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 Wasser 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 sowie mit CO2 aus der Atmosphäre versorgt. Während der Photosynthese binden die Algen CO2 und der produzierte Sauerstoff wird in die Atmosphäre freigesetzt.
2. Ernte & Trocknung
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. Speicherung
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.
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 1,9 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.
Was sind Negativemissionstechnologien?
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.
Biomasse für die Bioökonomie
Unsere Photobioreaktoren bieten eine präzise Kontrolle der Betriebsparameter und gewährleisten eine schnelle und hocheffiziente Biomasseproduktion. Die Mikroalgen-Biomasse eignet sich für zahlreiche Anwendungen innerhalb der Bioökonomie.
Ersatz fossiler Rohstoffe
Mikroalgen-Biomasse kann fossile Ausgangsstoffe in verschiedenen Industrien ersetzen. Dies verbessert die Kohlenstoffbilanz, da unnötige Emissionen vermieden werden und der CO2-Fussabdruck insgesamt reduziert wird. Zu den möglichen Anwendungen zählen die nachhaltige Herstellung von:
- Industriegütern (z. B. Farbstoffe, Kosmetika oder Biokunststoffe)
- Kraftstoffen (z. B. Biodiesel oder Bioethanol)
- Düngemitteln für die Landwirtschaft (z. B. Bio-Dünger)
- Plattform-Chemikalien (z. B. Ethanol, Glycerin)
Vermeidung von Langstreckentransporten
In der Lebens- und Futtermittelindustrie dienen Mikroalgen als nachhaltige Proteinquelle. Sie können beispielsweise Soja als Tierfutter ersetzen. Im Gegensatz zu Soja, das häufig über weite Strecken transportiert wird, lassen sich Mikroalgen lokal und mit hoher Effizienz produzieren. Dies trägt zur weiteren Reduktion der Umweltbelastung bei.
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
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).
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 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.
Algen & Biomassespeicherung zur CO2-Entfernung
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.).