FuTuReS – Ökonomische und ökologische Bewertung eines Bioraffinerieansatzes zur Produktion von Fucoxanthin und EPA im Pilotmaßstab und transdisziplinär entwickelter Szenarien im Industriemaßstab in Deutschland

Fucoxanthin.
Fucoxanthin aus der Kieselalge P. tricornutum als Pulver (> 95 % w/w) und in Lösung.

Ökonomische und ökologische Bewertung eines Bioraffinerieansatzes zur Produktion von Carotinoiden und Omega-3-Fettsäuren mit Mikroalgen in Deutschland

Das Gesamtziel des Projekts FuTuReS ist die ökonomische und ökologische Charakterisierung eines Prozesses zur Co‑Produktion des Carotinoids Fucoxanthin und der Omega‑3‑Fettsäure Eicosapentaensäure (EPA) mit der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum im Industriemaßstab in Deutschland.

Hierfür wurde die Mikroalge zuvor photoautotroph in Flachplatten‑Airlift‑Photobioreaktoren (FPA) am Fraunhofer CBP in Leuna kultiviert. Die angestrebte Bewertung basiert dabei auf bereits vorhandenen, realen Prozessdaten und soll neben potenziellen Wertschöpfungsketten zur Nutzung von recycling‑ und nährstoffreichen Strömen aus Reststoffen, wie Stickstoff, Phosphat und CO2, insbesondere auch die Einspeisung von Überschussstrom aus Biogas‑ und Photovoltaikanlagen der Landwirtschaft berücksichtigen. Speziell bei Lichtmangel, z. B. in der Nacht, kann die Überschussenergie gezielt für eine zusätzliche artifizielle Beleuchtung der Algen genutzt werden, um so die Biomasseproduktivität in Photobioreaktoren deutlich zu steigern.

Bei P. tricornutum handelt es sich um eine Kieselalge, welche sich aufgrund ihrer Kultivierungsbedingungen besonders für die phototrophe Produktion in mitteleuropäischen Breitengeraden eignet und durch ihren hohen EPA-, Fucoxanthin- und Proteingehalt eine sehr hohe Wertschöpfung ermöglicht.

Publikationen

Im Rahmen des Projektes FuTuReS wurden 2020 zwei wissenschaftliche Publikationen zur Herstellung von Eicosapentaensäure und Fucoxanthin mit der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum veröffentlicht. Beide bioaktiven Wertstoffe sind interessant für die menschliche Ernährung oder als funktionelle Inhaltsstoffe in kosmetischen Produkten. Das auf Basis von artifiziell beleuchteten Flachplatten‑Airlift‑Photobioreaktoren entwickelte Herstellungsverfahren (Chem. Ing. Tech.) wurde anhand verschiedener Produktionsszenarien techno-ökonomisch bewertet (Algal Research). Somit konnten erstmals Herstellungskosten für beide Wertstoffe ermittelt und wesentliche Kostentreiber identifiziert werden.

Derwenskus, F.; Briviba, K.; Schmid-Staiger, U.;  Hirth, T. (2020). Coproduction of EPA and fucoxanthin with P. tricornutum – A promising approach for up‐ and downstream processing. Chem. Ing. Tech. 92(11), 1–11.

 

Derwenskus, F.; Weickert, S.; Lewandowski, I.; Schmid-Staiger, U.; Hirth, T. (2020). Economic evaluation of up- and downstream scenarios for the co-production of fucoxanthin and eicosapentaenoic acid with P. tricornutum using flat- panel airlift photobioreactors with artificial light. Algal Research 51, 102078.

 

Projektinformationen

Projekttitel

FuTuReS – Ökonomische und ökologische Bewertung eines Bioraffinerieansatzes zur Produktion von Fucoxanthin und EPA im Pilotmaßstab und transdisziplinär entwickelter Szenarien im Industriemaßstab in Deutschland

(ehm. PROFUPA)

 

Projektlaufzeit

Oktober 2019 – Oktober 2021

 

Projektpartner

  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart (Koordination)
  • Universität Hohenheim, Fachgebiet Nachwachsende Rohstoffe und Bioenergiepflanzen (340b)
  • Karlsruher Institut für Technologie KIT
  • Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse ITAS

Förderung

Wir danken dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) und der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) für die Förderung des Projekts »FuTuReS« im Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe, Förderkennzeichen 22017218.