TUM revolutioniert Kohlefaserproduktion mit halophilen Algen zur CO2-Abscheidung

Forscher der Technischen Universität München (TUM, München, Deutschland) arbeiten an einem Prozess, der halophile Algen – Algen, die in hohen Salzkonzentrationen gedeihen – nutzt, um CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen und anschließend Kohlefaser herzustellen.

Laut Thomas Brück, der das Projekt zusammen mit einem Team am Algenkultivierungszentrum der TUM leitet, wandelt der Prozess atmosphärisches CO₂ in Biomasse um, einen organischen Stoff als erneuerbare Energiequelle, und in einem nachfolgenden Schritt in Algenöl. Das Algenöl wird in einer Nährstoffentzugsphase produziert, bei der Stickstoff im Kultivierungsmedium begrenzt wird, was die Anreicherung von Lipiden auslöst.

„Wir hydrolysieren dann das Algenöl, um die freien Fettsäuren vom Glycerin-Rückgrat zu spalten“, erklärt Brück. Die Fettsäuren werden dann zur Erzeugung von Biokraftstoffen, Chemikalien für die Schmierstoffindustrie oder Thermoplasten verwendet. Der verbleibende Glycerinrest wird in Acrylnitril umgewandelt, das polymerisiert wird, um Polyacrylnitril (PAN) zu erhalten – den Vorläufer für ca. 90 % der heutigen Kohlefaserproduktion.

Während der PAN-Vorläufer herkömmlich pyrolisiert werden kann, hat die TUM auch einen Pyrolyseprozess entwickelt, der die PAN-Fasern mit parabolischen Solarreflektoren – gekrümmten Solarspiegeln – karbonisiert, um Kohlefasern CO₂-neutral herzustellen.

„Wir machen die Pyrolyse in fokussierten Glasrohren im Zentrum dieser Spiegel“, sagt Brück. „Dort kann man Temperaturen bis zu 3.000 °C erzeugen, und mit dieser Technologie ist man vollständig emissionsfrei und auch günstiger, weil man Sonnenlicht nutzt.“

Laut Brück hat die mit algenbasiertem PAN erzeugte Kohlefaser die gleiche chemische Zusammensetzung wie klassische Kohlefasern und die gleichen physikalischen Eigenschaften wie solche aus Erdölressourcen.

„Und da wir die Thermoplaste, die wir aus dem Fettsäureteil erzeugen, mit der Kohlefaser kombinieren können, können wir jetzt tatsächlich 3D-druckbare Kohlefaser-Composites herstellen“, sagt Brück. TUM arbeitet auch mit einem Partner an CO₂-negativen Baustoffen wie kohlefaserverstärktem Granit aus der algenbasierten Kohlefaser.