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Mikroalgen haben unbegrenztes Potenzial: Wie können sie in Zukunft zu einer erneuerbaren Energie- und Nahrungsmittelquelle werden?
In den riesigen Gewässern versteckt sich eine Gruppe winziger Organismen – Mikroalgen. Obwohl diese mikroskopisch kleinen Algen mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, haben sie das Potenzial, die Zukunft zu verändern. Mikroalgen sind Phytoplankton, das in Süß- und Meerwassersystemen lebt und hauptsächlich als einzelne Zellen oder in Ketten oder Kolonien existiert. Obwohl Mikroalgen eine Größe von wenigen bis zu Hunderten von Mikrometern haben, spielen sie eine wesentliche Rolle in den Ökosystemen der Erde.
Mikroalgen betreiben Photosynthese, produzieren etwa die Hälfte des atmosphärischen Sauerstoffs der Erde und nutzen das Treibhausgas Kohlendioxid, um photoautotroph zu wachsen.
Mikroalgen sind nicht nur Primärproduzenten, sondern auch die Grundlage der Nahrungskette und liefern Energie für Organismen höherer Ordnung. Die Vielfalt der Mikroalgen wird mit 200.000 bis 800.000 Arten als beträchtlich eingeschätzt, von denen viele noch beschrieben werden müssen. In diesen Mikroalgen wurden mehr als 15.000 neue Verbindungen chemisch identifiziert, darunter Carotinoide, Fettsäuren, Enzyme, Polymere, Peptide, Toxine und Sterole. Diese wertvollen Metaboliten diversifizieren nicht nur Ökosysteme, sondern liefern auch potenzielle Rohstoffe für Kraftstoffe und andere Zwecke.
Funktionen und Anwendungen
Die chemische Zusammensetzung von Mikroalgen ist kein konstanter Faktor, sondern variiert je nach Art und Kulturbedingungen. Einige Mikroalgen sind in der Lage, sich an Umweltveränderungen anzupassen, indem sie ihre chemische Zusammensetzung ändern. Bestimmte Mikroalgenarten zeigen ihre Anpassungsfähigkeit, indem sie ihre Membranfette in phosphorarmen Umgebungen sehr kräftig ersetzen. Darüber hinaus können sich durch veränderte Umweltfaktoren wie Temperatur, Licht, pH-Wert, Kohlendioxidversorgung, Salz und Nährstoffe gewünschte Produkte in großen Mengen in Mikroalgen ansammeln.
Mikroalgen sind eine wesentliche Nahrungsquelle für viele Aquakulturarten, insbesondere Filtermuscheln.
Photosynthetische und chemosynthetische Mikroorganismen können auch symbiotische Beziehungen mit Wirtsorganismen eingehen und diese mit notwendigen Vitaminen und mehrfach ungesättigten Fettsäuren versorgen, die der Wirt nicht selbst synthetisieren kann. Und weil Mikroalgenzellen im Wasser wachsen, können sie Wasser, Kohlendioxid und andere Nährstoffe effizienter aufnehmen. Diese Mikroalgen spielen eine wichtige Rolle in Meeresökosystemen, indem sie anorganischen Kohlenstoff in organische Moleküle binden und Sauerstoff im Wasser freisetzen. Bisher sind Omega-3-Fettsäuren, die in der Nahrungskette, einschließlich Mikroalgen, produziert werden, nicht nur für Fische lebenswichtig, sondern können auch eine gesunde Quelle in der menschlichen Ernährung werden.
Kultivierung von Mikroalgen
Verschiedene Mikroalgenarten wurden in Brütereien produziert und für eine Vielzahl kommerzieller Zwecke verwendet, darunter als menschliche Ernährung, als Biokraftstoffe, in der Aquakultur anderer Organismen, bei der Herstellung von Pharmazeutika und Kosmetika sowie als Biodünger. Allerdings ist die geringe Zelldichte ein großes Hindernis bei der Kommerzialisierung vieler aus Mikroalgen gewonnener Produkte. Die Forschung weist darauf hin, dass die Hauptfaktoren für den Erfolg von Mikroalgen-Inkubationssystemen folgende sind: die Geometrie und Größe des Kultursystems (bekannt als Photobioreaktor); die Lichtintensität in der Gasphase; und Kalium); und das Rühren der Kultur.
Zukunftsaussichten
Mikroalgen erhalten zunehmend Aufmerksamkeit, da die weltweite Nachfrage nach erneuerbaren Energien und nachhaltigen Nahrungsquellen weiter steigt. Das Potenzial dieser kleinen Lebewesen scheint endlos, aber ob sie eine größere Rolle in unserem täglichen Leben spielen können, bedarf noch weiterer Erforschung und Innovation?
