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Gut für den Kreislauf

Alles Gute liegt in der Alge: Auch für die industrielle Zucht von Fischen, Krabben und Muscheln werden Mikroalgen benötigt. Ein Start-up ehemaliger Kölner Studenten bringt die erste Aquaponikanlage zur Massenproduktion von Mikroalgen auf den Markt.

In transparenten Röhren leuchtet in sattem Grün ein Teppich aus mikroskopisch kleinen Mikroalgen, die dort dank einer ausgeklügelten Technik wachsen. Sie sind das Herzstück eines Systems, mit dem Mikroalgen kostengünstiger und umweltschonender gezüchtet werden sollen. Mit dieser neuen Entwicklung wollen sich vier ehemalige Studenten der Uni Köln und der TH Köln selbstständig machen. Mithilfe des GATEWAY Gründungsservice der Uni Köln haben sie ein Start-up namens  Phytolinc  gegründet. Sie wollen mit der weltweit ersten Aquaponikanlage für die Produktion von Mikroalgen ein sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch interessantes Produkt auf den Markt bringen.

Die Chancen dafür stehen nicht schlecht. Denn die Verschmutzung der Meere schreitet genauso voran wie deren Überfischung. Gleichzeitig steigt die Lust der Verbraucher auf Fisch, Krebse und Muscheln weiter an. Daher kommen immer mehr Meerestiere aus industrieller Zucht – aus Aquakulturen. Der landbasierte Aquakulturmarkt ist im Zeitraum von 2010 bis 2016 um mehr als 30 Prozent auf eine Produktion von 80 Millionen Tonnen weltweit angestiegen. Für die Aufzucht der Jungtiere benötigen die Betreiber große Mengen von Mikroalgen als Nahrung. Die gängigen Verfahren, um die Mikroalgen zu züchten, sind jedoch teuer, ineffizient und haben sich in den vergangenen Jahren kaum weiterentwickelt.

Gateway
Das GATEWAY ist ein Gründungsservice der Universität zu Köln. Es wurde als Anlaufstelle für alle Gründungsinteressierten aus den Kölner Hochschulen geschaffen, die sich mit dem Thema Selbstständigkeit beschäftigen und mit dem Gedanken spielen, selbst ein Unternehmen zu gründen. Das GATEWAY feierte im Januar 2018 sein dreijähriges Bestehen.


Da setzen die Forscher an: An der Uni Köln hat ein Team um Professor Dr. Michael Melkonian und Dr. Björn Podola am Botanischen Institut in jahrelanger Arbeit das sogenannte Twin-Layer-System entwickelt. Das darf das Phytolinc-Team nutzen, um ihr Produkt zu entwickeln: die sogenannte PhytoBoX, eine Art Photobioreaktor.  Im Twin-Layer-System werden die Mikroalgen auf feinporösen Membranen gezüchtet. In der Natur ist dieses Prinzip unter dem Begriff der phototrophen Biofilme bekannt , erläutert Jan Zaabe, der Algen-Spezialist im Phytolinc-Team, die neuartige Methode.  Biofilme zählen in der Natur zu den produktivsten pflanzlichen Systemen, deren Vorkommen sich von Bodenoberflächen über Gletschereis bis hin zu Schleimhäuten erstreckt.  Durch die Kultivierung auf Membranen wachsen bestimmte Mikroalgen besser und sie verhindern die Verunreinigung durch störende Organismen wie Amöben oder Bakterien.


Eines unserer Top-Argumente für eine Aquaponikanlage mit unserem Twin-Layer- System ist, dass der Wasserverbrauch um bis zu 90 Prozent gegenüber herkömmlichen Kultivierungsmethoden reduziert werden kann , sagt Silvan Geara, der Verfahrenstechniker im Team.  Die bisherigen Anlagen benötigen bis zu 2.000 Liter Wasser pro Kilogramm Algenproduktion. Durch die Errichtung einer Algen-Aquaponikanlage kommen wir mit unserem System praktisch ohne zusätzliches Wasser aus. Das kostet nicht nur weniger Geld, sondern ist auch besser für die Umwelt , sagt Geara.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das Twin-Layer-System die Kultivierung zusätzlicher Algenarten ermöglicht. So zum Beispiel die Zucht der Dinoflagellaten. Das sind winzig kleine bis zwei Millimeter große Einzeller mit typischen Geißeln (Flagellen). Sie dienen vielen Meeresorganismen als Nahrung und bilden einen Großteil des Phytoplanktons. Generell bietet das sehr breite Spektrum an Mikroalgen die Möglichkeit, die Pflanzenkomponente individuell auf die Gegebenheiten der Fischzucht, zum Beispiel den pH-Wert und dem Salzgehalt des Wassers, anzupassen. Derzeit lassen sich mit den am Markt befindlichen Systemen nur unter einem Prozent der möglichen insgesamt über eine Million verschiedener Mikroalgen- Arten effizient züchten.

Bisher funktionieren Aquaponik- Kreislaufsysteme nur für Süßwasserfische. Alle Meerestiere, zu denen auch die besonders beliebten Krustentiere und besonders schmackhafte Fischarten zählen, konnten bisher ausschließlich in Kreislaufanlagen ohne den pflanzlichen Anteil aufgezogen werden. Der Grund dafür: Praktisch keine Pflanzenart lässt sich mit Salzwasser züchten. Algen hingegen wachsen in Salzwasser. Das Phytolinc- Team will mit seiner Lösung eine Marktlücke schließen.  Nur noch 6,7 Prozent der weltweit verfügbaren Garnelen stammen aus dem Wildfang. Die restlichen 93,3 Prozent werden in Aquakulturanlagen gezüchtet , sagt Dennis Prausse, der Aquakultur-Experte des Teams.  Mikroalgen sind eine bisher noch weitgehend ungenutzte Ressource , ordnet Professor Michael Melkonian, pensionierter Hochschullehrer am Botanischen Institut, den Tätigkeitsbereich des Existenzgründer-Teams ein.  Daher eignen sich Mikroalgen hervorragend für neue Entwicklungen in den biologischen und umweltrelevanten Technologien. 

Und wann soll die PhytoBoX in den Markt eingeführt werden?  Wir sind noch in der Existenzgründungsphase und haben uns auf ein EXIST-Gründerstipendium beworben  , sagt Arne Maercker, der Finanzund Wirtschaftsexperte im Team.  Wir haben ein Netzwerk an Partnern aufbauen können, das uns sowohl die praktische Anwendung unseres Produktes in Aquakulturanlagen als auch den Zugang zum Markt ermöglicht.   Eine ausführliche Marktanalyse und der Aufbau eines Kooperationsnetzwerks sind unverzichtbar für den Schritt in die Selbständigkeit , sagt Professor Dr. Mark Ebers von der WiSo-Fakultät und Mentor des Phytolinc-Teams.  Danach ist die Fähigkeit des Start-ups, sich dynamisch an Marktveränderungen anzupassen, von großer Bedeutung.  Die vier Gründer sitzen in den Büros des GATEWAY Gründungsservice der Uni Köln und arbeiten intensiv an ihrem Ziel, den Schritt von der Hochschule direkt ins eigene Unternehmen zu machen:  Es ist aufregend, macht aber auch Spaß. Wir sind als Team gut aufgestellt. Jeder hat seinen eigenen Fachbereich und so ergänzen wir uns optimal , sagt Maercker.