Aktuelle Veranstaltungen

Weg von erdöl- und hin zu biobasierten Produkten und einem nachhaltigen Wirtschaften – das ist das Ziel des Konzepts Bioökonomie. Für den Wandel hin zu einer solchen Wirtschaftsweise auf der Basis biologischer Ressourcen ist ein Umdenken gefragt, das einen gesellschaftlichen Wandel nach sich zieht. In dem neuen Forschungsprojekt „BioKompass“ wollen Fraunhofer-Forscher den gesellschaftlichen Transformationsprozess hin zur Bioökonomie erforschen sowie durch partizipative Formate den Dialog gesellschaftlicher Akteure befördern. Im Zentrum stehen Zukunftsvorstellungen und Szenarien einer künftigen Bioökonomie. So soll ein vertieftes gemeinsames Verständnis einer zukünftigen, biobasierten Wirtschaftsweise bei allen Beteiligten geschaffen und konkrete Anwendungsfelder der Bioökonomie nähergebracht werden.

Zukunft stellt neue Herausforderungen

Die wachsende Zahl an biobasierten Produkten und industriellen Fertigungen ist zwar ein ressourcenschonender und daher erfreulicher Trend, doch er stellt auch einige neue Herausforderungen an das Wirtschaftssystem und die Gesellschaft. Um diese frühzeitig zu erkennen und zu bewältigen, fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) noch bis ins Jahr 2020 das Projekt „BioKompass“. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI leitet das Projekt. Zu den Projektpartnern gehören zudem das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD sowie die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (SGN) und das ISOE-Institut für sozial-ökologische Forschung.

Workshop bringt Bürger und Experten zusammen

Am 23. Januar 2018 führt das Fraunhofer ISI im Senckenberg Naturmuseum in Frankfurt einen ersten BioKompass-Zukunftsdialog durch. Hier soll es darum gehen, Zukunftsvorstellungen zur Bioökonomie aufzuspüren. Sowohl Bürger als auch Fachleute aus Industrie, Gesellschaft und Wissenschaft kommen in einem Workshop zusammen, um über Vorstellungen, Strategien und Konzepte zu diskutieren. Das Event soll außerdem dazu beitragen, die Öffentlichkeit mehr für das Thema Bioökonomie zu sensibilisieren.

Der allgemeine Insektenschwund hat viele Ursachen, nicht zuletzt Umwelttoxine und den Klimawandel. Doch für das Bienensterben der vergangenen Jahre gibt es noch einen weiteren Schuldigen: die Varroa-Milbe. Dieser Parasit ist zum Untermieter nahezu aller Bienenvölker geworden. Die Milben saugen an Larven und Bienen und schwächen sie. Zudem überträgt die Varroa-Milbe auch Krankheitserreger.

Forschern der Universität Hohenheim und der Martinsrieder Firma Sitools Biotech ist auf der Suche nach einem potenten biologischen Anti-Milben-Wirkstoff auf der Basis von RNA-Interferenz nun ein Zufallsfund geglückt: Die Chemikalie Lithiumchlorid, die die Forscher eigentlich nur als Reagenzie verwendeten, tötet die Milben effektiv. Die Forscher berichten über ihre überraschende Entdeckung im Fachmagazin „Scientific Reports“.

Neuer Wirkmechanismus ohne Nebenwirkungen

Die Varroa-Milbe zählt weltweit zu den gefährlichsten Bienenschädlingen. Imker haben bisher nur wenig effektive Gegenmittel zur Wahl, um die Milbe einzudämmen. Bisher befallene Bienenstöcke werden entweder mit aggressiven organischen Säuren wie die Ameisensäure oder chemischen Milbenbekämpfungsmitteln behandelt, die Rückstände verursachen und Resistenzprobleme auslösen. Der neue Wirkstoff Lithiumchlorid hingegen habe einen komplett anderen Wirkmechanismus, sei einfach anzuwenden und habe laut der Forscher auch keine gefährlichen Nebenwirkungen für die Bienen, Imker oder Verbraucher. „Lithiumchlorid kann man Bienen in Zuckerwasser aufgelöst füttern. Bei unseren Versuchen haben bereits geringe Mengen der Salzlösung ausgereicht, um innerhalb weniger Tage die auf den Bienen aufsitzenden Milben abzutöten – ohne Nebenwirkungen für die Bienen“, erklärt Peter Rosenkranz, der in Hohenheim die Landesanstalt für Bienenkunde leitet.

Leicht verfügbar und gesundheitlich unbedenklich

Ein weiterer Vorteil des Wirkstoffes ist seine Verfügbarkeit: Der weltweite Lithiumvorrat wird auf über 40 Millionen Tonnen geschätzt. Und Lithiumchlorid-Salz liegt in Salzlaugen, Salzseen und Heilquellen in teilweise erstaunlich hohen Konzentrationen vor. Auf Grund seiner Unbedenklichkeit wird es außerdem in der Humanmedizin bereits seit Mitte des 20. Jahrhunderts als Antidepressivum verwendet.

Industrielle Anwendung absehbar

Einer endgültigen Zulassung als Bienenmedikament stehen allerdings noch einige abschließende Test bevor. So muss noch die beste Dosierung bestimmt werden und Nebenwirkungen für Bienen und Anwender sowie das Risiko von Rückständen vollständig ausgeschlossen werden. Einige Unternehmen haben bereits ihr Interesse angemeldet und wollen diese Fragen nun gemeinsam mit den Forschern klären.

jmr/pg

The wide-spread disappaerance of insects has many causes, including environmental toxins and climate change. But regarding the high bee mortality of the past years, there is another culprit: the Varroa mite. This parasite has infected almost all bee colonies. The mites suck at the larvae and bees and weaken them. In addition, the Varroa mite also transmits pathogens.

Researchers at the University of Hohenheim and the Martinsried-based company Sitools Biotech have now found a new potent biological anti-mite remedy: the chemical lithium chloride, which the researchers initially used as a solvent, kills the Mites effective. The researchers report on their discovery in the scientific journal "Scientific Reports".

New mechanism - zero side effects 

The Varroa mite is one of the world's most dangerous bee pests. Beekeepers have had only few effective antidotes to choose from. Previously, infested beehives are either treated with aggressive organic acids such as formic acid or chemical miticides that cause residue and resistance problems. The new drug lithium chloride, however, has a completely different mechanism of action, is easy to use and, according to the researchers, there are no dangerous side effects for bees, beekeepers or consumers. "Lithium chloride can be used to feed bees in sugar water. In our experiments, even small amounts of saline solution were sufficient to kill the mites sitting on the bees within a few days - without side effects for the bees," explains Peter Rosenkranz, who heads the Landesanstalt für Bienenkunde in Hohenheim.

Easily available and harmless to health

Another advantage of the active ingredient is its availability: The global lithium supply is estimated at over 40 million tons. And lithium chloride salt is present in brines, salt lakes and healing springs in sometimes astonishingly high concentrations. Because of its safety, it has also been used in human medicine since the mid-20th century as an antidepressant.

Foreseeable industrial application 

Before a final approval as a bee medicine, however, there are still some final tests neccessary. For instance, the best dosage must be determined and side effects for bees and users and the risk of residues have to be excluded completely. Some companies have already registered their interest and now want to clarify these issues together with the researchers.

jmr

Über die enormen Mengen an Plastikabfall durch Verpackungen und die Verschmutzung der Gewässer als direkte Folge wird derzeit wieder viel berichtet. Doch auch kleinste Kunststoffpartikel, das sogenannte Mikroplastik, richtet erheblichen Schaden an. Trotzdem werden sie noch immer zuhauf vor allem in kosmetischen Pflegeartikeln wie Peelings eingesetzt. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle an der Saale haben eine biobasierte und vor allem biologisch abbaubare Alternative entwickelt.

Mikroplastik – vom Deo in die Nahrungskette

Nicht nur in Körperpeelings, sondern auch in Deodorants oder Zahnpasta ist häufig Mikroplastik aus Polyethylen oder Polypropylen enthalten. Sie sollen auf sanfte Art abgestorbene Hautschuppen oder Plaque entfernen. Wegen ihrer chemischen Beständigkeit und ihrer Farb-, Geruchs- sowie Geschmacklosigkeit werden sie außerdem auch häufig als Stabilisatoren und Füllmittel eingesetzt. Das Problem: Polyethylen und Polypropylen basieren meist auf fossilen Ressourcen sind nicht biologisch abbaubar. Auf Grund ihrer Größe können sie aber auch nicht in Kläranlagen herausgefiltert werden, sondern gelangen ungehindert in die Umwelt und letztlich sogar in unsere Nahrungskette.

Optimierung der Cellulosepartikel

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt „KosLigCel“ war Teil des mitteldeutschen Spitzenclusters BioEconomy. Fraunhofer-Forscher haben gemeinsam mit der CFF GmbH, einem Zellstoffverarbeiter aus Gehren in Thüringen, sowie der Skinomics GmbH aus Halle, erfolgreich Alternativen aus biologisch abbaubaren Materialien entwickelt. Das Ziel: Die kostengünstige Herstellung biologisch abbaubarer Cellulosepartikel aus Buchenholz, Hafer, Weizen und Mais, die die Anforderungen an Schleif- und Reinigungsleistung in Zahn- und Hautpflege-Produkten erfüllen. Um dies zu erreichen, mussten zunächst die Cellulosepartikel so bearbeitet werden, dass ihre Größe, Form, Härte und Oberflächenstruktur zu den gewünschten Produkteigenschaften führt. Dieser Optimierungsprozess wurde durch Mikrostrukturanalytik am Fraunhofer IMWS begleitet.

Viele zukünftige Einsatzmöglichkeiten

„Wir haben nach zweijähriger Forschungsarbeit mit den Projektpartnern sehr gute Ergebnisse erzielt: eine Testzahnpasta mit den optimierten Buchenholz-Cellulosepartikeln zeichnet sich durch eine geringe Abrasionswirkung, aber dennoch gute Reinigungsleistung aus“, berichtet Sandra Sarembe, Projektkoordinatorin am Fraunhofer IMWS. Laut dem Forscherteam zeigen Cellulose-Partikel in Kosmetikprodukten als Ersatz für Polyethylen vergleichbare Wirkungen. Zudem sind sie im Wasser biologisch abbaubar und können kostengünstig hergestellt werden. Und auch als Füllstoff in aluminiumfreien Deodorants kommen die Cellulose-Partikel infrage. In Zukunft Cellulose als biobasierter Füllstoff auch für medizinische Produkte eingesetzt werden.

jmr

Huge amounts of packaging waste accrue every day and much of it ends up polluting our oceans. However, not only the large pieces of plastic are dangerous to the environment but also the much smaller pieces of microplastic. And yet, they are still widely used in cosmetic care products such as scrubs and wash peelings. Researchers at the Fraunhofer Institute for Microstructure of Materials and Systems IMWS now developed a bio-based and – perhaps even more importantly – biodegradable alternative. 

Microplastic cannot be filtered out

Microplastic is not only used in body scrubs in order to gently remove dead skin, but also in toothpaste where its supposed to remove plaque. Moreover, due to their chemical resistance and their color-, odor- and tastelessness, they are also often used as stabilizers and fillers, for instance in deodorants. Microplastic are made of polyethylene or polypropylene, neither of which is biodegradable. Unfortunately, due to their size, microplastics can not be filtered out in sewage treatment plants either, and thus they enter into the fresh water and in the end even into our food chain without any hindrance. 

Optimising cellulose particles

The project "KosLigCel" funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) was part of the BioEconomy Leading-Edge Cluster. Together with CFF GmbH, a company processing pulp in Gehren in Thuringia, and Skinomics GmbH from Halle (Saale), Fraunhofer IMWS researchers have successfully developed alternatives made of biodegradable materials.

The goal was to develop a the cost-effective production of biodegradable cellulose particles from beech wood, oats, wheat and maize, which meet the requirements for grinding and cleaning performance in dental and skin care products. To achieve this, first the cellulose particles had to be processed so that their size, shape, hardness and surface structure led to the desired product properties. This optimization process was accompanied by microstructure analysis at the Fraunhofer IMWS.

Plenty of future applications

"After two years of research work with the project partners, we have achieved very good results: a test toothpaste with the optimized beech wood cellulose particles is characterized by a low abrasion effect, but nevertheless good cleaning performance," says Sandra Sarembe, project coordinator at Fraunhofer IMWS. According to the research team, cellulose particles have in fact comparable effects in cosmetic products as a substitute for polyethylene. In addition, they are biodegradable in the water and can be produced inexpensively. They can even be used as a filler in aluminum-free deodorants. The future holds a wide range of possible applications for cellulose as a bio-based filler  – from cosmetics to medical products. 

jmr

Das Spezialchemieunternehmen Clariant und das Biotechnologieunternehmen Global Bioenergies haben gemeinsam einen Zusatzstoff für Cremes und Lotionen auf der Basis einer biobasierten Version des Polymers Isobuten entwickelt.

Überzeugender Ersatz für erdölbasiertes Isobuten

Das von Global Bioenergies hergestellte erneuerbare Isobuten ist zuckerbasiert und wird momentan noch in kleinen Mengen in der Demonstrationsanlage von Global Bioenergies in Leuna hergestellt. Clariant wird das biobasierte Isobuten für die Erzeugung sogenannter Rheologiemodifizierer verwenden. Das Besondere: das Bio-Isubuten verändert nicht die Viskose- oder Textureigenschaften von Cremes oder Lotionen und ist somit ein direkter und vollständiger Ersatz für erdölbasierte Stoffe, ohne dass der Verbraucher einen Unterschied merkt. Zudem enthält das neue Produkt mehr als 50% regenerativen Kohlenstoff und zählt somit zu der Gruppe der natürlichen und biologischen kosmetischen Inhaltsstoffe und Produkte.

Nachhaltige Zukunft voller Möglichkeiten

Die Hauptkomponente des neuen kosmetischen Inhaltsstoffs von Clariant wird zwar momentan noch in kleinen Mengen in Leuna hergestellt, doch beide Firmen arbeiten bereits an einer Aufskalierung. Marc Delcourt, CEO von Global Bioenergies, ist von dem Potenzial des Bio-Isobutens überzeugt: „Erneuerbares Isobuten ist ein häufig verwendeter Inhaltsstoff in der Kosmetikaherstellung. Wir wollen die Chancen nutzen, die er im Bereich bio-basierter Inhaltsstoffe für Nischenprodukte bietet." Deshalb intensiviere man die Zusammenarbeit mit Clariant, und bereite die Erweiterung der Produktionskapazitäten vor.

Für Ralf Zerrer, Head of Strategic Marketing and Innovation der Geschäftseinheit Industrial & Consumer Specialties bei Clariant, bietet das neue Produkt vor allem eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten für die Zukunft: „Mit unserem neuen biobasierten Polymer erweitern wir die derzeitigen Möglichkeiten für eine nachhaltigere Formulierung. Anwender können ihre Formulierungen sofort umzustellen, ohne dass Anwendungseigenschaften oder Qualität beeinträchtigt werden.“

jmr/pg

Specialty chemicals company Clariant and biotechnology company Global Bioenergies have announced the development of a new bio-based polymer of renewable isobutene for cosmetic creams and lotions. 

The ideal replacement for petroleum-based substances 

The renewable isobutene is sugar-based and provided by Global Bioenergies. Clariant uses this as a so-called rheology modifier. What makes the new biobased polymer so special is the fact that it does not change the viscosity or texture properties of creams or lotions and is thus a direct and complete replacement for petroleum-based substances – and the consumer won’t notice a difference. 

In addition, the new product contains more than 50% regenerative carbon and thus belongs to the group of natural and biological cosmetic ingredients and products. 

Sustainable future with countless opportunities 

The main component of Clariant's new cosmetic ingredient is currently being produced in small quantities at the Global Bioenergies demonstration plant in Leuna, but both companies are already working on scaling this process up.

Marc Delcourt, CEO of Global Bioenergies is convinced of the properties of their new biobased polymer: "Renewable isobutene is a widely used building block for cosmetic applications and we are excited by the opportunities it presents for new bio-based ingredients to address the needs of niche markets. Our relationship with Clariant is strengthening, and we expect to continue building our network of partners as we prepare for larger capacities." Similarly, Ralf Zerrer, Head of Strategic Marketing and Innovation, Business Unit Industrial & Consumer Specialties at Clariant, sees plenty of business opportunities fort he future: "Supporting our customers in the Personal Care industry with sustainable, bio-based ingredients is a key priority for Clariant. (...) With our new polymer, we are delighted to expand current limited opportunities for formulators looking to improve the sustainability of their formulations, letting them make an immediate switch without compromising application properties or performance."

Weniger Bienen, Hummeln, Schmetterlinge - Anzeichen für einen deutlichen Rückgang der Insekten sorgten in den vergangenen Jahren wiederholt für Schlagzeilen in den Medien. Schnell ist vom Insektensterben die Rede. Wir ziehen den weniger apokalyptischen Begriff "Insektenschwund" vor. Denn der Rückgang der Insekten besonders in der Agrarlandschaften ist offenkundig und auch alarmierend - ein auswegloses Aussterben der Insekten ist jedoch nicht zu befürchten. Dieser Themenfokus stellt in 5 Fakten-Blöcken zusammen, wie das Verschwinden der Insekten dokumentiert wird, welche Gründe dazu beitragen und wieso eine Debatte zur Qualität der erhobenen Biodiversitäts-Daten eingesetzt hat.

Der sogenannte Heterosis-Effekt ist bei Pflanzenzüchtern so beliebt wie bekannt. Er entsteht, wenn man zwei Elternpflanzen unterschiedlicher Inzuchtlinien miteinander kreuzt. Die Nachkommen - die Hybride - sind dann besonders kräftig im Wuchs und ertragreich. Die Hybridzüchtung gehört schon lange zur Werkzeugkiste der Pflanzenzüchter. Gerade beim Mais sind die Pflanzen-Hybride nicht mehr aus der Landwirtschaft wegzudenken. Auf welchen molekularen Mechanismen der Heterosiseffekt fußt, war allerdings bisher unklar. Bonner Pflanzenforscher haben genau dies nun untersucht und herausgefunden, dass in den Nachkommen stets sehr viel mehr Gene aktiv sind als in den Elternpflanzen. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler im Fachjournal „Current Biology“ veröffentlicht. 

Mehr aktive Gene bei Kreuzungen

Bereits vor einigen Jahren konnten Wissenschaftler um Frank Hochholdinger vom Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn feststellen, dass bei den Mais-Hybriden mehr Gene aktiv waren als bei den Eltern: „Wir wussten aber damals nicht, ob das nur für diese spezifische Kombination von Elternpflanzen zutraf oder ob es sich um einen generellen Mechanismus handelt.“ Deshalb untersuchten sie anschließend bei gleich sechs verschiedenen Kreuzungen, welche Gene in den Ausgangspflanzen und welche in den Nachkommen abgelesen wurden, also aktiv waren. „Dabei bestätigte sich der Befund aus unseren früheren Arbeiten: In den durch die Kreuzungen entstandenen Hybriden waren stets weitaus mehr Erbanlagen aktiv als in ihren Eltern“, erklärt Jutta Baldauf vom INRES.

The so-called heterosis effect is not only well-known among plant breeders, but also very popular. It describes the fact that a crossbreed of two maize inbred lines provides a significantly higher yield than either of the two parent plants. However, until now it has been unclear which molecular mechanisms this effect is based on. Therefore, scientists at the University of Bonn have now investigated this question and published their results, which show that the offspring had many more active genes than the original parents, in the journal “Current Biology”. The researchers hope that, ultimately, these results will help in the cultivation of higher-yielding maize varieties to fend off world hunger.

More active genes in hybrid offspring

A few years ago a research team headed by Frank Hochholdinger from the Institute of Crop Science and Resource Conservation (INRES) at the University of Bonn showed that the hybrid offspring has many more active genes than its parents. “But at that time we did not know if this applied just to this specific combination of parent plants, or if it was a general mechanism.” Therefore the researchers subsequently examined six different inbred-hybrid combinations and analyzed which genes were transcribed in the original plants and which in the offspring. “This confirmed the findings of our earlier work: The hybrids always contained a far larger number of active genes than their parents”, explains Jutta Baldauf from INRES.

Active genes complement inactive ones

Maize plants contain two variants of each gene, also known as alleles. One of these alleles comes from the female, the other from the male parent. Most of the time one variant is being read more frequently than the other. The nature of generating inbred lines requires that the plants self-pollinate over many generations. Hence, the two alleles of most of their genes are identical, which results in some of them even being completely turned off. If two different inbred lines are now crossed, active genes of one parent complement inactive genes of the other parent in the offspring.
“On average, we therefore count more active genes in the offspring”, explains Baldauf. In fact, the scientists put the genetic gain at 500 to 600 additionally active genes on average. The genetic material of maize comprises around 40,000 genes in total. “The complementation of SPE genes, the abbreviation stands for “Single Parent Expression”, could be one of the factors why hybrids perform better than their parents”, says Hochholdinger.

Increasing maize yield for growing world population

The results may facilitate the cultivation of better performing maize varieties. “With SPE genes, we provide plant growers with genetic markers for this purpose”, says Hochholdinger. “It may be possible to choose specific hybridization partners on the basis of these markers, which could result in particularly high-yielding hybrids.” These are immensely important for the long-term nutrition of the increasing world population.

jmr

Evonik und Siemens haben ein gemeinsames Forschungsprojekt gestartet, um mithilfe von Bakterien und Strom aus erneuerbaren Quellen das klimaschädliche Kohlendioxid (CO₂) in Spezialchemikalien umzuwandeln. Hierzu erarbeiten rund 20 Wissenschaftler beider Unternehmen für die nächsten zwei Jahre in dem Forschungsprojekt "Rheticus" neue Elektrolyse- und Fermentationsprozesse. Bis zum Jahr 2021 soll eine erste Versuchsanlage am Evonik-Standort im nordrhein-westfälischen Marl in Betrieb gehen, die Chemikalien wie Butanol oder Hexanol erzeugt – beides sind Ausgangsstoffe beispielsweise für Spezialkunststoffe oder Nahrungsergänzungsmittel.

Chemikalien nachhaltig produzieren

Rheticus steht im Zusammenhang mit der Kopernikus-Initiative für die Energiewende in Deutschland und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2,8 Mio. Euro gefördert. Als eine der vier Säulen der Kopernikus-Initiative soll es helfen, erneuerbare, elektrische Energie sinnvoll umzuwandeln und zu speichern. Zugleich wird durch Rheticus die Kohlendioxidbelastung der Atmosphäre reduziert, da das CO₂ als Rohstoff verwendet wird. „Wir entwickeln eine Plattform, mit der chemische Produkte wesentlich günstiger und umweltfreundlicher als heute produziert werden können“, sagt Günter Schmid, technischer Verantwortlicher bei Siemens Corporate Technology. Mit der neuen Technologie lassen sich nicht nur Chemikalien nachhaltig produzieren, sie dient zudem als Energiespeicher, kann auf Stromschwankungen reagieren und dazu beitragen, das Stromnetz zu stabilisieren.

Künstliche Photosynthese realisieren

„Mit der Rheticus-Plattform wollen wir zeigen, dass künstliche Photosynthese machbar ist“, sagt auch Thomas Haas von Evonik. Mit dem Begriff künstliche Photosynthese ist die Kombination von chemischen und biologischen Schritten gemeint, durch die CO₂ und Wasser in Chemikalien umgewandelt werden – ähnlich wie es Pflanzen mithilfe von Chlorophyll und Enzymen tun, um Glucose zu synthetisieren.

Synthese mit Zukunft

Für die Forschungskooperation steuert Siemens die Elektrolysetechnik bei, mit der im ersten Schritt Kohlendioxid und Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Kohlenmonoxid (CO) umgewandelt werden. Evonik steuert hierzu das Fermentationsverfahren bei, also die Verwandlung CO-haltiger Gase zu Wertstoffen durch Stoffwechselprozesse mithilfe spezieller Mikroorganismen. Im Rahmen des Rheticus-Projektes werden beide Schritte aus dem Labormaßstab in einer technischen Versuchsanlage zusammengeführt. Im naher Zukunft könnte auch eine Anlage mit einer Produktionskapazität von bis zu 20.000 Tonnen pro Jahr entstehen. Möglicherweise können in Zukunft auch weitere Spezialchemikalien oder gar Treibstoffe auf diese umweltschonende Art synthetisiert werden.

jmr

Evonik and Siemens have entered into a joint research project called Rheticus. Approximately 20 researchers from both companies will be working on electrolysis and fermentation processes for the next two years. The first test plant is scheduled to go on stream by 2021 at the Evonik facility in Marl, Germany. This plant produces chemicals such as butanol and hexanol – both of which are the basis for special plastics and food supplements.

A new cost-effective and environmentally-friendly production

“We are developing a platform that will allow us to produce chemical products in a much more cost-effective and environmentally-friendly way than we do today”, explains Günter Schmid, technical project responsible of Siemens Corporate Technology. The new technology will combine multiple benefits: It enables chemicals to be produced sustainably, it also serves as an energy store, can respond to power fluctuations and help stabilize the grid.

“With the Rheticus platform, we want to demonstrate that artificial photosynthesis is feasible”, adds Thomas Haas, who is responsible for the project in Evonik’s strategic research department Creavis. Artificial photosynthesis describes a process in which CO₂ and water are converted into chemicals using a combination of chemical and biological steps.

Federally funded initiative for Energy transition

Rheticus is linked to the Kopernikus Initiative for the energy transition in Germany, which is seeking new solutions to restructure the energy system. The Rheticus project will receive €2.8 million in funding from Germany’s Federal Ministry of Education and Research (BMBF).

Merging core competencies

Siemens and Evonik are each contributing their own core competencies to this research collaboration. Siemens is providing the electrolysis technology, which is used in the first step to convert carbon dioxide and water into hydrogen and carbon monoxide (CO) using electricity. Evonik is contributing the fermentation process, converting gases containing CO into useful products by metabolic processes with the aid of special micro-organisms. In the Rheticus project, these two steps – electrolysis and fermentation – are scaled up from the laboratory and combined in a technical test facility. 

Future full of potential

The next stage could see a plant with a production capacity of up to 20,000 tonnes a year. However, the adaptability of the process and technology will make it simple to scale plants to the desired size - depending on local conditions. In future, they could be installed anywhere where there is a source of CO₂, for instance power plant waste gas or biogas. There is also the potential to manufacture other specialty chemicals or fuels.

jmr

Die Mehrzahl bisheriger Materialien wird auf der Basis von Erdöl hergestellt. Doch laut der Internationalen Energieagentur (IEA) wird spätestens im Jahr 2035 die maximale Förderung der globalen Erdölvorkommen erreicht sein. Eine Alternative könnten Materialien auf Basis nachwachsender Rohstoffe sein. Diese haben nicht nur eine bessere Umweltbilanz, sondern liefern mitunter auch ganz neue Anwendungsperspektiven in der Industrie.

Zum 83. Mal lockt die Internationale Grüne Woche (IGW) Fachbesucher und interessierte Gäste aus aller Welt zu den Messehallen unter den Funkturm nach Berlin. Mit 1.660 Ausstellern aus 66 Ländern ist die diesjährige Leistungsschau aus Landwirtschaft, Ernährung und Gartenbau so „international wie noch nie“, wie der Veranstalter, die Messe Berlin, bekannt gibt. Zur Grünen Woche vom 19. bis 28. Januar werden rund 400.000 Besucher erwartet. Partnerland ist dieses Jahr Bulgarien.

Die Grüne Woche als globaler Markplatz ist nicht nur ein Schaufenster für kulinarische Köstlichkeiten und neue Technologien für Ackerbau und Tierhaltung. Themen wie nachwachsende Rohstoffe, Artenvielfalt, Biolebensmittel, nachhaltiger Konsum, Gartenbau, der ländliche Raum der Zukunft sowie Trends in Pflanzen- und Tierzucht bestimmen zunehmend das Ausstellungs- und Rahmenprogramm der IGW.

Porsche-Karosserie aus Pflanzenfasern

Mit der Fachausstellung natur.tec in Halle 4.2. zeigt die Bioökonomie erneut ihre Vielfalt. Fraunhofer-Einrichtungen präsentieren hier wie aus nachwachsenden Rohstoffen wie Holz oder biogenen Reststoffen wie Lignin und Stroh mithilfe neuer Verfahren Biokunststoff, Fasern, Dämmstoffe oder Verbundmaterialien sowie neue Plattformchemikalien wie Stärke und Lipide aus Mikroalgen entstehen können. Ein Höhepunkt der Sonderschau: eine aus pflanzlichen Rohstoffen hergestellt Porsche-Karosserie.

Ökolandbau und Ernährungstrends

Die „BioHalle 1.2“ wird wiederum der großen Nachfrage nach Lebensmitteln aus ökologischem Anbau gerecht. Hier wird aufgezeigt, wie Bio-Lebensmittel produziert werden aber auch wie die Landwirtschaft der Zukunft aussehen kann. Ernährungstrends wie Insekten als Superfood, Clean Eating, glutenfreie Kost oder „Fleischdiät mit extra viel Steak“ sind wiederum in Halle 3.2. zu erleben.

Starthilfe für Food-Start-ups

Ob Burger oder Fitnessriegel aus Insekten – die Nahrungsmittelbrache ist im Wandel. Das wird auch auf der Internationalen Grünen Woche deutlich. Der Trend zu gesunder und nachhaltig produzierter Kost wird vor allem von Start-ups bedient. Erstmals wurde die Fachmesse daher auch zu einem Podium für junge kreative Food-Unternehmen. 20 ausgewählte Start-ups präsentierten im Rahmen der Fachmesse bei einem fünfminütigen Live-Pitch vor einer Fachjury am 24. Januar Produkte wie Bio-ApfelCider vom Bodensee, Insektensnacks aus Grillen, essbare Trinkhalme aber auch ein Portal für lokalen Honig. Sieger wurde das Münchner Start-up nearbee mit seinem Vertriebsportal für regionale Honigproduzenten aus dem gesamten Bundesgebiet. Unter dem Motto „Finde Honig von nebenan“ sollen Einzelhandel aber der Endverbraucher motiviert werden, Honig aus der Region zu kaufen.

Bioökonomierat begrüßt GFFA-Empfehlung

Ein agrarpolitischer Höhepunkt der Grünen Woche: die Berliner Welternährungskonferenz. Das traditionelle Treffen der Agrarminister, das „Global Forum for Food and Agriculture (GFFA)“ fand zum 10. Mal statt. Agrarminister aus 70 Ländern debattierten dieses Jahr über das Thema Tierhaltung. In einem Kommuniquè bekannten sie sich dazu, dass die Produktion tierischer Lebensmittel erhebliche Folgen für Klima, Umwelt und globale Ressourcen hat. Die Vorsitzenden des Bioökonomierates, Joachim von Braun und Christine Lang, begrüßen die GFFA-Empfehlungen. Vor dem Hintergrund der weltweit wachsenden Nachfrage nach hochwertigem Protein, fordert von Braun erhebliche Investitionen in die Forschung und Entwicklung neuer Lebensmittel sowie innovationsfreundliche Rahmenbedingungen und Anreize für Verbraucher.

Ökolandbau und Artenvielfalt fördern

Bundeslandwirtschaftminister Christian Schmidt hatte in seiner Eröffnungsrede zur IGW ebenfalls die Bedeutung des Tierwohls und den Ausbau des Tierwohllabels betont. Mit Blick auf eine ökonomisch tragfähige und ökologisch nachhaltige Landwirtschaft plädierte Schmidt für eine nachhaltige, ressourcenschonende und effektive Landwirtschaft durch den Ausbau des Ökolandbaus, einen möglichst geringen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und den Schutz der Artenvielfalt. „Wir müssen die Artenvielfalt besser fördern und zwar durch mehr Vielfalt in der Landschaft, mehr Flächen für Bienen, mehr Hecken, Blühstreifen, ökologische Vorrangflächen, durch die weitere Stärkung des Ökosystems Wald und durch geringeren und zielgenaueren Einsatz von Pflanzenschutzmitteln“, sagte der CSU-Politiker in seiner Rede.

Ob in Afrika oder Europa: Die Folgen des Klimawandels sind für Landwirte schon heute spürbar. Bedeutende Nutzpflanzen wie Reis und Getreide leiden unter der globalen Erwärmung, was wiederum die Ernte der Bauern schmälert. Wie der Klimawandel das Pflanzenwachstum verändert, haben Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) untersucht. Die Forscher nahmen dabei erstmals den molekularen Prozess, der das Wachstum der Pflanze bei Wärme beeinflusst, ins Visier.

Signalweg für temperaturgesteuertes Pflanzenwachstum

Frühere Studien haben gezeigt, dass das Protein PIF4 das Pflanzenwachstum direkt temperaturabhängig steuert: Bei Kälte ist PIF4 wenig aktiv und die Pflanze wächst nicht. Bei höheren Temperaturen aktiviert das Protein hingegen Gene, die das Pflanzenwachstum ankurbeln. „Bisher war aber nicht klar, woher die Pflanze weiß, wann sie wieviel PIF4 aktivieren soll. Der genaue Signalweg für ein temperaturgesteuertes Wachstum hatte große Lücken", sagt Marcel Quint von der MLU. Diese Lücken konnten er und sein Forscherteam nun schließen.

Im Fachjournal „Current Biology“ beschreiben die Forscher erstmals den molekularen Prozess, der das Wachstum bei hohen Temperaturen steuert. Dafür untersuchten sie das Wachstumsverhalten von Keimlingen der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Diese bilden bei Temperaturen um 20 Grad Celsius kurze Stengel aus, während sie bei 28 Grad deutlich in die Höhe schießen.

Spezielles Hormon reguliert Wachstumsprozess bei Wärme

Im Labor identifizierten die Wissenschaftler dann Pflanzen mit einem Gendefekt, die auch bei 28 Grad Celsius nur kurze Stengel bilden, und suchten nach den Ursachen für das fehlende Wachstum. Dabei stießen sie auf ein Hormon, das bei hohen Temperaturen das PIF4- Gen verstärkt anschaltet und so das Protein bildet. In den mutierten Pflanzen blieb diese Reaktion aus. „Wir haben jetzt die Rolle dieses speziellen Hormons in diesem Signalweg entdeckt und so erstmals einen Mechanismus gefunden, über den der Wachstumsprozess bei Wärme positiv reguliert wird", fasst Quint die Studie zusammen.

Basis für Züchtung wärmetoleranter Pflanzen

Die Erkenntnisse der hallenser Forscher könnten helfen, künftig wärmetolerantere Pflanzen zu züchten. Die Untersuchung wurde bis Ende 2016 von der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert und nun in einem Folgeprojekt weitergeführt.

bb

Ob als Quelle für Nahrung, Werkstoffe oder Energieträger - die Natur ist die biologische Lebensgrundlage für den Menschen. Doch es gibt noch weitere Bereiche, in denen die Natur für uns eine wichtige Rolle spielt: unser Wohlbefinden und unsere kulturelle Identität.

Kulturelle Aspekte berücksichtigen

Um den kulturellen und gesellschaftlichen Aspekte bei der Bewertung der Natur wieder mehr in den Vordergrund zu rücken, haben sich 30 internationale Forscher – darunter auch Berta Martin-Lopes von der Leuphania Universität Lüneburg – im Fachjournal „Science“ zu Wort gemeldet. Die Wissenschaftler fordern in ihrem Papier, auch kulturelle und lokale Aspekte bei der Bewertung der Natur zu berücksichtigen. Andernfalls, so befürchten die Experten, sei ein langfristiger und nachhaltiger Umgang mit der Natur nicht möglich.

Nahrungsgewohnheiten gesellschaftlich geprägt

Die Autoren erläutern ihre neue, umfassende Betrachtung der Natur am Beispiel Nahrung. Die Nahrungssicherheit ist ein Thema, dass Politiker weltweit beschäftigt. Für die Begutachtung neuer Entwicklungen oder Verwertungen wie einer ressourcenschonenden Herstellung von Brot, spielen bisher jedoch vor allem der Nährwert sowie biologische Prozesse und ökonomische Fragen eine Rolle. Kulturelle Aspekte bleiben dem Expertenteam zufolge jedoch außen vor. Unter Berücksichtigung dieses Aspektes, wäre ein neues Verfahren zur Brotherstellung in Mitteleuropa, wo viel Brot gegessen wird, kulturell sinnvoller und nachhaltiger als in Asien.

Bessere Entscheidungen durch ganzheitliche Betrachtung

Den Forschern zufolge sind es diese nicht-materiellen Faktoren die den neuen Ansatz des Experten-Gutachtens ausmachen und mehr Effektivität und Legitimität für politische Entscheidungen über den nachhaltigen Umgang mit der Natur versprechen. Die Experten sehen sich damit auf einer Linie mit den Nachhaltigkeitszielten der Vereinten Nationen. Die 17 Sustainable Development Goals (SDG`s) haben unter anderem zum Ziel, dass bis zum Jahr 2030 niemand mehr Hunger leiden muss. Auf Grund der stetig wachsenden Weltbevölkerung ist dies jedoch nur durch eine ressourcenschonende und nachhaltige Verwertung natürlicher Rohstoffe möglich.

jmr