Inhaltsverzeichnis ............................................. 5
Abkürzungsverzeichnis .......................................... 8
1 Einleitung ................................................... 9
2 Kultivierung von Chlorella vulgaris ......................... 12
2.1 Einleitung ............................................. 12
2.2 Die Mikroalge Chlorella vulgaris ....................... 13
2.2.1 Vorkommen ....................................... 13
2.2.2 Morphologie und Vermehrung ...................... 14
2.2.3 Zusammensetzung der Biomasse .................... 14
2.3 Kultivierung von Chlorella vulgaris unter
Laborbedingungen ....................................... 16
2.3.1 Verwendete Algenspezies und Nährmedium .......... 16
2.3.2 Kultivierungsbedingungen ........................ 17
2.3.3 Messmethoden .................................... 18
2.4 Variation der Wachstumsbedingungen ..................... 19
2.4.1 Einfluss der Lichtintensität- und -dauer ........ 20
2.4.2 Einfluss der Temperatur ......................... 24
2.4.3 Einfluss der СО2-Konzentration .................. 27
2.5 Einfluss des Stickstoffgehaltes im Nährmedium .......... 29
2.6 Scale-up ............................................... 35
2.7 Zusammenfassung ........................................ 40
3 Kultivierung im Heizkraftwerk Senftenberg ................... 41
3.1 Projektziele ........................................... 41
3.2 Aufbau der Versuchsanlagen ............................. 41
3.3 Algenspezies ........................................... 46
3.4 Versorgung mit Rauchgas/CO2 ............................ 47
3.5 Kultivierung der Algen ................................. 49
3.6 Energiebilanz .......................................... 54
3.7 Biomasse ............................................... 56
3.8 Zusammenfassung ........................................ 60
4 Entwässerung und Trocknung .................................. 61
4.1 Einleitung ............................................. 61
4.2 Entwässerung ........................................... 62
4.2.1 Schwerkraftsedimentation ........................ 62
4.2.2 Filtration ...................................... 63
4.2.3 Flotation ....................................... 64
4.2.4 Zentrifugation .................................. 65
4.2.5 Entwässerungshilfen ............................. 67
4.3 Trocknung .............................................. 69
4.3.1 Trocknung mit Solarenergie ...................... 69
4.3.2 Steigrohrtrockner ............................... 70
4.3.3 Sprühtrockner ................................... 70
4.3.4 Trommeltrockner ................................. 71
4.3.5 Bandtrockner .................................... 72
4.3.6 Gefriertrockner ................................. 74
4.4 Bewertung .............................................. 74
4.4.1 Entwässerung .................................... 74
4.4.2 Trocknung ....................................... 76
4.5 Hersteller ............................................. 77
5 Zellaufschluss und Extraktion ............................... 79
5.1 Einleitung ............................................. 79
5.2 Zellaufschluss ......................................... 81
5.3 Lösungsmittelextraktion ................................ 90
5.4 Extraktion mit überkritischen Fluiden .................. 95
5.5 Gewinnung weiterer Inhaltstoffe ........................ 99
6 Hydrothermale Carbonisierung (HTC) ......................... 101
6.1 Literaturrecherche HTC ................................ 101
6.1.1 Verfahren ...................................... 102
6.1.2 Katalysatoren .................................. 103
6.1.3 Produkte ....................................... 103
6.1.4 HTC-Kohle aus Mikroalgen ....................... 104
6.1.5 Marktübersicht HTC ............................. 106
6.2 Vorversuche HTC ....................................... 106
6.2.1 Aufgabenstellung ............................... 106
6.2.2 Material und Methoden .......................... 107
6.2.3 Ergebnisse ..................................... 108
7 Hydrothermale Verflüssigung (HTL) .......................... 113
7.1 Einleitung ............................................ 113
7.2 Stand der Hydrothermalen Verflüssigung ................ 114
7.3 Hydrothermale Verflüssigung mit Algen ................. 119
7.4 Pilot- und Demonstrationsanlagen ...................... 126
7.5 Vorversuche HTL ....................................... 129
8 Hydrothermale Vergasung in überkritischem Wasser
(SCWG) ..................................................... 135
9 Verfahren zur Kraftstoffgewinnung .......................... 141
9.1 Anforderungen an Kraftstoffe .......................... 141
9.2 Umesterung ............................................ 144
9.3 Pyrolyse bzw. Cracken ................................. 151
9.4 Hydrocracken .......................................... 155
9.5 Hydrierung ............................................ 156
9.6 Vergasung ............................................. 161
10 Biogaserzeugung ............................................ 164
10.1 Einleitung ............................................ 164
10.2 Überblick Biogasproduktion ............................ 164
10.3 Eignung der Mikroalgen zur Biogasproduktion ........... 166
10.4 Ertragsprognose ....................................... 169
10.5 Verwertungspfade ...................................... 172
10.5.1 Fermentation der gesamten Algenbiomasse ........ 172
10.5.2 Fermentation einzelner Fraktionen .............. 173
10.5.3 Kopplung mit einer Biogasreinigung ............. 174
10.6 Zusammenfassung ...................................... 175
11 Algen als Futtermittel ..................................... 177
12 Bewertung von Produktlinien ................................ 182
12.1 Grundlagen ............................................ 182
12.1.1 Ziele der Bewertung ............................ 182
12.1.2 Systemgrenzen .................................. 183
12.2 Prozessketten ......................................... 185
12.2.1 Basisfall ...................................... 187
12.2.2 Biogas-Pfad .................................... 189
12.2.3 HTC-Pfad ....................................... 191
12.2.4 HTL- Pfad ...................................... 194
12.2.5 Direkte Hydrierung ............................. 196
12.3 Bewertung und Vergleich der Produktlinien ............. 203
13 Zusammenfassung ............................................ 210
Tabellenverzeichnis ........................................ 214
Bildverzeichnis ............................................ 217
Anhang ........................................................ 222
A.I. Übersicht HTL ......................................... 223
А.2. Übersicht Umesterung .................................. 228
А.3. Übersicht Hydrocracken und Hydrierung ................. 230
А.4. Übersicht Pyrolyse .................................... 231
А.4. Grunddaten der Bewertung .............................. 233
Literaturverzeichnis .......................................... 234
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