Aktuelle Veranstaltungen

Mit Katjes verbinden viele in erster Linie Fruchtgummis und Lakritz. Doch das Süßwarenunternehmen aus Emmerich am Rhein gehört seit Jahren auch zu den Vorreitern veganer Süßwaren. So verzichtet das Unternehmen seit langem bei der Herstellung seiner Produkte auf tierische Gelatine. Bereits 2016 stellte es sein gesamtes Katjes-Sortiment in Deutschland auf rein vegetarische Produkte um. Mit Katjes Greenfood hat der Süßwarenhersteller zudem eine Plattform etabliert, um pflanzenbasierte Lebensmittel weiter voranzubringen. Das Investment zielt vor allem auf „junge, zukunftsorientierte vegetarische oder vegane Lebensmittelmarken“ ab, „um diese zu stärken und erfolgreich in die globalen Lebensmittelmärkte zu bringen“.

Kuhmilch zur Alternative machen

Mit UNMILK hat die Investment-Plattform von Katjes nun einen neuen Kandidaten im Förder-Portfolio. Das 2020 gegründete Hamburger Start-up stellt Pflanzen-Drinks auf Basis von Hafer- und Erbsenproteinen her. Sowohl bei der Gewinnung von Hafer als auch von Erbsen wird im Vergleich zur herkömmlichen Milchproduktion kaum Wasser verbraucht sowie weniger CO₂ verursacht und Anbaufläche benötigt. „Unser Ziel ist es, plant-based zum neuen Standard zu machen – und Kuhmilch zur Alternative!“, sagt UNMILK-Gründerin Jennifer Schäfer. „Um unsere erfolgreichen Produkte jetzt auch der breiten Masse zugänglich zu machen, ist Katjes Greenfood mit seinem enormen Netzwerk und Know-how ein perfekter Partner für uns.” „Gemeinsam mit Jennifer Schäfer und ihrem Team wollen wir einen wichtigen Teil der Lebensmittelbranche neu definieren. Wir möchten dabei helfen, die enorme Nachfrage zu bedienen und möglichst vielen Menschen eine kuhmilchfreie Ernährung zu ermöglichen“, so Jesko Thron, CMO von Katjes Greenfood.

Katjes unterstützt 14 Food-Marken

Die Milchalternative von UNMILK wird bereits von einigen Handelsketten wie Rossmann und REWE Süd angeboten und wurde 2021 mit dem PETA Vegan Food Award ausgezeichnet. Mit UNMILK hat Katjes Greenfood nun insgesamt 14 Food-Marken im Portfolio – darunter auch das Berliner Start-up Veganz, das seit November 2021 an der Börse gelistet ist.

Many people associate Katjes primarily with fruit gums and licorice. But the confectionery company from Emmerich am Rhein has also been one of the pioneers of vegan confectionery for years. The company has long dispensed with animal gelatin in the manufacture of its products. As early as 2016, it converted its entire Katjes range in Germany to vegetarian products. With Katjes Greenfood, the confectionery manufacturer has also established a platform to further promote plant-based foods. The investment is primarily aimed at "young, future-oriented vegetarian or vegan food brands" in order to "strengthen them and bring them successfully to global food markets."

Making cow's milk the alternative

With UNMILK, the Katjes investment platform now has a new candidate in its funding portfolio. Founded in 2020, the Hamburg-based start-up produces plant-based drinks based on oat and pea proteins. Compared to conventional milk production, the extraction of both oats and peas uses hardly any water, generates less CO2 and requires less cultivation land. "Our goal is to make plant-based the new standard - and cow's milk the alternative!" says UNMILK founder Jennifer Schäfer. "In order to now make our successful products available to the masses, Katjes Greenfood, with its enormous network and know-how, is a perfect partner for us." "Together with Jennifer Schäfer and her team, we want to redefine an important part of the food industry. We want to help meet the enormous demand and make a cow's milk-free diet possible for as many people as possible," says Jesko Thron, CMO of Katjes Greenfood.

Katjes supports 14 food brands

UNMILK's milk alternative is already on offer at some retail chains such as Rossmann and REWE Südand was awarded the PETA Vegan Food Award in 2021. With UNMILK, Katjes Greenfood now has a total of 14 food brands in its portfolio - including the Berlin-based start-up Veganz, which has been listed on the stock exchange since November 2021.

Im Rahmen der im Jahr 2020 veröffentlichten Bioökonomiestrategie „Zukunft.Bioökonomie. Bayern" hat das Bayerische Wirtschaftsministerium ein Förderprogramm für die Stärkung der industriellen Bioökonomie aufgelegt. Mit „BayBioökonomie-Scale-Up“ werden Unternehmen beim Aufbau von Produktionsanlagen unterstützt, in denen nachwachsende Rohstoffe stofflich genutzt, eine hohe Wertschöpfung und gleichzeitig positive Klimaeffekte erzielt werden. Dazu zählen unter anderem Bioraffinerie-Konzepte und Bioproduktewerke. Mit der Förderung von sogenannten Scale-up-Anlagen sollen vor allem die wirtschaftlichen Nachteile der Bioökonomie im Wettbewerb mit erdölbasierten Verfahren verringert und die Investitionsbereitschaft der Unternehmen erhöht werden.

Wichtiger Baustein auf dem Weg zu Klimaneutralität

Bayerns Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger sagte: „Mit dem Förderprogramm unterstützen wir Investitionen in Produktionsanlagen, die nachwachsende Rohstoffe verarbeiten, daraus innovative Produkte erzeugen und neue Wertschöpfungsketten begründen." Damit setze man die hiesigen biogenen Rohstoffe wie Holz, landwirtschaftliche Produkte wie Stroh, Fasern oder Ölsaaten sowie biogene Rest- und Abfallstoffe in Wert. „Gleichzeitig reduzieren wir den Verbrauch fossiler Rohstoffe. Die Bioökonomie ist ein wichtiger Baustein, um der bayerischen Wirtschaft den Weg zu mehr Klimaneutralität zu ebnen. Und sie schafft neue Einkommensperspektiven, besonders im ländlichen Raum“, so Aiwanger.

Marktchancen für bayerische Unternehmen

Mit dem Förderprogramm forciere Bayern den Transfer von Forschungserkenntnissen in die industrielle Anwendung: „Ich freue mich, dass wir neben der Forschungsförderung nun auch bei Investitionen in Produktionsanlagen mit Leuchtturmcharakter unterstützen können. Wir müssen jetzt in die Umsetzung kommen und die erprobten Prozesse hochskalieren. Die Nachfrage nach biobasierten Produkten und Verfahren ist enorm. Das eröffnet bayerischen Unternehmen große Marktchancen.“

As part of the bioeconomy strategy published in 2020 "Zukunft.Bioökonomie.Bayern" ("Future. Bioeconomy. Bavaria"), the Bavarian Ministry of Economic Affairs has launched a funding program to strengthen the industrial bioeconomy. With "Bioeconomy Scale-Up", companies are supported in setting up production facilities that use renewable raw materials with high added value and positive climate effects. These include biorefinery concepts and bioproduct plants. The main aim of promoting so-called scale-up plants is to reduce the economic disadvantages of the bioeconomy in competition with petroleum-based processes and to increase companies' willingness to invest.

Important building block on the road to climate neutrality

Bavaria's Minister of Economic Affairs Hubert Aiwanger said: "With this funding program, we are supporting investments in production plants that process renewable raw materials, use them to create innovative products and establish new value chains." He added that this puts value on local biogenic raw materials such as wood, agricultural products such as straw, fibers or oilseeds, and biogenic residual and waste materials. "At the same time, we are reducing the consumption of fossil raw materials. The bioeconomy is an important building block for paving the way to greater climate neutrality for the Bavarian economy. And it creates new income prospects, especially in rural areas," says Aiwanger.

Market opportunities for Bavarian companies

With the funding program, Bavaria is accelerating the transfer of research findings to industrial applications: "I am pleased that, in addition to funding research, we can now also provide support for investments in production facilities. We now need to move into implementation and scale up the proven processes. The demand for biobased products and processes is enormous. This opens up great market opportunities for Bavarian companies."

Gesund und nachhaltig – das soll man zukünftig über Biotin, auch bekannt als Vitamin B7, sagen können; zumindest, wenn es nach den Plänen von Wacker und Biosyntia geht. Der Konzern und das Biotech-Unternehmen haben eine Kooperation beschlossen, um das wichtige Co-Enzym fermentativ im industriellen Maßstab herzustellen. Bislang wird Biotin aus Petrochemikalien und somit nicht nachhaltig produziert. „Wir wollen mit fermentativem Biotin den Kunden eine nicht-chemische, nachhaltige Alternative anbieten, die zudem in Europa hergestellt wird“, erklärt Susanne Leonhartsberger, Leiterin von Wacker Biosolutions, der Life-Science-Sparte von Wacker.

Großtechnisches Produktionsverfahren entwickeln

In den kommenden Jahren wollen die beiden Firmen ein großtechnisches Produktionsverfahren entwickeln. Darin soll die gemeinsame Expertise in biotechnologischen Prozessen einfließen, insbesondere die vorhandene Erfahrung von Biosyntia mit der fermentativen Herstellung von Biotin. Dabei kommen ausschließlich pflanzliche Rohstoffe zum Einsatz. „Die Nachfrage nach immer mehr natürlichen Produkten steigt – und damit auch die Notwendigkeit für Unternehmen, Inhaltsstoffe zu verwenden, die nachhaltig sind“, betont Martin Plambech, CEO von Biosyntia. Die Herstellung von funktionellen Inhaltsstoffen durch Fermentation sei die Zukunft der Produktion.

Eigene mikrobielle Technologieplattform

Das dänische Biotech-Unternehmen Biosyntia hat eine eigene mikrobielle Technologieplattform entwickelt, auf der es inzwischen zahlreiche Herstellungsprozesse von Wirkstoffen für die Kosmetik- und Ernährungsindustrie aufbaut. Wacker hat seinerseits Erfahrung mit biotechnologischen Prozessen, vor allem darin, diese in den industriellen Maßstab zu überführen und die Produkte gemäß der Regulierungen für Lebensmittel und Nutraceuticals in den Markt einzuführen. Das fermentative Biotin soll daher in europäischen Wacker-Werken hergestellt werden.

Für Ernährung, Tierfutter, Pharmazeutik und Kosmetik

Die Nachfrage nach Biotin steigt derzeit um etwa zehn Prozent pro Jahr. Das Co-Enzym ist am Stoffwechsel von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten beteiligt. Es hat nachweislich eine gesundheitsfördernde Wirkung. Unter anderem trägt es zur Funktion des Nervensystems bei sowie zum Erhalt von gesunder Haut und gesunden Haaren. Industriell wird Biotin als Lebensmittelzusatz, Nahrungsergänzungsmittel, in Tierfutter sowie in Pharma- und Kosmetikprodukten eingesetzt. 2026 soll der Markt ein Volumen von 376 Mio. US-Dollar erreichen.

Tetrahydrocannabinol – kurz THC – ist ein Hauptbestandteil der Cannabispflanze und vor allem wegen seiner berauschenden Wirkung bekannt. In abgeschwächter Form wird der Naturstoff seit langem auch in der Medizin eingesetzt, um neurologische Krankheiten und Schmerzen zu lindern. Den Naturstoff in reiner Form aus der Hanfpflanze zu isolieren, ist jedoch sehr aufwendig. Solche Pflanzenstoffe werden daher immer öfter biotechnologisch hergestellt. Dafür werden Bakterien wie Escherichia coli oder die Hefe Saccharomyces cerevisiae verwendet. Beide stellen jedoch pflanzliche Verbindungen nicht von Natur aus her, sodass gentechnische Veränderungen an den Produktionsorganismen vorgenommen werden müssen.

Gene der Amöbe ähneln pflanzlichen Biosynthesegenen

Ein Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans Knöll-Institut (Leibniz-HKI) in Jena hat nun einen neuen vielversprechenden Produktionsorganismus gefunden, um solche komplexen Naturstoffe herzustellen: die Amöbe Dictyostelium discoideum. Der Schleimpilz besitzt selbst zahlreiche biosynthetische Gene zur Produktion von Naturstoffen (Polyketide), zu denen die THC-Vorstufe Olivetolsäure gehört. „Bei näherer Betrachtung der Gene ist uns aufgefallen, dass einige eine hohe Ähnlichkeit zu pflanzlichen Biosynthesegenen aufweisen“, so Erstautorin Christin Reimer, die sich in ihrer Doktorarbeit mit dem Thema beschäftigt.

Amöbenenzym erzeugt THC-Vorstufe

Im Rahmen der Studie ließen die Forschenden von D. discoideum zunächst das als Nahrungsergänzungsmittel bekannte Polyketid Resveratrol produzieren, um zu testen, inwiefern sich der Schleimpilz als Biofabrik eignet. Anschließend bauten sie das pflanzliche Enzym zur Produktion der THC-Vorstufe Olivetolsäure in das Genom der Amöbe ein. Um die Naturstoffsynthese zu ermöglichen, waren jedoch auch hier chemische Vorstufen nötig. Schließlich machten sich die Forschenden die natürlichen Eigenschaften der Amöbe zunutze und kombinierten das pflanzliche Enzym mit einem Enzym der Amöbe. „Die Amöbe ist in der Lage, direkt vor Ort die benötigte Vorstufe, eine Hexan-Einheit, herzustellen“, erklärt Falk Hillmann, Leiter der Nachwuchsgruppe „Evolution mikrobieller Interaktionen“ am Leibniz-HKI und einer der Studienleiter.

Verfahren zum Patent angemeldet

Auf diese Weise gelang es dem Forschungsteam, ein funktionales Hybrid-Enzym herzustellen, das ohne weitere Zusätze Olivetolsäure herstellt, das zur THC-Produktion nötig ist. „Durch unsere Forschung haben wir gezeigt, dass die Amöbe Dictyostelium als biotechnologische Produktionsplattform für Polyketid-basierte Naturstoffe genutzt werden kann“, so Reimer. „Unser nächstes Ziel ist es jetzt, die beiden noch fehlenden Enzyme einzufügen, um das Endprodukt THC in den Amöben herstellen zu können“, ergänzt Hillmann.

Das neue Verfahren wurde bereits zum Patent angemeldet. Die Arbeit der Forschungsgruppe wurde im Rahmen des Forschungsgruppenprogramm des Landes Thüringen mit Mitteln des Europäischen Sozialfonds sowie durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert, unter anderem über das „GO-Bio initial“-Programm.

Tetrahydrocannabinol (THC) is a major component of the cannabis plant and is known primarily for its intoxicating effects. In a weakened form, the natural substance has also long been used in medicine to alleviate neurological diseases and pain. However, isolating the natural substance in pure form from the hemp plant is very costly. Therefore, such plant compounds are increasingly produced biotechnologically using bacteria such as Escherichia coli or the yeast Saccharomyces cerevisiae. However, neither of these naturally produces plant compounds, which means that the production organisms have to be genetically modified.

Genes of the amoeba resemble plant biosynthetic genes

A research team from the Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology - Hans Knöll Institute (Leibniz-HKI) in Jena - has now found a new promising organism for producing such complex natural products: the amoeba Dictyostelium discoideum. The slime mold itself possesses numerous biosynthetic genes for the production of natural products (polyketides), which include the THC precursor olivetolic acid. "When we took a closer look at the genes, we noticed that some show a high similarity to plant biosynthetic genes," said first author Christin Reimer, who is working on the topic in her doctoral thesis.

Amoeba enzyme produces THC precursor

As part of the study, the researchers first had D. discoideum produce resveratrol, a polyketide known as a dietary supplement, to test the extent to which the slime mold is suitable as a biofactory. They then incorporated the plant enzyme for the production of the THC precursor olivetolic acid into the amoeba's genome. However, to enable natural product synthesis, chemical precursors were needed here as well. The researchers decided to take advantage of the amoeba's natural properties and combined the plant enzyme with an enzyme from the amoeba. "The amoeba is able to produce the required precursor, a hexane unit, directly on site," explains Falk Hillmann, head of the junior research group "Evolution of Microbial Interactions" at Leibniz-HKI and one of the study leaders.

Patent pending for the process

This way, the research team succeeded in producing a functional hybrid enzyme that produces olivetolic acid, which is necessary for THC production, without any further additives. "With our research, we have shown that the amoeba Dictyostelium can be used as a biotechnological production platform for polyketide-based natural products," Reimer said."Our next goal is now to add the two missing enzymes to produce the final product THC in the amoeba," adds Hillmann.

A patent application has already been filed for the new process. The work of the research group was funded by the research group program of the state of Thuringia with resources from the European Social Fund and by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) through the "GO-Bio initial" program.

Nicht nur in Meeren und Binnengewässern befindet sich Mikroplastik, sondern auch in Aquakulturen. So gelangt es über den Fisch in die Nahrungskette. Grund dafür sind unter anderem sogenannte Aufwuchskörper, die in geschlossenen Teichanlagen zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden. Das Problem: diese Filter bestehen aus erdölbasierten Kunststoffen. Für die Aquaponik – die gemeinsame Aufzucht von Fisch und Gemüse – haben Forschende der Hochschule Hof eine Alternative parat: Im Projekt „BioBioCarrier“ entwickelt das Team gemeinsam mit einem Wirtschaftsunternehmen aus Franken einen vollständig biologisch abbaubaren Aufwuchskörper für die biologische Wasseraufbereitung.

Aufwuchskörper aus bioabbaubarem Kunststoff

Die Aufwuchskörper ähneln Lockenwicklern, auf denen sich nützliche Bakterien ansiedeln, die wiederum das Wasser der Aquakulturen aufbereiten und von schädlichen Stoffen befreien. Gleichzeitig werden Ammonium und Nitrit in Nitrat umgewandelt, das den Pflanzen als Dünger dient. So wird auch Wasser gespart und die Umwelt geschützt. Der Nachteil: Im Laufe der Zeit wird Mikroplastik freigesetzt. Zudem ist das Recycling der Plastiksiebe aufwendig. Das Forschungsteam aus Hof will daher biologisch abbaubare Biokunststoffe für Aufwuchskörper nutzen.

Biologische Abbaubarkeit im Wasser anpassen

„Die Schwierigkeiten im Projekt liegen bei der richtigen Auswahl der Biopolymere und der damit verbundenen Abbaubarkeit im Wasser. Der neue Aufwuchskörper darf sich nicht zu schnell im Süßwasser abbauen“, erklärt Projektmitarbeiterin Christin Baumgart. Die Forschenden wollen daher verschiedene Polymere kombinieren und damit auch neue Eigenschaften generieren, so dass die biologische Abbaubarkeit im Wasser angepasst werden kann. In dem seit April 2021 laufenden Projekt kann das Team bereits erste vielversprechende Ergebnisse vorweisen. Doch bis zur Marktreife gibt es noch einige Hürden zu meistern. Eine Herausforderung ist die Auswahl der Biokunststoffe. Ihr Einsatz in Aquaponik-Anlagen erfordert, dass sie nicht nur biobasiert und biologisch abbaubar sind, sondern auch nicht gesundheitsschädlich. Zudem müssen die Stoffe für Fische und Pflanzen gleichermaßen geeignet sein.

Zersetzung des Biofilters mit Düngerabgabe kombinieren

Ein weiterer Schwerpunkt liegt bei der biologische Abbaubarkeit, denn die Stoffe sollten sich in einem vorgegebenen Zeitrahmen zersetzen. Diese langsame Zersetzung der Aufwuchskörper wollen die Forschenden zugleich nutzen, um eine automatische Düngung der Pflanzen zu etablieren. „Unsere Idee ist es, den biologischen Abbau des Produktes mit dem Freisetzen der für die Pflanzen benötigten Stoffe zu kombinieren. Dies würde folglich die Arbeitszeit reduzieren und die Wirtschaftlichkeit verbessern“, erklärt Projektleiter Harvey Harbach. Beim Zerfallen der Aufwuchskörper sollen demnach wichtige Nährstoffe freigesetzt werden, die Pflanzen für das Wachstum benötigen. Das Vorhaben „BioBioCarrier“ wird bis 2023 durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des zentralen Innovationsprogrammes Mittelstand (ZIM) gefördert.

Microplastics are not only found in oceans and inland waters, but also in aquacultures. Consequently, they enter the food chain via fish. One of the reasons for this are so-called growth bodies, which are used in closed pond systems for water treatment. The problem: these filters are made of petroleum-based plastics. Researchers at Hof University of Applied Sciences have come up with an alternative for aquaponics, the joint cultivation of fish and vegetables. In the "BioBioCarrier" project, the team is working with a commercial enterprise from Franconia to develop a completely biodegradable growth medium for biological water treatment.

Growing body made of biodegradable plastic

The growth bodies resemble curlers, on which bacteria settle, which in turn treat the water of the aquacultures and rid it of harmful substances. At the same time, ammonium and nitrite are converted into nitrate, which serves as fertilizer for the plants. This also saves water and protects the environment. The downside is that microplastics are released over time. In addition, recycling the plastic screens is costly. The research team from Hof therefore wants to use biodegradable bioplastics for growing bodies.

Adapt biodegradability in water

"The difficulties of the project lie in the correct selection of the biopolymers and the associated degradability in water. The new growth must not degrade too quickly in freshwater," explains project team member Christin Baumgart. The researchers therefore want to combine different polymers and generate new properties so that the biodegradability in water can be adapted. In the project, which has been running since April 2021, the team can already show promising initial results. But there are still some hurdles to overcome before the product is ready for the market. One challenge is the selection of bioplastics. Their use in aquaponics systems requires that they are not only biobased and biodegradable, but also not harmful to health. In addition, the materials must be equally suitable for fish and plants.

Combine decomposition of the biofilter with fertilizer release

Another focus is on biodegradability, because the substances should decompose within a specified time frame. The researchers want to use this slow decomposition of the growth bodies to establish an automatic fertilization of the plants. "Our idea is to combine the biodegradation of the product with the release of the substances needed by the plants. Consequently, this would reduce labor time and improve profitability," explains project leader Harvey Harbach. When the growth bodies decompose, important nutrients that plants need for growth should be released. The "BioBioCarrier" project is being funded until 2023 by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy as part of the Central Innovation Program for SMEs (ZIM).

Lange schon wird vermutet, dass der Einsatz von Pestiziden in der intensiven Landwirtschaft einer der Hauptgründe für den starken Rückgang von Fliegen und Faltern, Käfern, Bienen und anderen Insekten in Deutschland ist. Forschende der Universität Koblenz-Landau sind diesem Verdacht nachgegangen. Für die Untersuchung wurden an 21 verschiedenen Standorten in Deutschland, die allesamt in Schutzgebieten lagen, Malaise-Fallen aufgestellt.

Das Ergebnis: In allen Proben wurde ein ganzer Cocktail von Pestiziden nachgewiesen. Über die Gebiete verteilt wurden auf den Insekten 47 von 92 Pestiziden gefunden. Im Schnitt konnten 16 verschiedene Pestizide auf Insekten der einzelnen Naturschutzgebiete nachgewiesen werden. In einem Schutzgebiet bestand die Belastung auf den Tieren sogar aus 27 verschiedenen Stoffen. Die minimale Belastung lag bei sieben Pestiziden. Im Durchschnitt waren die Insekten mit 16 verschiedenen Pestiziden belastet, darunter auch Herbiziden.

Die Untersuchung zeigt deutlich, dass die giftigen Substanzen nicht auf dem Acker bleiben, auf dem sie angewendet werden, sondern sich in der Umwelt verbreiten. Alle untersuchten Standorte lagen in der Nähe von intensiv bewirtschafteten Feldern.

Hitze, Dürre, Stürme und Schädlinge haben dem Wald in den vergangenen Jahren erheblich zugesetzt. Vor allem Fichten, Kiefern und Douglasien leiden massiv unter der seit Jahren andauernden Trockenheit. Der Umbau der Wälder ist daher eine zentrale Aufgabe, um das Ökosystem für die Zukunft fit zu machen. Mediterrane Gewächse könnten eine Alternative sein und bald schon heimische Wälder bevölkern, wie Forschende des Bayerischen Amtes für Waldgenetik (AWG) und der Forstlichen Versuchsanstalt Baden-Württemberg (FVA) aufzeigen. Das Team hat in den vergangenen fünf Jahren erfolgreich nach Kandidaten gesucht, die in trockenen, mediterranen Klimazonen gedeihen. Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft finanziert.

Genetische Herkunft von Baumhasel und Zedern erkundet

Im Rahmen des Projektes wurden mit Baumhasel (Corylus colurna), Atlaszeder (Cedrus atlantica) und Libanonzeder (Cedrus libani) drei exotische Baumarten in Süddeutschland getestet und der Anbau bewertet. In sieben verschiedenen Ländern waren die Forstpflanzen-Genetiker dafür unterwegs und untersuchten 21 verschiedene Populationen des Baumhasel sowie weitere 15 der beiden Zedernarten. Darüber hinaus wurden Saatgut-Bestände in den Herkunftsländern dokumentiert und Referenzproben genetisch charakterisiert. Auf Grundlage dieser Charakterisierung können künftige Saatgutimporte der mediterranen Baumarten nun besser auf ihre Herkunft überprüft werden.

Baumarten nach Herkunft genetisch differenziert

Für die Baumhasel wurden mit der Balkanhalbinsel, der Türkei und Georgien drei Herkunftsregionen genetisch differenziert und als geeignet für den heimischen Anbau eingestuft. Das Gewächs ist nicht nur tolerant gegen Trockenheit, sondern auch gegen Frost und weist eine hohe Mischungsfähigkeit sowie Sturmfestigkeit auf. Auch Atlas- und Libanonzeder erwiesen sich als klimatolerant und für den Anbau in heimischen Wäldern geeignet.

Baumarten für den Anbau empfohlen

Alle drei mediterranen Baumarten wurden daraufhin in die Leitlinie der Bayerischen Forstverwaltung „Baumarten für den Klimawald“ in Kategorie 2 aufgenommen und für Praxisanbauversuche empfohlen. Die exotischen Gewächse wurden in Bayern und Baden-Württemberg auf vier Versuchsflächen angebaut und werden in den kommenden 20 bis 30 Jahren wissenschaftlich betreut.

Heat, drought, storms and pests have taken their toll on the forest in recent years. Spruces, pines and Douglas firs in particular are suffering massively from the ongoing drought. Reforestation is therefore a key task to make the ecosystem fit for the future. Mediterranean plants could be an alternative that will soon populate native forests, as researchers from the Bavarian Office of Forest Genetics (AWG) and the Forest Research Institute Baden-Württemberg (FVA) have shown. Over the past five years, the team has successfully searched for candidates that thrive in dry Mediterranean climates. The project was funded by the German Federal Ministry of Food and Agriculture.

Genetic origin of tree hazel and cedar explored

The project tested and evaluated the cultivation of three exotic tree species in southern Germany: tree hazel (Corylus colurna), Atlas cedar (Cedrus atlantica) and Lebanon cedar (Cedrus libani). For this purpose, the forest plant geneticists traveled to 7 different countries and examined 21 different populations of tree hazel and another 15 of the two cedar species.In addition, seed stocks were documented in the countries of origin and reference samples were genetically characterized. Based on this characterization, future seed imports of the Mediterranean tree species can now be better checked for their origin.

Tree species genetically differentiated by origin

For the tree hazel, three regions of origin - the Balkan Peninsula, Turkey and Georgia - were genetically differentiated and classified as suitable for domestic cultivation. The plant is not only tolerant to drought and frost, but also shows a high mixing ability as well as storm resistance. Atlas and Lebanon cedar too were found to be climate tolerant and suitable for cultivation in native forests.

Tree species recommended for cultivation

All three Mediterranean tree species were subsequently included in the Bavarian Forestry Commission's guideline "Tree Species for the Climate Forest" and recommended for practical cultivation trials. The exotic plants were cultivated on four trial plots in Bavaria and Baden-Württemberg and will be scientifically monitored over the next 20 to 30 years.

Synthetische Biologie ist ein Beispiel dafür, wie sich Biowissenschaften und Ingenieurswissenschaften immer stärker miteinander verzahnen. Hier arbeiten Biologen, Ingenieure, Chemiker, Materialforscher und Computerwissenschaftler eng zusammen, um biologische Systeme modulartig zu entwerfen und zu konstruieren. Auf diese Weise wollen sie biologische Bauteile, Zellen oder Organismen mit Eigenschaften und Fähigkeiten ausrüsten, die in der Natur bisher so nicht vorkommen. Das eröffnet zahlreiche Möglichkeiten für die Grundlagenforschung und Anwendungen in der Biomedizin, Landwirtschaft und der industriellen Bioökonomie.

Im Vergleich zu anderen Ländern, wie zum Beispiel den USA, fristet die Synthetische Biologie in Europa und Deutschland noch immer ein Schattendasein. Sowohl im akademischen als auch im wirtschaftlichen Sektor ist diese noch junge, biologische Disziplin noch nicht etabliert – zumindest nicht unter diesem Begriff. Dies zu ändern hat sich die 2017 gegründete German Association for Synthetic Biology e. V. (GASB) zur Aufgabe gemacht. Nun hat die Fachgesellschaft einen Artikel in der Fachzeitschrift „Biotechnology Notes“ veröffentlicht, in dem das Autorenteam die Akteurslandschaft skizziert und die eigenen Aktivitäten beleuchet.

Eine Blaupause für die Synbio-Community in Deutschland

„Mit unserem Artikel wollen wir unsere Sicht auf die aktuelle Landschaft und Community der Synthetischen Biologie (SynBio) teilen. Unser Hauptziel ist es, zu inspirieren und eine Blaupause dafür zu liefern, wie eine Bottom-Up-Organisation für die Synthetische Biologie aufgebaut werden könnte", sagt Nicolas Krink, GASB-Mitbegründer, ehemaliger Vorstandsvorsitzender und jetzt Kuratoriumsmitglied. Um dies zu erreichen, beschreibt der Artikel die Struktur und die Aktivitäten des Vereins. Der internationale Genetically Engineered Machine (iGEM)-Wettbewerb spielt dabei eine wesentliche Rolle, da er der Ausgangspunkt für die Entstehung der globalen Synthetischen Biologie-Gemeinschaft war. „iGEM ist ein echter Katalysator für den Aufbau unserer Gemeinschaft“, wie Barbara Di Ventura, Schirmherrin der GASB und Leiterin des Kuratoriums, betont.

Das Treibhausgas Kohlendioxid zu vermeiden, ist ein zentrales Anliegen der Bioökonomie. Andere Klimaschutzansätze sehen vor, entstandenes CO₂ daran zu hindern, in die Atmosphäre zu gelangen – entweder in dem es an vermeintlich sicheren Orten deponiert wird, oder indem es chemisch zu Wertstoffen verarbeitet wird. Forschungsteams des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB), des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und der TU München haben nun letzteres mit der Bioökonomie zusammengeführt. Dazu waren herausragende chemische Entwicklungen erforderlich.

Kohlendioxid vermeiden und zugleich aufwerten

Im gemeinsamen Projekt „eBioCO2n“ ist es den Forschenden gelungen, aus Kohlendioxid und Ökostrom mithilfe von elektrobiochemischen und enzymbiologischen Verfahren sowie Methoden der Synthetischen Biologie Ausgangsmaterialien für Feinchemikalien zu erzeugen. Gelingt es in weiteren Schritten, das Verfahren großtechnisch weiterzuentwickeln, würde damit nicht nur das klimaschädliche Erdöl als bislang erforderlicher Rohstoff abgelöst, sondern obendrein CO₂ der Atmosphäre entzogen – ein doppelter Gewinn für das Klima, solange der Prozess mit Ökostrom betrieben wird.

Spezielles Hydrogel ermöglicht hohe Effizienz

Der erste Meilenstein für das Verfahren bestand darin, ein besonderes Hydrogel zu entwickeln. Darin werden Enzyme eingebettet, die in der Lage sind, CO₂ zu fixieren. Dafür benötigen diese jedoch Elektronen. Den Forschenden ist es gelungen, das Hydrogel so zu gestalten, dass es nicht nur in einer Ebene, sondern dreidimensional die Elektronen zu den Enzymen leiten kann. Die Enzyme werden aktiv und verwandeln in einer Reaktionskaskade CO₂ in einen wertvollen chemischen Zwischenstoff. „Das Verfahren ist ein sehr effizienter Reaktionsweg, eine reduktive Carboxylierung, die sehr ökonomisch und sauber abläuft, weil man keine weiteren Substanzen im System braucht – lediglich Kohlenstoffdioxid, Substrat und Elektronen, bevorzugt aus erneuerbaren Quellen“, erläutert Leonardo Castañeda-Losada vom Fraunhofer IGB. Der dreidimensionale Aufbau des Hydrogels ist dabei eine vielversprechende Grundlage, um den Prozess später in den industriellen Maßstab überführen zu können.

Cofaktoren werden wiederverwendet

Bei dieser enzymatischen Reaktion sind normalerweise sogenannte Cofaktoren erforderlich, die im Prozess verbraucht werden und immer wieder neu – und kostspielig – zugeführt werden müssen. Dem Forschungsteam ist es jedoch gelungen, den Prozess so zu gestalten, dass die Cofaktoren durch Elektronen regeneriert werden und sich – theoretisch unendlich oft – erneut verwenden lassen. „Eigentlich müsste man nur ein einziges Mal Cofaktor ins System geben, und dieser würde dann immer wieder automatisch regeneriert“, erklärt Michael Richter vom Fraunhofer IGB. „Aber in der Praxis funktioniert das nur annähernd so gut, weil der Cofaktor nicht unendlich lange stabil bleibt –, aber durchaus schon sehr lange.“

Prozess für viele andere Chemikalien denkbar

Bei dem im Forschungsprojekt auf die neue Weise erzeugten Molekül handelt es sich um ein Coenzym-A-Derivat, ein für viele Stoffwechselvorgänge in Lebewesen wichtiges Biomolekül. „Hierbei handelt es sich um das bislang anspruchsvollste Molekül, an das auf biokatalytischem Weg CO₂ fixiert werden konnte“, resümiert Richter. Und während es nun zunächst darum geht zu beweisen, dass all das nicht nur im Labormaßstab funktioniert, denken die Forschenden schon weiter: „Man kann aus bioinformatischen Datenbanken praktisch beliebig Enzyme auswählen, diese biotechnologisch herstellen und in die Hydrogele einbauen“, schildert Richter. „So wäre die Herstellung verschiedener biobasierter Feinchemikalien denkbar, die man bei entsprechendem Ausbau über weitere Enzymkaskaden praktisch nach Bedarf diversifizieren könnte.“

Beim Global Forum for Food and Agriculture (GFFA) kommen traditionell zu Beginn des Jahres Experten und Interessierte zusammen, um am Rande der Internationalen Grünen Woche über zentrale Zukunftsfragen der globalen Land- und Ernährungspolitik zu diskutieren. Pandemiebedingt findet die nunmehr 14. Auflage der Welternährungskonferenz vom 24. bis 28. Januar online statt. An der virtuellen Veranstaltung, zu der das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geladen hat, nehmen Gäste aus 120 Nationen teil.

20 Sessions zu Landnutzung und Boden

Das GFFA versteht sich als globale Plattform für internationale Kooperation und multilaterale Lösungen im Agrarbereich. Der Kongress will Impulse setzen und den internationalen Austausch fördern. In diesem Jahr steht das Thema Boden im Fokus. Rund 3.000 Teilnehmende aus Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft werden in 20 verschiedenen Sessions über das Thema „Nachhaltige Landnutzung: Ernährungssicherung beginnt beim Boden“ debattieren.

Nachhaltige Bodennutzung als Chance

Der Boden ist Lebensraum zahlreicher Organismen und der wichtigste Kohlenstoffspeicher weltweit. 90% der weltweiten Lebensmittelproduktion ist vom Boden abhängig. Doch intensive Landwirtschaft und Klimawandel setzen das Ökosystem unter Druck. Die Bodenqualität verschlechtert sich und damit die Fruchtbarkeit der Ackerflächen, auf welche die Landwirtschaft angewiesen ist. Dieser Negativtrend soll durch eine nachhaltige Bodenbewirtschaftung aufgehalten und die Welternährung künftig gesichert werden. Das bedeutet aber auch, dass Landwirtinnen und Landwirte die Chance erhalten müssen, den Boden nachhaltig zu nutzen, indem sie langfristigen und sicheren Zugang zu landwirtschaftlichen Flächen über Eigentums- und Pachtverhältnisse sowie Nutzungsrechte erhalten.

Die Parlamentarische Staatssekretärin im BMEL, Ophelia Nick, sagte anlässlich der Eröffnung des GFFA: "Wir wollen eine bodenschonende und naturverträgliche Landwirtschaft fördern, dem Verlust landwirtschaftlicher Flächen und wichtiger Ökosysteme entgegenwirken und müssen dringend die Rechte für den fairen Zugang zu Land weltweit verbessern. Dies ist wesentlich, um die Ernährung aller Menschen auf der Grundlage von Ernährungssouveränität und agrarökologischen Prinzipien zu sichern und so die Nachhaltigkeitsziele der Agenda 2030 sowie die Umsetzung des Menschenrechts auf angemessene Nahrung zu erreichen.“

At the Global Forum for Food and Agriculture (GFFA), experts and interested parties come together at the beginning of the year to discuss key future issues of global agricultural and food policy. Due to the pandemic, the 14th edition of the World Food Conference will take place online from January 24 to 28. Guests from 120 nations will take part in the virtual event, hosted by the German Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL).

20 sessions on land use and soil

The GFFA sees itself as a global platform for international cooperation and multilateral solutions in the agricultural sector. The congress aims to provide impetus and promote international exchange. This year, the focus is on soil. Around 3,000 participants from politics, business, science and civil society will debate the topic "Sustainable land use: Food security starts with soil" in 20 different sessions.

Sustainable soil use as an opportunity

Soil is the habitat of numerous organisms and the world's most important carbon store. 90% of global food production depends on soil. But intensive agriculture and climate change are putting pressure on the ecosystem. Soil quality is deteriorating and with it the fertility of the arable land on which agriculture depends. The aim is to halt this negative trend through sustainable soil management and secure the world's food supply in the future.However, this also means that farmers must be given the opportunity to use the land sustainably. They need to be granted long-term and secure access to agricultural land through ownership and leasing relationships as well as rights of use.

Ophelia Nick, Parliamentary State Secretary at the BMEL, said at the opening of the GFFA: "We want to promote soil-conserving and nature-friendly agriculture, counteract the loss of agricultural land and important ecosystems, and urgently need to improve rights for fair access to land worldwide. This is essential to ensure food security for all people based on food sovereignty and agroecological principles, thus achieving the Sustainable Development Goals of Agenda 2030 and the implementation of the human right to adequate food."

Im September 2020 hat die Verfahrenstechnikerin Anne Lamp in Hamburg gemeinsam mit Johanna Baare das Start-up Traceless Materials gegründet. Die Idee: Landwirtschaftliche Reststoffe in ein Biomaterial verwandeln, das in kurzer Zeit biologisch abbaubar und vor allem für Verpackungen und Einwegprodukte geeignet ist. Dafür hat das Start-up vor Kurzem eine Millionenförderung des Europäischen Innovationsrats (EIC) erhalten und kann nun die Produktion des innovativen Biomaterials weiter ausbauen.