Seetangzucht gilt seit langem als naturbasierte Klimalösung, doch die Ausweitung auf den offenen Ozean gestaltet sich aufgrund starker Strömungen und knapper Nährstoffe schwierig. Eine neue, am 28. September 2026 in Environmental Science and Ecotechnology veröffentlichte Studie stellt ein modulares, von Origami inspiriertes System vor, das diese Hürden überwinden könnte und potenziell den großflächigen Seetanganbau zur Kohlenstoffbindung und für andere Produkte ermöglicht.
Forscher der Zhejiang University entwickelten gemeinsam mit Kollegen der Guizhou University und des Ningbo Innovation Center das Seaweed Origami-inspired Aquaculture System (Seaweed OAS). Das Design nutzt eine Schale-Kern-Struktur, um die lokale Strömung zu verlangsamen, Anhaftungsflächen zu bieten und langsam freisetzende Nährstoffe zu speichern. In Simulationen erzeugte eine einzelne Einheit bei Strömungen von 2,0 m/s ein geeignetes Wachstumsvolumen, das 17-mal größer war als das einer sphärischen Referenz, und optimierte Sechs-Einheiten-Arrays steigerten das geeignete Volumen pro Einheit um das 2,1-Fache. Labor-, See- und Freiwassertests in der Region des Philippinengrabens bestätigten die Stabilität, und eine globale Kartierung identifizierte 10.335 Millionen Hektar – 28,5 % des globalen Ozeans – als potenziell geeignet.
Die Geometrie ist der Durchbruch. Inspiriert vom traditionellen chinesischen Huiwen-Muster (Fret-Muster) falteten die Forscher flache Platten zu einer 25-seitigen Variante einer fünfeckigen Einheit. Zwölf Einheiten fügen sich zu einer dodekaederähnlichen Schale zusammen. Das dimensionslose Skalierungsverhältnis φ = a/R steuert die Faltung, mit einem optimalen Einzeleinheiten-Design bei φ = 0,36. Bei einem Zufluss von 2,0 m/s erzeugte es 2.607,7 cm³ geeignetes Wachstumsvolumen, und das beste Ergebnis einer einzelnen Einheit erreichte 2.791,6 cm³. Als geeignetes Wachstum wurde eine Strömungsgeschwindigkeit in Strömungsrichtung von ≤0,5 m/s definiert. In einem Hexagon-2-Layout aus sechs Einheiten mit 0,35 m Abstand erreichte das gesamte geeignete Volumen 33.210,3 cm³ bei 2,0 m/s, entsprechend 5.535,1 cm³ pro Einheit – das 2,1-Fache einer isolierten Einheit. Die Module wurden im 3D-Druck mit Polymilchsäure (PLA) und wasserlöslichen Polyvinylalkohol-(PVA-)Stützen gefertigt. Drucktests ergaben eine minimale Spitzenlast von 11.693 N gegenüber einem vorhergesagten Spitzenwiderstand von 39,9 N, was einem Sicherheitsfaktor von 293 entspricht.
Makroalgen tragen etwa 1,5 Petagramm Kohlenstoff zur globalen jährlichen Nettoprimärproduktion bei, und Sedimente in Farmen können etwa 1,87 ± 0,73 Tonnen Kohlendioxidäquivalent pro Hektar und Jahr einlagern – etwa doppelt so viel wie benachbarte, nicht bewirtschaftete Flächen. Dennoch ist die Ausweitung auf den offenen Ozean durch starke Strömungen begrenzt, die eine stabile Anhaftung verhindern und die für das Wachstum erforderlichen niedrigen Geschwindigkeiten zerstören. Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und gelöstes Eisen sind für den großflächigen Anbau zu verdünnt. Bestehende Plattformen sind entweder von knapper Offshore-Infrastruktur abhängig oder können die lokale Strömung nicht regulieren. Das Seaweed OAS begegnet diesen Herausforderungen, indem es ruhige Mikrohabitate schafft, in denen Seetang anhaften und wachsen kann, während es langsam freisetzende Nährstoffe speichert. Kooperative Nachlauf-Interaktionen im optimierten hexagonalen Array ermöglichen es vorgelagerten Einheiten, nachgelagerte Einheiten abzuschirmen, wodurch das geeignete Wachstumsvolumen pro Einheit steigt.
Die Autoren warnen, dass langfristige Anbauergebnisse, die Kohlenstoffspeicherung in der Tiefsee und die ökologischen Auswirkungen der Materialzersetzung noch nicht verifiziert sind und Feldstudien erfordern. Wenn sie über längere Einsätze hinweg validiert werden, könnte das Seaweed OAS den Seetanganbau im offenen Ozean für Nahrung, Futtermittel, Biomaterialien und Kohlenstoffbindung unterstützen. Sein modulares Schale-Kern-Design könnte ohne bestehende Offshore-Infrastruktur eingesetzt werden, und Verbindungsmodule mit kontrollierbarem Abbau könnten es dem System schließlich ermöglichen, auseinanderzubrechen, sodass kohlenstoffreiche Biomasse in die Tiefsee sinkt und dort langfristig gespeichert wird. Eine globale Eignungskartierung deutet auf ein großes Potenzial in Meeresgebieten hin, wobei Schifffahrtsrouten, Eisbedeckung, Temperatur, Nährstoffverhältnisse, Strömungsgeschwindigkeit und Meeresschutzgebiete die Standortwahl leiten müssen. Die Autoren fordern langfristige Offshore-Tests, um Seetangwachstum, strukturelle Haltbarkeit, Ökotoxizität der Materialien sowie Verbleib und Beständigkeit des gebundenen Kohlenstoffs zu quantifizieren. Die Studie wurde mit DOI 10.1016/j.ese.2026.100769 veröffentlicht.
