SymBio2 stellt erste Prototypen biologischer Solarkollektoren auf Mikroalgenbasis vor
Das Büro X-TU Architectes und das Labor GEPEA der Université de Nantes (UMR 6144 des CNRS) stellen gemeinsam mit Algosource Technologies, R.F.R und Permasteelisa France, ihren Partnern im Konsortium SymBio2, ihre ersten Prototypen biologischer Solarkollektoren auf Mikroalgenbasis vor.
Das Büro X-TU arbeitet seit 2007 an Vorhangfassaden, in die eine Mikroalgenkultur integriert ist. Das Konzept geht von der Beobachtung der Periurbanisierung aus und will ungenutzte Fassadenflächen für den Anbau von Mikroalgen nutzen. Das Lebensmittel ist reich an Proteinen, Lipiden (Omega-3, Omega-6), Antioxidantien, essenziellen Vitaminen und natürlichen Pigmenten, für Mensch wie Tier gleichermaßen; künftig könnte es auch als Algenkraftstoff oder als Werkstoff genutzt werden. Für die Algenwirtschaft ist eine Senkung der Produktionskosten um 40 % möglich. Bei der Südfassade eines großen Hochhauses wird der Ertrag auf 33 Tonnen Biomasse pro „vertikalem Hektar“ geschätzt; für den Bauherrn amortisiert sich die Anlage in sieben Jahren, der Imagegewinn als Beleg für sein Engagement für nachhaltige Entwicklung nicht eingerechnet.
Inzwischen laufen die ersten Prototypen. An ihnen lässt sich das Verhalten der Kultur analysieren und die Leistung dieser grünen Fassade messen. Das Konsortium hat sich einen Industriepartner gesucht, um das System in Serie zu fertigen, sowohl für den Neubau als auch für die Sanierung. Diese Haut ist vor allem bei Hochhäusern interessant, da die Paneele die Überhitzung mindern. Zudem lässt sie sich an das Wasser- bzw. Grauwassernetz des Gebäudes anschließen. Olivier Scheffer, Forschungsleiter bei X-TU, erläutert uns das Konzept der grünen Fassade genauer.
Kévin Poireau: Wie stellen Sie sich die Wartung dieser Paneele vor?
Olivier Scheffer: Bei diesem Typ von Photobioreaktoren (PBR) verhindert ein System zur Durchmischung des Mediums per Druckluft (sogenanntes „Airlift“-System), dass die Mikroalgen an den Innenwänden haften (Antifouling-System). Kommt es trotz dieses Systems – selten – zu Verschmutzungen, wird der PBR entleert und mit Druckwasser gespült, im Extremfall unter Zusatz bestimmter Reinigungsmittel; so lässt er sich vollständig reinigen. Bei Stößen gegen die Scheiben schließlich bleibt die Flüssigkeit im Reaktor, da es sich um Verbundglas handelt. Die PBR sind abnehmbar und austauschbar.
Kévin Poireau: Funktioniert dieses Fassadensystem paneelweise oder fassadenweise?
Olivier Scheffer: Jedes Geschoss ist in Reihe geschaltet, und jeder PBR lässt sich im Störungsfall per Bypass überbrücken.
Kévin Poireau: Wie stellen Sie sich die „Ernte“ dieser Algen vor? Wie lange dauert ein Zyklus? Welche Bedingungen sind für solche Fassaden optimal? Wo liegen ihre Grenzen?
Olivier Scheffer: Die Ernte erfolgt Geschoss für Geschoss über ein System aus Pumpen und Magnetventilen, die von einer speicherprogrammierbaren Steuerung gesteuert werden. Sie leitet das gefilterte Algenmedium in einen Technikraum im Untergeschoss, wo es von einem Techniker vorkonditioniert werden kann. Die Dauer eines Zyklus hängt vom kultivierten Stamm und von den klimatischen Bedingungen ab; sie reicht von 8 Stunden bis zu mehreren Tagen. Die optimalen Bedingungen der kultivierten Stämme entsprechen denen des Menschen (daher der Reiz, Mikroalgenkulturen mit Gebäuden zu verbinden): 18 bis 25 °C – auch wenn es Mikroalgen ebenso in der Antarktis oder in den Tropen gibt. Die derzeitigen Grenzen von PBR-Fassaden liegen im Wesentlichen in den Kosten der thermischen Regulierung. Dieses Problem gehen wir mit unserem spezifischen, patentierten Biofassadensystem mit Doppelhaut an. Es ermöglicht eine passive Temperierung der Mikroalgen durch den Treibhauseffekt im Winter und natürliche Lüftung im Sommer sowie durch Wärmeaustausch mit dem Wassernetz des Gebäudes.
Kévin Poireau: Wie hoch wären die Kosten eines solchen Produkts im Vergleich zu klassischeren Paneelen mit ähnlichen thermischen Eigenschaften?
Olivier Scheffer: Ein Großteil unserer Entwicklungsarbeit galt der Industrialisierung der PBR, gemeinsam mit unserem Partner Permasteelisa Group. Ziel waren einfache, robuste und kostengünstige Produkte, die sich leicht montieren und warten lassen. Sie profitieren damit von den Forschungsarbeiten unseres Partners GEPEA (UMR 6144 des CNRS) – weltweit das führende Labor für die kontrollierte Kultivierung von Mikroalgen in intensivierten PBR (ja, das sind Franzosen!) – und von der industriellen Erfahrung von Permasteelisa; beides haben unser Büro X-TU und unser Partner R.F.R (Fassadenplaner) zusammengeführt. Die im Labor gebauten Prototypen sind heute die leistungsfähigsten, mindestens 50-mal leistungsfähiger als PBR der vorherigen Generation.
Kévin Poireau: Ihre Eigenschaften scheinen einschränkend (Gewicht, Abmessungen, Verhalten des Glases). Welche Ästhetik ergibt sich daraus?
Olivier Scheffer: Was die Ästhetik betrifft, zeigt das Ergebnis meines Erachtens, dass sich diese PBR gut in die Architektur integrieren lassen. Beim Gewicht ist zu sagen, dass Permasteelisa in seinen Projekten mitunter deutlich schwerere Panzerverglasungen einsetzt. Außerdem erlaubt der PBR, auf 50 % der Fassadenfläche günstigere Gläser zu verwenden als bei herkömmlichen Vorhangfassaden. Das Glas ist so dimensioniert, dass es das Gewicht des Wassers aufnimmt, das angesichts der geringen Dicke der PBR begrenzt bleibt.
Kévin Poireau: Welche Vorteile hätte ein Bauherr davon, diese Algen zu kultivieren?
Olivier Scheffer: Die Vorteile sind zahlreich: eine thermische Regulierung des Gebäudes von außen bei geringen Mehrkosten gegenüber einer HQE-Fassade; die Wirtschaftlichkeit der Mikroalgenproduktion für Anwendungen der „grünen Chemie“ (die Renditen, die manche Akteure der Branche für Algenkraftstoffe oder die Wasseraufbereitung ankündigen, sind reine Ankündigungseffekte ohne konkrete Grundlage); eventuell eine Pacht bzw. Miete und damit ein regelmäßiges Einkommen, das vom Betreiber zu entrichten ist … – ganz zu schweigen von der Schaffung lokaler Industriearbeitsplätze und vom Markenimage eines „Biotech“-Gebäudes …
