Exzellente Wissenslandschaft für Bioökonomie

Nährstoffrückgewinnung und Abwasserreinigung mit Algen (AlgaeSolarBoxes)

© Forschungszentrum Jülich/Ralf-Uwe Limbach

Abwässer aus Kommunen, landwirtschaftlichen Betrieben und Industrieunternehmen können stark mit Nitrat und Phosphat belastet sein. Zum Schutz unserer Gewässer vor Überdüngung muss dieser Eintrag reduziert werden.

Hierfür bietet sich der Einsatz von Algen an, mit deren Hilfe Nährstoffe aus Abfallströmen aufgearbeitet werden können. Bis zu 90 % des Phosphats lassen sich beispielsweise auf diese Weise aus Abwasser entfernen und als biobasierter Dünger wieder nutzbar machen.

Das Innovationslabor AlgaeSolarBoxes entwickelt ein Container-System als Demonstrator zur effizienten Algenproduktion und Abwasserreinigung. Das System basiert auf einem 20 Fuß Container und besteht aus diesen Elementen:

  1. Photobioreaktor zur Reinigung der Abwässer durch Algen
  2. Spiegelsystem Mikrohelixbox zur Versorgung des Photobioreaktors mit sichtbarem Sonnen- und LED-Licht
  3. Infrarot-Photovoltaik Modul (IR-PV Modul) zur Erzeugung von Strom aus dem Infrarotanteil des Sonnenlichts, der nicht für die Photosynthese verwertbar ist.

Die Mikrohelixbox ist ein neues, innovatives Kleinspiegel-Heliostatsystem, mit dem Sonnenlicht kontinuierlich über den Tag auf ein fixes Ziel je nach Vorgabe 1:1 oder konzentriert umgelenkt werden kann. Die internen rund 100 Kleinspiegel sind in einer Box geschützt, die als Leichtbausystem sowohl am Boden als auch an Fassaden fixierbar ist. Für die Anwendung ist ein Set aus vier Mikrohelixboxen vorgesehen.

©Forschungszentrum Jülich/Vitalij Dombinov/erstellt mit BioRender

 

Partner

  • Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Pflanzenwissenschaften IBG-2: Dr. Holger Klose, Dr. Vitalij Dombinov, Prof. Dr. Ulrich Schurr
  • FH Aachen, Campus Jülich, Solar Institut Jülich SIJ: Dr. Joachim Göttsche, Dr. Markus Sauerborn

 

Projektlaufzeit

1.12.2019 - 31.12.2021

 

Informationen auf einen Blick finden Sie im Kompetenz-Steckbrief.

© Pixabay/Michael Bußmann

Nachrichten

  • Aktuell: Effizienzprüfung von PV-Zellen, Konstruktion zweier IR-PV Prototypen; 3D-Modellierung des Systems durch den Hersteller
  • April 2021: Bauvorbereitung zum Bau des IR-PV Moduls
  • März 2021: Raytracing-Simulation des Solarsystems in COMSOL bis zur Eintrittsebene des Photobioreaktors
  • Februar 2021: Hersteller für Mikrohelix-Boxen (Spiegelsysteme) ermittelt
  • Januar 2021: Auswahl und Effizienzanalyse infrarot-sperrender Folien
  • Dezember 2020: Identifikation eines geeigneten Systemherststellers; Erstvorstellung des Konzepts beim 2. Wirtschaftsforum BioökonomieREVIER, Interessentengespräche
  • November 2020: Konzeptentwicklung; Effektive Positionierung von IR-Lichtseparatoren für Solarstrahlung durch Vermessung hemisphär. Transmissionspektren bei unterschiedlicher Lichteinstrahlung
© SIJ FH Aachen/Markus Sauerborn
Raytracing-Simulation des Solarsystems in COMSOL bis zur Eintrittsebene des Photobioreaktors (PBR entry level)

ZIELE

  • Entwicklung und Bau eines innovativen Photobioreaktor-Prototypen
  • Neue Wertschöpfungskonzepte für Landwirtschaft, Wertstoff-Unternehmen und Ernährungswirtschaft

 

BEDARFE

  • Das Innovationslabor sucht Kontakte zur Wasser- und Abfallwirtschaft sowie zu
  • Algen-interessierten Landwirten und Unternehmen aus der Lebensmittelwirtschaft

 

REGIONALER NUTZEN

  • Nachhaltige Abwasserreinigung für die regionale Land- und Ernährungswirtschaft
  • Gewässerschutz
  • Entwickeln von neuen Phosphat- und Stickstoff-haltigen Düngemitteln aus Algen

Ansprechpartner

Dr. Christian Klar

Leitung

Koordinierungsstelle BioökonomieREVIER

02461 61-4230

Dr. Vitalij Dombinov

Innovationslabor AlgaeSolarBoxes

Forschungszentrum Jülich GmbH

Institut für Pflanzenwissenschaften IBG-2

02461 61-5106

Dr. Holger Klose

Innovationslabor AlgaeSolarBoxes

Forschungszentrum Jülich GmbH

Institut für Pflanzenwissenschaften IBG-2

02461 61-3334

Erklärt: Was ist ein Innovationslabor?

Ein Ort oder eine Technologieplattform, die Akteuren aus den unterschiedlichen Sektoren der Bioökonomie eine Basis für die Zusammenarbeit liefern. Hier sollen beispielsweise Wissenschaftler mit Landwirten oder Unternehmern gemeinsam an innovativen Lösungen für reale Probleme arbeiten.

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