Da Mikroalgen zum Wachstum Nährstoffe benötigen, welche als Abfallprodukte in industriellen Prozessen und kommunalen Abwässern anfallen, ist es attraktiv, ungenutzten urbanen Raum als Kultivierungsfläche zu erschließen und dabei Stoffkreisläufe zu schließen. Küstenregionen und Hafenstädte bieten hierbei attraktive Standorte, da ungenutzte Oberflächengewässer als Kultivierungsfläche genutzt werden können. Die Abfallströme der standortbedingten Industrie, sowie die kommunalen Abwässer können dabei als Nährstoffströme für die Mikroalgen genutzt werden. Die gewonnene Biomasse kann in einer regionalen Bioökonomie als Rohstoff genutzt werden, womit die Wertschöpfungskette geschlossen wird. Weiterhin können die Oberflächengewässer zur Temperierung der Photobioreaktoren genutzt werden. Diese überschreiten, ungekühlt, an warmen Sommertagen nicht selten die Temperatur von 40 °C, was zum Zelltod der Mikroalgen führt und somit die Produktion unterbricht. Eine aktive Kühlung der Systeme wirkt sich im industriellen Maßstab hingegen negativ auf die technische und ökonomische Durchführbarkeit aus und reduziert die Nachhaltigkeit des Produkts.

Ziel des geplanten Projekts ist deshalb die Errichtung und der Betrieb eines geschlossenen Photobioreaktors, mit dem die Machbarkeit einer flächenautarken Produktion von Mikroalgenbiomasse auf ungenutzten Wasserflächen in Hafen- und Küstenstädten demonstriert wird. Dieser befindet sich, schwimmend, in einem Kanal im Harburger Binnenhafen. Es handelt sich um ein transparentes Röhrensystem, welches sich beliebig tief in das Wasser des Kanals eintauchen lässt. Eine, mit Nährstoffen angereicherte, Mikroalgensuspension wird dort dauerhaft umgewälzt. Eindringendes Sonnenlicht stellt den Mikroorganismen die Energie zur Assimilierung von CO2 bereit, was wiederrum zur gewünschten Erhöhung der Biomassekonzentration im Photobioreaktor führt. Weiterhin kann durch das Eintauchen der Rohre in das Wasser des Kanals das vom Sonnenlicht aufgewärmte System vor einer Überhitzung geschützt werden. Dies ermöglicht auch, eine übermäßige Abkühlung während kalter Nächte zu vermeiden. Auf der Basis der Kultivierungsdaten werden mathematische Modelle generiert, die eine Vorhersage optimaler Eintauchtiefen und erreichbarer Zelldichten ermöglichen. Auf dieser Basis können Konzepte für Anlagen im Industriemaßstab entwickelt werden, die sich synergetisch in Küstengebiete einpassen. Für die Versuche wurde eine lokal isolierte Mikroalge verwendet, die sich als vielversprechender zukünftiger Rohstofflieferant erweist.