysen an:
Beratung & Machbarkeitsstudien
-Konzeption & Durchführung von Machbarkeitsstudien
-Lebenszyklus-(Wirkungs-)Analysen (LC(I)A)
-Technoökonomische Analysen
-Nutzwertanalysen
-Energie-, Massen- & Materialbilanzen
-Ökologische & wirtschaftliche Berechnungen
-Experimentelle Untersuchungen & Validierungen im Labormassstab
Technische Dienstleistungen
-Design & Entwicklung von Bioreaktoren
-Offene und geschlossene Systeme
-Künstlich beleuchtete & Outdoor-Photobioreaktoren
-Analytische Dienstleistungen
-Überwachung zentraler Wachstumsparameter
-Echtzeit-Tracking der Biomasse
-Probenbasierte Analysen der Zusammensetzung & Qualität der Biomasse
Biomasseproduktion
-Produktion von Mikroalgenbiomasse
-Herstellung von Inokulum
-Ernte- & Trocknungstechniken
-Verschiedene Extraktionsmethoden
(z. B. Ölextraktion mit dem Soxhlet-Verfahren)
Unsere Infrastruktur
Häufig gestellte Fragen
CO2-Entfernung & negative Emissionen
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 rund 1,85 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.
Algen & Biomassespeicherung zur CO2-Entfernung
Welche Art von Algen verwendet ihr?
Wir nutzen ein natürliches Konsortium aus Mikroalgen und Bakterien, was zu synergistischen Vorteilen führt.
Sind die Algen giftig oder schädlich für die Umwelt?
Nein, die Algen sind weder giftig noch schädlich für die Umwelt.
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 getrocknete Algenbiomasse wird unter trockenen und sauerstofffreien Bedingungen langfristig eingelagert, z. B. abgedichtet im oberflächlichen Untergrund oder in unterirdischen Minen.