Algen als Rohstoff für die Kunststoffe der Zukunft

Können Algen die Plastikkrise lösen?

Biokunststoffe aus Algen gelten heute als eine der vielversprechendsten Alternativen zu erdölbasierten Kunststoffen. Mikro- und Makroalgen wachsen auf nicht landwirtschaftlich nutzbaren Flächen, benötigen kurze Erntezyklen, konkurrieren nicht mit der Nahrungsmittelproduktion und können gleichzeitig Abwasser reinigen sowie CO₂ binden. Damit vereinen sie ökologische Vorteile mit einem hohen Innovationspotenzial.

Wir unterscheiden drei zentrale Anwendungsfelder:

• Hochleistungs-Polymere aus natürlichen Quellen

Algen produzieren direkt wichtige Verbindungen wie Polyhydroxybutyrat (PHB), Polyhydroxyalkanoate (PHA) und Stärke – alles Grundbausteine für Biokunststoffe. Besonders leistungsfähig sind Mikroalgenarten wie Chlorella und Spirulina, aber auch Makroalcgen wie Ulva lactuca (Grünalge) oder Gelidium sesquipedale (Rotalge). Ein spannender Ansatz ist zudem die Möglichkeit, in Algenbiomasse nicht abbaubare Polymere wie Polyolefine zu kapseln und damit dauerhaft CO₂ zu speichern.

• Skalierbare Kultivierungssysteme

Für die industrielle Nutzung haben sich offene Systeme (Raceway-Becken) und geschlossene Photobioreaktoren etabliert. Bei der Verarbeitung zu Biokompositen kommen Verfahren wie Schmelzmischung, Heißpressen, Spritzguss, Doppelschneckenextrusion oder Lösungsgießen zum Einsatz. Fortschritte in der Gentechnik erlauben es, bakterielle PHB-Gene in Mikroalgen einzuschleusen, was die Produktionskosten deutlich senken kann. Allerdings erfordern genetisch optimierte Stämme präzise Bedingungen in Temperatur, Lichtintensität und pH-Wert, um im Freiland erfolgreich zu wachsen.

• Wettbewerbsvorteile und Herausforderungen der Skalierung

Algentechnologien bieten entscheidende Vorteile: Sie sind widerstandsfähig, können Abwasser verwerten und nutzen CO₂ direkt als Nährstoffquelle. Doch vollständig aus Algen hergestellte Kunststoffe sind bislang noch Zukunftsmusik. Die zentrale Herausforderung liegt in der biologischen Abbaubarkeit: Enzymatische Prozesse und die mikrobielle Kolonisierung von Kunststoffoberflächen funktionieren bisher nur im Labormaßstab. Für die industrielle Anwendung braucht es noch innovative Lösungen – zugleich eröffnet dieser Forschungsansatz aber ein großes Potenzial für die Kreislaufwirtschaft von morgen.