Wenn Christian Walter den "Photobioreaktor" in Gang setzt, könnte man glauben, vor der neuesten Kreation eines Beleuchtungskünstlers zu stehen. Angestrahlt von 25 Leuchtstoffröhren zirkuliert eine knallgrüne Flüssigkeit durch die überdimensional hohen Glassäulen der Apparatur - mit trister Labor-Atmosphäre hat das nichts zu tun.Was in den Glasrohren am Institut für Biotechnologie der Technischen Universität (TU) Berlin so munter vor sich hin blubbert, sind mikroskopisch kleine Einzeller, so genannte Mikroalgen. Sie sind das Rohmaterial für ein neues Verfahren zur biologischen Reinigung von Industrieabwässern, das ein Team von Chemikern, Biotechnologen und Verfahrenstechnikern entwickelt hat. Im Rahmen des TU-Forschungsschwerpunkts "Wasser in Ballungsräumen" veranstalteten die Wissenschaftler vor kurzem ein internationales Kolloquium, bei dem sie ihr Verfahren vorstellten. "Die in unserem Reaktor gezüchteten Mikroalgen fangen je nach Art unterschiedliche Schwermetalle wie Blei, Cadmium, Zink oder Nickel aus dem Abwasser und binden diese vorübergehend an ihre Zellwand", erklärt der Projektleiter Gerald Bunke das Prinzip der bereits patentierten Methode. Ist das Wasser gereinigt, können die Algen ihre Metallfracht wieder abgeben und erneut zum Einsatz kommen. "Es ist seit langem bekannt, dass Mikroalgen die Fähigkeit besitzen, Schwermetalle aufzunehmen", sagt der Biotechnologe Andreas Wilke. "Aber hinsichtlich der Lebensbedingungen oder der chemischen Eigenschaften der Arten tappten wir bisher noch im Dunkeln." Problematisch waren auch die Aufzucht und die Kultivierung der unterschiedlichen Algenarten, denn die Einzeller sind regelrechte Sensibelchen. Der Verfahrenstechniker Christian Walter erläutert: "Jede Art benötigt eine andere Kombination aus Licht, Nährsalzen und Kohlendioxid." Um die Organismen systematisch zu erforschen, konstruierten die Wissenschaftler ein eigenes Kultivierungssystem, den Fotobioreaktor "Medusa". Mit diesem eindrucksvollen System aus schlaufenförmigen Glasrohren und Leuchtstofflampen können die Forscher erstmals die idealen Wachstumsbedingungen für verschiedene Algenarten erzeugen und testen.Ist eine Algenpopulation im Reaktor herangewachsen, wird sie "geerntet", gewaschen, gefriergetrocknet und zu einem feinen Pulver zerrieben. "Um die Aufnahmekapazität einer Art zu prüfen, mischen wir die tote Biomasse mit Lösungen, die unterschiedliche Konzentrationen von Schwermetallen enthalten", sagt der Chemiker Sven Klimmek. "In jedem Gemisch läuft dann ein chemisch-physikalischer Prozess ab, die so genannte Biosorption." Dabei werden die positiv geladenen Schwermetalle von den negativ geladenen Zucker-, Fett- und Eiweißverbindungen an der Algenoberfläche regelrecht angezogen. Durch elektrische Bindung bleiben sie dort haften. Über die Menge der Schwermetalle, die nach der Algenbehandlung noch in der Lösung zurückbleibt, berechnen die Forscher anschließend die Aufnahmefähigkeit jeder einzelnen Mikroalgenart.Mehr als dreißig Arten von Rot-, Grün-, Blau- und Kieselalgen hat das TU-Team schon auf diese Weise getestet. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Gleich bei mehreren Arten hatte das Wasser nach der Behandlung eine weitaus bessere Qualität, als die gesetzlichen Grenzwerte es vorschreiben. Die Blaualgenart Lyngbya taylorii - angesetzt auf bleihaltige Abwässer - hinterließ unter optimalen Bedingungen gar eine kaum noch messbare Konzentration des Schwermetalls. Sobald das Algenpulver keine weiteren Schwermetalle mehr aufnimmt, wird es vom gereinigten Wasser getrennt und von seiner giftigen Fracht befreit. Mit verdünnter Säure, die zu einem hohen Anteil aus positiv geladenen Wasserstoff-Molekülen besteht, lassen sich die Schwermetalle von den Zellwänden verdrängen. Vor dem nächsten Einsatz wird die Biomasse noch mit Wasser gewaschen - so verschwinden auch die letzten überschüssigen positiv geladenen Moleküle. Zurück bleibt eine mit dem jeweiligen Schwermetall hoch angereicherte Lösung. Der Vorteil der TU-Methode: Die schwermetallhaltigen Abwässer können gezielt schon in dem Betrieb, wo sie anfallen, aufbereitet werden und müssen nicht erst ins Klärwerk geleitet werden. Sogar die hoch konzentrierten Schwermetall-Lösungen lassen sich wieder verwenden, zum Beispiel in der Farbindustrie oder bei der Herstellung von Batterien.Schwierigkeiten bereitete den TU-Wissenschaftlern bei ihrem Reinigungsverfahren bis vor kurzem noch die pulverförmige Substanz der Algenmasse. Zu viel Druck und damit Energie war nötig, um das Abwasser durch das feine Algenpulver und anschließend durch ein entsprechend feines Sieb zu pressen. Die Arbeitsgruppe hat dieses Problem kürzlich gelöst: "Wir haben eine Technik entwickelt, mit der wir das Pulver zusammen mit einem Zellulosematerial zu zwei bis drei Millimeter großen Kügelchen verkapseln können", sagt Wilke. "Die Wirkung der Mikroalgen bleibt die gleiche, doch ihre Handhabung hat sich enorm verbessert." Einige Firmen interessieren sich bereits für die TU-Methode. Allerdings schreckt sie der Preis noch ab. Die Reinigungsanlage lässt sich zwar vergleichsweise günstig herstellen, die Aufzucht der Algen ist aber teuer. Doch auch für dieses Problem haben die TU-Wissenschaftler schon fast wieder eine Lösung parat. Sie haben nämlich festgestellt, dass die Winzlinge unter den günstigen Lebensbedingungen im Algenreaktor auch Stoffe produzieren, die sich in der Pharmaindustrie verwenden ließen. Könnte man diese vor dem Reinigungseinsatz der Algen extrahieren und an Arzneimittelhersteller verkaufen, würde sich die teure Aufzucht rechnen.Wissen über Wasser // Der neu gegründete Forschungsschwerpunkt "Wasser in Ballungsräumen" vereint Spezialisten aus Natur-, Ingenieur-, Umwelt- und Wirtschaftswissenschaften der Technischen Universität Berlin. Gemeinsam arbeiten sie an Strategien und Verfahren für einen umweltfreundlicheren Umgang mit Wasser. Ende Oktober eröffneten sie in Berlin ein "Kompetenzzentrum Wasser". (dak. )BERLINER ZEITUNG/MIKE FRÖHLING (2) Der Algenreaktor "Medusa" beherrscht das Labor von Bioverfahrenstechniker Christian Walter.Nähere Informationen über die TU-Forschungen zum Thema "Wasser" im Internet http://www. tu-berlin. de/ forschung-aktuell Mit Pulver aus den Blaualgen Lyngbya taylorii wird Blei aus Abwasser herausgefiltert.