Wertvoller Algen-Dschungel

Dem Klimawandel folgend, wandern die Unterwasserwälder gen Norden. In einem Jahrzehnt haben sie sich im Nordatlantik um 18 bis 23 Kilometer bis hinauf in die hohen Breiten der Arktis verlagert. Ein internationales Team – darunter Inka Bartsch und Dørte Krause-Jensen von der Aarhus University – hat 2020 erstmals eine umfassende Bestandsaufnahme der Veränderungen des Lebensraums arktischer Algen veröffentlicht.

Hocharktische Arten wie die unter und im Meereis wachsenden Eisalgen verlieren ihren Lebensraum, wenn die polaren Eiskappen schmelzen und die Meerestemperaturen steigen. Das verändert die arktischen Küstenökosysteme tiefgreifend. Durch den Eisalgen-Rückgang hungern zunächst die Krebse des Planktons, was in der Folge die Nahrungskette aus polaren Fischen, Seevögeln und Walen schädigt. Doch die Bestandsaufnahme offenbart auch Klimakrisen-Gewinner: Makroalgen, für die es unter dem Meereis zu dunkel war, erobern nun die Küsten Nordamerikas, Russlands, Grönlands, Islands und Spitzbergens.

Landpflanzen nehmen CO2 aus der Atmosphäre auf, nach ihrem Absterben wird der Kohlenstoff durch die bakterielle Zersetzung wieder frei und entweicht in die Atmosphäre. Meeresgewächse hingegen speichern in ihren Wurzelballen viel Kohlenstoff, der nach ihrem Absterben zum größten Teil im Sediment verbleibt. Im sauerstoffarmen Meeresboden ist die Bakterienaktivität nur gering, des-halb kann der Kohlenstoff dort über Jahrhunderte oder Jahrtausende eingeschlossen (im Fachjargon „sequestriert“) bleiben. Ein Forscherteam um Krause-Jensen hat nachgewiesen: Je weniger Sauerstoff im Sediment ist, desto mehr CO2 speichert es.

Ob auch Makroalgen Kohlenstoff in großen Mengen binden, war lange umstritten, denn sie wachsen meist auf festem Untergrund, in dem kein Kohlenstoff eingelagert werden kann. 2016 hatten Dørte Krause-Jensen und Carlos M. Duarte von der King Abdullah University of Science and Technology in Thuwal, Saudi-Arabien, nachgewiesen, dass Großalgen trotzdem wirksam Kohlenstoff einlagern: Wind- und Meeresströmungen treiben sie umher. Mit ihren luftgefüllten Blasen driften sie über weite Entfernungen und sinken nach dem Platzen der Gasblasen in die Tiefe. Rund 90 Prozent ihrer Reste werden in schlammigen Tiefseeböden eingelagert.

Die Funde frischer Tangreste in den Mägen von Tiefsee-Asseln in 6475 Meter Tiefe und der genetische Nachweis in Umwelt-DNA-Proben aus der Tiefe haben das bestätigt. Durch eine sogenannte Umwelt-DNA-Analyse können Forscher in ein paar Hundert Milliliter Meerwasser Pflanzen und Tiere aller Größen ausfindig machen.

Die ausgedehnten Tangwälder sind ebenso effektive CO2-Fänger wie tropische Regenwälder und damit für den Klimaschutz relevant. Algen sind zudem als Nahrungsmittel interessant. Durch Sushi ist die 40 Zentimeter große Rotalge Purpurtang (Porphyra) in Europa bekannt geworden. Aus ihr wird die papierdünne knisternde Umhüllung namens Nori hergestellt.

Mit der zunehmenden Nachfrage nach exotischen und veganen Lebensmitteln steigt der Verzehr der fettarmen, protein- und ballaststoffreichen Großalgen weiter. Der Purpurtang und andere Meeresgewächse für den menschlichen Verzehr kommen zum größten Teil aus Asiens riesigen Aquakulturen, vor allem aus China. Nur ein kleiner Teil wird weltweit aus Wildbeständen geerntet, überwiegend in Chile, China und Norwegen. Denn die langen felsigen Küsten dieser Länder eignen sich gut für ausgedehnte Unterwasser-Dschungel.

Die in Norwegen geernteten Algen, vor allem Palmentang, werden überwiegend für die Produktion von Biosprit genutzt. Doch solche Meeresernten führen immer wieder zu Interessenskonflikten: Entweder kann man die Gewächse ernten und daraus CO2-neutrale Produkte herstellen. Oder man lässt sie unberührt und nutzt ihre Klimaleistung als Kohlenstoff-Fresser. 2018 führte der Widerstand von Küstenbewohnern, Meeresschützern und Fischern in Schottland dazu, dass die industrielle Ernte wilder Bestände der Braunalge Laminaria verboten wurde. Um diesen Konflikt beizulegen, raten Algenexperten wie die Schottin Ailsa McLellan und die Norwegerin Jorunn Skjermo, die Bestände zu schützen und Algenfarmen für die industrielle Nutzung anzulegen.

Erdölfreier Rohstoff aus Europa

In der Europäischen Union gibt es immer mehr Makroalgen-Aquakulturen, vor allem an den Felsküsten Norwegens, Frankreichs, Irlands und Spaniens. Die Erträge könnten in naher Zukunft im großen Maßstab als CO2-neutraler und nachhaltiger Rohstoff dienen und damit den Klimawandel bremsen. Von Vorteil ist, dass sie keinen zusätzlichen Dünger brauchen und durch ihr zügiges Wachstum schnell viel Biomasse produzieren.

Dass die Meeresgewächse so ein vielseitig nutzbarer Rohstoff sind, verdanken sie einer ungewöhnlichen Eigenschaft: Eine Gelmatrix aus Polysaccharid-Verbindungen verleiht ihren Zellwänden gleichzeitig Elastizität und Festigkeit. Diese Substanz, Alginat oder Carrageen genannt, wird schon lange zum Gelieren und Ver-dicken von Nahrungsmitteln, Kosmetika und Medikamenten benutzt. Im Pudding sorgt sie für die wabbelige Konsistenz, in Medikamenten wirkt sie gegen Sodbrennen, und in der Zahnmedizin verhilft sie zu passgenauen Gebissabdrücken. Doch oft sind die aus dem Meer stammenden Zutaten dem Verbraucher nicht bewusst. Schließlich haben die Endprodukte gar keine Ähnlichkeit mehr mit den großen roten und olivfarbigen Meereswesen.

In Deutschland kommen immer mehr neue Produkte auf den Markt, in denen die Großalgen als nachhaltige, klimaschonende und gesunde Meeresressource genutzt werden. Die faserige Algenmatrix lässt sich für Verpackungen oder Baustoffe einsetzen. Ihre Stabilität und Elastizität machen sie zum perfekten nachhaltigen Ersatz für erdölbasierte Kunststoffe. Nach der Nutzung können solche Verpackungen kompostiert werden. Das interdisziplinäre Mak-Pak-Projekt (abgekürzt von Makroalgen-Verpackung), angesiedelt am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven, arbeitet an einer umweltfreundlichen Menüschale für Take-away-Produkte der Schnellrestaurantkette Nordsee.

Mit Ausnahme von Helgolands geschütztem Felswatt gibt es hierzulande keine natürlichen größeren Makroalgen-Bestände. Der sandige Boden der deutschen Nordseeküste bietet kaum Halt für die Haftkrallen der Meeresgewächse. Zudem ist der größte Teil als Nationalpark geschützt, was eine großflächige Nutzung erschwert oder gar verhindert.

Trotzdem ist auch in Deutschland die Zucht der Meeresgewächse möglich: auf künstlichem harten Untergrund im Meer oder in Meerwasserkreisläufen an Land. Etwa mitten in Schleswig-Holstein, zwischen Husum und Kiel: Dort gedeihen in einer Aquakultur an Land in großen Tanks Zuckertang, Purpurtang und der hellgrüne Meersalat Ulva. Stefan Sebök und seine Kollegen betreiben ihr Algen-Projekt mit einem nahezu geschlossenen Kreislauf aus recyceltem Frischwasser, das mit künstlichem Meersalz vermischt wird und dessen Salzgehalt dem des Meerwassers entspricht. Solche Kreislaufanlagen an Land sind unabhängig von Umwelteinflüssen und benötigen nicht viel Wasser. „Mikroskopisch kleine Algen werden in Deutschland schon im industriellen Maßstab produziert, als Nahrungsmittelzusatz oder als blaugrüne Energieform. Für sie gibt es eine starke politische Lobby“, erklärt Sebök. „Aber Makroalgen sind noch Exoten und werden selten angebaut. Dabei liefern sie schnell viel Biomasse – eine Tonne in nur drei Monaten!“

Das Team der Algenzucht beliefert vor allem Forschungsinstitute und Hochschulen, etwa zur Entwicklung neuer Pigmente, für Maschinen-Schmierstoffe sowie für Fasern für die Textilindustrie. Außerdem entwickelt es mit regionalen Anbietern neue Algenprodukte, etwa Algenkäse, einen mit Algenflocken gewürzten Kuhmilchkäse.

Solche geschlossenen landbasierten Anlagen sind allerdings in Größe und Produktivität begrenzt. Eine große Fläche für den Anbau im Meer bieten etwa die Fundamente der bestehenden Offshore-Windparks. „Dort könnten die Algen auf künstliche Substrate wie Seile gesät und dann platzsparend in den Offshore-Windparks ausgebracht werden – als Sekundärnutzung, auch Multi-Use-Konzept genannt“, sagt Bela H. Buck. Er entwickelt am Alfred-Wegener-Institut solche Kombinationen von Makroalgen- und Muschel-Zuchten in Offshore-Windparks. „Diese Windkraftanlagen stehen auf stabilen Fundamenten außerhalb der Küstengewässer, Schifffahrt und Fischerei sind reglementiert. Ein ideales Areal, um Gerüste und Leinen für Makroalgen- und Muschelzucht einzubringen.“

Solche Konzepte zur Mehrfach-Nutzung von Raum und Infrastruktur werden etwa in Neuseeland und Südkorea bereits umgesetzt. „In Europa steckt die Mehrfach-Nutzung aber noch in den Kinderschuhen“, so Buck. Bei zunehmender Nachfrage und durch das begrenzte Platzangebot wie in der Nordsee dürfte sich das bald ändern.