Aktuelle Veranstaltungen

Scientists from Potsdam, Berlin and Grenoble were able to use ultra-fast 3D neutron imaging to visualize the transport of water in the soil and the subsequent absorption by the roots of lupines. The ultrahigh-speed neutron tomography developed at the Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (Helmholtz Center for Materials and Energy, short: HZB) generates a complete 3D image every 1.5 seconds, seven times faster than before. The research team reports on the new process in the specialist journal "Optics Express". The findings are helpful in better understanding the water and nutrient uptake of crops. The measurements took place at the neutron source of the Laue Langevin Institute in Grenoble, France. The method is also interesting for the analysis of transport processes in other materials.

Capturing water flows in soil and roots

The uptake of water and nutrients by the roots of plants leads to complex interactions with the surrounding soil. "The tomographic method makes it possible to track 3D water paths from soil into roots over time," says Christian Tötzke, who heads the research team at the University of Potsdam. "These insights can help to develop strategies for more efficient and sustainable use of water and fertilizer in crop cultivation."

Neutrons are sensitive to light elements such as hydrogen contained in water. Neutron tomography can therefore be used to precisely map the water content, both in the roots and in the surrounding soil. How plants can obtain water and nutrients depends largely on the properties of the rhizosphere, a soil layer a few millimetres thick that surrounds the roots. This area includes not only the mineral and organic components of the soil, but is also influenced by root excretions and the activity of microorganisms.

New tomograph in Grenoble

Until now, 3D images with time-resolved neutron imaging took at least ten seconds per image. This made it difficult to document in detail rapid processes such as the infiltration of the root space with water. To enable more images in less time, a team led by HZB expert Nikolay Kardjilov optimized the method on the recently opened NeXT-Grenoble tomography instrument at the Laue-Langevin Institute (ILL), which is supplied with cold neutrons by a 60 megawatt research reactor.

By exploiting the much more intense neutron beam, it has been possible to reduce the recording time per tomogram to almost one second. "The result even exceeded our expectations," explains Tötzke: "The achieved acquisition rate was higher than assumed beforehand. Nevertheless, the signal-to-noise ratio and the spatial image resolution could be improved also."

Method optimized in Grenoble

Now that the technical feasibility of ultrafast neutron tomography has been demonstrated, Kardjilov and his team are working on further improving the method and applying it in other areas. Since the Berlin neutron source of the HZB will cease operation in December, the fast image build-up will be integrated into the NeXT instrument in Grenoble in order to investigate fast transport processes in other material systems in the future.

For example, high-speed neutron tomography could provide new insights into the hydraulic fracturing of porous rock formations or could be used to investigate ion transfer during fast charging and discharging of lithium batteries in order to increase the safety, capacity and durability of such energy storage systems.

pg/um

Die Zuckerrübe Beta vulgaris gehört neben Weizen und Mais zu den wichtigsten Nutzpflanzen. Ihre wirtschaftliche Bedeutung hat in den vergangenen Jahren zugelegt. Längst ist die Rübe nicht nur Zuckerlieferant, sondern auch Rohstoff für die Herstellung von Bioethanol und Biogas sowie neue biobasierte Materialien. Während jahrelang Ertrag und Zuckergehalt im Fokus der Pflanzenzüchtung standen, geht es heute vordergründig um Sorten, die gegen Schädlinge und Krankheiten resistent sind.

Grundlage für die Züchtung neuer Sorten ist die Entzifferung und die Analyse des Genoms der Rübe, an der Forscher seit vielen Jahren arbeiten. „Wenn wir die genetische Ausstattung kennen, kann man auch gezielt nach landwirtschaftlich bedeutenden Resistenzgenen oder etwa Zuckertransportern suchen“, erklärt Bernd Weisshaar vom Centrum für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld.

Das Erbgut der Zuckerrübe im Visier

Im Rahmen des Verbundprojektes „AnnoBeet“ nahm der Bielefelder Genomforscher mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin (Heinz Himmelbauer), der Technischen Universität Dresden (Thomas Schmidt) sowie der KWS Saat AG und der Syngenta Seeds GmbH das Erbgut der Zuckerrübe ins Visier, um neue Gene aufzuspüren und diese bestimmten Eigenschaften zuzuordnen. Das Verbundvorhaben wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative „PLANT 2030“ von 2011 bis 2015 mit insgesamt 2,2 Mio. Euro gefördert.

„In AnnoBeet haben wir mit Bioinformatik-Methoden erst das gesamte Genom auf Gene untersucht, die mithilfe der Genomsequenz identifiziert werden können und dann zusammen mit weiteren molekularbiologischen Informationen Vorhersagen zur Funktion der gefundenen Gene gemacht“, erläutert Weisshaar.

Lücken in der Genomkarte schließen

Mit der Entschlüsselung des Genoms von Beta vulgaris hat das AnnoBeet-Team bereits 2014 Pionierarbeit geleistet. Eine erste Version der Genomsequenz, die im Fachjournal „Nature“ veröffentlicht wurde, ist das Ergebnis des früheren BMBF-Förderprojekts BEETSEQ. Doch die pure Genomsequenz als solche verrät nur wenig über die Funktion und Lage der einzelnen Gene auf den insgesamt 9 Chromosomen im Zellkern der Rübe. Genau hier setzte das Verbundprojekt AnnoBeet an: Den Forschern ging es darum, Lücken in der bereits vorhandenen Genomkarte zu schließen und aus Sequenzdaten nutzbare Informationen über bisher unentdeckte Zuckerrüben-Gene abzuleiten.

Mit 730 Millionen Basenpaaren ist das Zuckerrüben-Genom zwar deutlich kleiner und handlicher als etwa das Weizen-Genom mit seinen 17 Milliarden Basenpaaren. Dennoch stießen die Forscher auf ähnliche Probleme wie sie ihre Kollegen bei der Getreideart kennen. „In Pflanzengenomen gibt es häufig repetitive Abschnitte, sie bestehen aus sich immer wieder wiederholenden DNA-Bausteinen“, so Weisshaar. Die sich wiederholenden Genomstücke erschweren die korrekte Erfassung der Genomsequenz durch mathematische Algorithmen.

Neue Sequenziertechnik beflügelt Entschlüsselung

Moderne molekularbiologische Werkzeuge und smarte Bioinformatik-Software halfen schließlich dabei, das Genom auch nach komplexen Genen abzusuchen und die genetische Karte so zu verfeinern. Der Clou: Das Team um Himmelbauer erstellte Abschriften von aktiv abgelesenen Genen im Rübenerbgut (sogenannte complementary DNAs oder kurz cDNAs). Mit Hilfe neuester Sequenziertechniken wurden besonders lange und vollständige Sequenz-Daten dieser cDNAs erstellt. In einem zweiten Schritt nutzten die Pflanzenforscher die so erhaltenen Informationen, um die Genkopien im Erbgut exakt zu verorten.

Resistenzgene sichtbar gemacht und verfeinert

„So konnten wir zum Beispiel zahlreiche Gene festmachen, die etwas mit Resistenzen zu tun haben könnten“, berichtet der Pflanzengenetiker. Darüber hinaus seien diese Gene auch auf ihre sogenannte evolutionäre Abstammung untersucht worden, um herauszufinden, wie sich die Zuckerrübe zu den anderen Blütenpflanzen verhält. Und kürzlich fanden die Forscher mithilfe der Gen-Informationen in einer wilden Verwandten der Zuckerrübe ein wichtiges Resistenzgen.

Aber nicht nur das. „Wir haben nicht nur die Referenzsequenz verfeinert, sondern auch vier weitere Genotypen grob sequenziert und dann auf die Referenzsequenz abgebildet“, resümiert Weisshaar. Der Genetiker sieht damit die Projektziele „weitestgehend erreicht“, dennoch gebe es noch Lücken. „Ich würde die Genomsequenz gern weiter verbessern. Denn sie ist gut, aber noch nicht perfekt“, sagt er.

Genomsequenz für Pflanzenzüchter verfügbar

Fest steht: Die verfeinerten Genomsequenzen der Zuckerrübe sind bereits heute ein wertvoller Werkzeugkasten für die Pflanzenzüchtung. Die Daten sind über öffentliche Datenbanken wie die vom European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) für Forscher und Züchter frei verfügbar.

Autorin: Beatrix Boldt

Unsere Körper, Fensterscheiben oder Plastikflaschen – sie alle bestehen aus verschiedenen Molekülen. Der große Unterschied: während die Moleküle in unseren oder anderen lebenden Zellen in ständigem Austausch mit ihrer Umwelt stehen, befinden sie sich in künstlich produzierten Gegenständen in einem starren Zustand. Dies beeinträchtigt und erschwert allerdings den Abbau dieser Materialen. Zwei bayerische Forschungsgruppen, eine von der Universität Würzburg unter der Leitung von Dirk Kurth und eine von der Technischen Universität München unter der Leitung von Job Boekhoven, haben nun neue, außergewöhnliche Eigenschaften von Molekülen untersucht, die zu smarten Fensterscheiben oder selbstabbauenden Materialien führen könnten.

Ein Molekül zwischen flüssig und fest

Das Würzburger Team um Dirk Kurth hat eine bestimmte Klasse von Polymeren untersucht: die Metallo-supramolekularen Koordinationspolyelektrolyte oder kurz MEPE. Die Forscher berichten in der Fachzeitschrift „Chemistry – A European Journal“. Kurth ist Experte auf dem Gebiet der MEPE, denn er hat diese Stoffklasse Mitte der 1990er Jahre entdeckt und forscht seitdem an ihnen. „MEPE verfügen über herausragende elektrochrome Eigenschaften“, erklärt er. Das bedeutet: Legt man eine geringe Spannung von wenigen Volt an Materialien, die aus MEPE aufgebaut sind, ändern sich ihre Farbe. Damit eignen sie sich beispielsweise zur Herstellung einer innovativen Verglasung, sogenannter Smart Windows. Zudem besitzen sie noch weitere interessante Eigenschaften: Als Bestandteil poröser Festkörper sind sie in der Lage, ihr Fließverhalten im elektrischen Feld zu ändern. Ihre Eigenschaften können also zwischen flüssig und fest pendeln. Damit bieten sie sich beispielsweise auch für einen Einsatz in der Medizin an, um frisch operierte Gelenke vor hohen Belastungen zu bewahren.

Selbstbauendes molekulares Lego

Obwohl diese Eigenschaften für technologische Entwicklungen von zentraler Bedeutung sind, sind Aufbau und Entstehung dieser neuartigen Polymerklasse bisher kaum verstanden. Ihre Herstellung jedoch ist denkbar einfach. „Das ist eine Art molekulares Lego, bei dem sich die Türmchen von selbst aufbauen“, erklärt Kurth. Die Forscher müssen dazu nur im Labor zu einer Lösung eines Metallsalzes eine Lösung sogenannter Terpyridinliganden hinzufügen – der Rest geschieht ganz von selbst. Die Forscher konnten außerdem zum ersten Mal die genauen Bedingungen bestimmen, unter denen die Prozesse stattfinden. Somit können sie nun exakte Vorgaben definieren, um schließlich das Material mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Einen sehr einfachen Weg, den Prozess zu beschleunigen haben die Forscher auch entdeckt: Durch die Zugabe von Salz entstehen die MEPE schneller.

Our bodies, windows or plastic bottles – all of them are made up of different molecules. The big difference however: while the molecules in the human body or other living organisms are in constant exchange with their surroundings, artificially produced material is not. This in turn directly affects their ability to break down after being used. Two research teams out of Bavaria, one based in Würzburg and headed by Dirk Kurth and another one based in Munich headed by Job Boekhoven, found some extraordinary and new characteristics of molecules that could be used for light-detecting smart windows or for self-recycling materials.

A molecule between solid and liquid

The team of researchers surrounding Dirk Kurth were investigating a specific class of polymers: metallo-supramolecular coordination polyelectrolytes, MEPEs for short. They published their results in the journal „Chemistry – A European Journal“. Kurth has been a leading expert for the topic, since he discovered this type of polymers in the mid 1990s. “MEPEs possess extraordinary electrochromic properties”, explains Kurth. In other words, if one attaches a certain voltage to MEPE-based materials, it causes them to change their colour. This particular effect could for instance be applied in the development of innovative smart windows. In addition, they hold another interesting property: as part of porous solids they are able to change their flow characteristics within an electrical field. Therefore they can alternate between a solid and a liquid state. Based on these characteristics they could be very useful for several medical applications, for instance in order to protect freshly surgically restored joints from too much pressure.

Self-assembling molecular Lego

Although these properties are of high importance for technological developments, little is known about the development of this novel kind of polymers thus far. The production, however, is fairly simple: “It’s like a kind of molecular Lego – only with the structures are building themselves”, explains Kurth. All the researchers have to do is add a solution of Terpyridine ligands to a metal salt solution to initiate the process. Moreover, the researchers were able to assess the specific conditions necessary for the process. This allows them to define the settings in order to generate the coveted material in the end. One particularly easy way to enhance and fasten the process the researchers discovered: add salt to the mix.

Das entsprechende Gesetz hat der Bayerische Landtag Mitte Juli einstimmig verabschiedet. Damit wird Straubing zum 1. Oktober ein weiterer Standort der TUM und zugleich Universitätsstadt. Die anderen drei Campus-Standorte der TUM befinden sich in München, Garching und Weihenstephan. Der neue Standort soll Platz für 1.000 Studierende bieten, die dabei zwischen jeweils vier Bachelor- und Masterstudiengängen zu den Themen Biotechnologie und Nachhaltigkeit wählen können. Bis 2021 sollen dafür 80 neue Stellen in Lehre und Forschung geschaffen werden, darunter etwa 17 Professuren. Bereits im Bau befindet sich ein neues Hörsaal- und Forschungsgebäude mit einer Gesamtnutzfläche von rund 8.000 Quadratmetern, das etwa 40,5 Mio. Euro kosten wird.

Straubing wird Universitätsstandort

Bisher war die 2001 eingerichtete Forschungseinrichtung als „Wissenschaftszentrum für Nachwachsende Rohstoffe“ bekannt. Vor etwa einem Jahr wurde dann der Plan vorgestellt, das Zentrum unter die Trägerschaft der Technischen Universität München zu stellen. Im Frühjahr 2017 folgte die Vorstellung des Errichtungsgesetzes, welches nun verabschiedet worden ist. Der Campus wird eine fakultätsübergreifende Einrichtung mit Promotionsrecht.

Lehre und Forschung zur Bioökonomie

Wie der Name vermuten lässt, wird das in Straubing in Lehre und Forschung abgedeckte Themenspektrum von den nachwachsenden Rohstoffen auf die weiße Biotechnologie und die Bioökonomie erweitert. „Straubing wird ein Universitätsstandort und als solcher konsequent ausgebaut. Diese Klarheit hilft bei der Gewinnung exzellenter Professoren, Studierender und Mitarbeiter“, sagte TUM-Präsident Wolfgang A. Herrmann im Frühjahr.

Nicht mehr als Träger in irgendeiner Form beteiligt sind folgende vier ostbayerische – und in der Nähe von Straubing liegende – Einrichtungen: Universität und Ostbayerische Technische Hochschule (OTH) Regensburg, Technische Hochschule (TH) Deggendorf sowie Hochschule Landshut. Trotz der von der Mittelbayerischen Zeitung gewitterten Verstimmung der ehemaligen Partner im Straubinger Verbund, überwogen laut bayerischer Staatsregierung die Vorteile durch die nun „eindeutige Verortung der federführenden Verantwortung“. So könne „eine eigenständige Einrichtung mit eigenen körperschaftlichen Rechten und gleichzeitiger Konzentration der Trägerschaft auf eine der Partnerhochschulen mehr Dynamik und Flexibilität entfalten als ein Kooperationsverbund“.

ml

Die Mehrheit der Pflanzen lebt in Symbiose mit Mykorrhiza-Pilzen. Die Pilzgeflechte an den Wurzeln versorgen die Pflanzen mit wichtigen Nährsalzen wie Phosphor und Stickstoff sowie Wasser aus dem Boden. Im Gegenzug wird der Pilz mit energiereichen Kohlenhydraten ernährt, welche die Pflanze aus der Photosynthese gewinnt und beisteuert. Nun haben Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität München (TUM) nachgewiesen, dass die Pflanze ihre Pilz-WG nicht nur mit Zucker beliefert. Wie das Team um die Biologin Caroline Gutjahr im Fachjournal „eLife" berichtet, werden Mykorrhiza-Pilze von ihren pflanzlichen Partnern gleichfalls mit Fetten versorgt, die der Bodenpilze, für den Aufbau zellulärer Membranen und als Energiespeicher benötigt.

Mutanten und Wildtyp auf Lipide untersucht

Für gewöhnlich fehlen Mykorrhiza-Pilzen die Gene für eine Lipidbiosynthese, sodass sie bestimmte, dringend benötigte Fettsäuren nicht selber herstellen können. „Wir haben deshalb mithilfe zweier Mutanten der Modellpflanze Lotus japonicus untersucht, ob die Pflanze diesen Mangel ausgleicht“, erläutert Caroline Gutjahr. Bei der Modellpflanze handelt es sich um eine Verwandte des Hornklees, also eine Hülsenfrucht, die mit den Leguminosen Klee, Erbsen, Bohnen und Linsen verwandt ist. Die beiden Mutanten wiesen jeweils Veränderungen in Genen auf, die für die Fettsäure- und Lipidbiosynthese eine wichtige Rolle spielen. Im Vergleich zum Wildtyp der Leguminose Lotus japonicus wurden diese allerdings weniger durch Mykorrhiza-Pilze besiedelt, sodass sich die Arbuskeln – die bäumchenförmig verzweigten Pilzhyphen in den Pflanzenwurzeln, über die der Nährstoffaustausch erfolgt – nicht voll entwickeln.

Mykorrhiza-Pilze meiden Mutanten

Das Screening der Fettsäuren und Lipide in den mykorrhizierten Wurzeln von Wildtyp und Mutanten ergab: Bestimmte pilzspezifische Fettsäuren in der Mykorrhiza der Mutanten fehlten entweder ganz oder waren nur in geringen Mengen vorhanden. Mithilfe stabiler Kohlenstoff-Isotope wiesen die Forscher schließlich nach, dass der Wildtyp nicht nur Zucker, sondern tatsächlich auch Lipide an den Pilz überträgt. Die Forscher gehen davon aus, dass der die Pilze die Lipide verwenden, um schnell ein dichtes und weitverzweigtes Hyphennetz zu bauen sowie Sporen zu bilden.

Als nächste will das Münchner Team um Gutjahr erforschen, wie die Lipide von der Pflanze in den Pilz kommen. „Außerdem ist es wichtig, herauszufinden, in welchem Verhältnis Zucker und Lipide dem Pilz zur Verfügung gestellt werden“, sagt Gutjahr. Zu Wissen, wie viel Energie eine Pflanze in den Pilz investiert, könnte helfen, Symbiose-optimierte Nutzpflanzen zu züchten.

bb

The Campus Straubing for Biotechnology and Sustainability will become a new Integrative Research Centre at the Technical University of Munich (TUM). The specific focus in research and teaching that has been envisioned will make this new centre unique: It will concentrate on renewable resources, biotechnology, and bioeconomy. For this, new interdisciplinary degree programs will be established, which will only be offered by TUM in Straubing and nowhere else in the country.

An integrated research centre

Following an unanimous decision by the Bavarian Parliament on July 19, 2017, the TUM will fully integrate Campus Straubing taking effect October 1, 2017, and will constitute it as an Integrative Research Centre, or IRC for short. IRCs take an interdisciplinary approach to research and are entitled to award doctorates. The other three campus locations of TUM are Munich, Garching, and Weihenstephan. The Weihenstephan-Triesdorf University of Applied Sciences will continue to act as TUM's cooperation partner in Straubing.

A first in Germany: a master’s in bioeconomy

The new campus will provide space for 1,000 students. A total of ten new degree programs are planned, all of which will focus on biotechnology and sustainability. Three of them will be launched in the 2017/18 winter semester, and the 2018/19 winter semester will see the introduction of both a bachelor's and a master's program in bioeconomy. This kind of bachelor's program will be is a first for Germany. By 2021 approximately 80 new jobs in research and teaching will be created for this endeavour, 17 of which will be professorships.

As part of the expansion plans for the location, a new laboratory and lecture hall building for sustainable chemistry will provide 8,000 m² of space for research laboratories, offices, seminar rooms, working facilities and a divisible lecture hall. The costs for the construction work are estimated at €40.5 million.

Conditions for qualified cooperations

Straubing was founded as a research location for renewable resources in 2001. About one year ago plans to join the umbrella of TUM were made public. The campus will include several faculties and will be allowed to award doctorates to graduate students. The focus thus far was on the namesake renewable resources, but will now be expanded to include topics related to biotechnology and bioeconomy as well. “Straubing is no longer a footnote of several institutions, but rather a university location and as a result will be expanded as such. This clarity will help in attracting excellent professors, students, and employees”, TUM President Wolfgang A. Herrmann said in March this year.

This decision by the State Government put an end to the recurring issue of the identity of the Straubing institution. Moreover, the now finalised law that was prepared by the Ministry of Science, creates clear conditions and leaves room for qualified cooperation.

ml/jmr

Aus alt wird neu

Alten Kaffee in neue Produkte umwandeln – das ist die Idee hinter den Produkten des Berliner Start-ups Kafform. Bisher im Angebot: Kaffee- und Espressotassen, die zu 40% aus recyceltem Kaffeesatz bestehen. Dies entspricht etwa dem Material, das für acht Tassen Espresso benötigt wird. Die weiteren Bestandteile sind Pflanzenfasern und ein Harz aus Biopolymeren.

Den Kaffeesatz bezieht der Jungunternehmer direkt von nahegelegenen Berliner Cafés. Nach Trocknung wird er im Spritzgussverfahren verarbeitet. Die Tassen sind komplett biologisch abbaubar, besonders leicht und können sogar in der Spülmaschine gereinigt werden.

Marktreife

Zwischenzeitlich war die Nachfrage so groß, dass der Onlineverkauf eingestellt werden musste. Die Tassen gibt es jedoch nicht nur online zu kaufen. Einige Läden in Berlin vertreiben die Tassen und auch in Paris, London und Oslo sind sie zu haben.

From old to new

Transforming old coffee into new products - that is the idea behind the products of the Berlin start-up Kafform. On offer: coffee cups and saucers, that consist of 40% recycled coffee grounds. Each cup is made of 60 grams of coffee grounds, which is equivalent to eight cups of coffee. Other ingredients are plant fibers and a resin made of biopolymers.

The coffee grounds are taken directly from nearby cafes. For the manufacturing process an injection molding procedure is used, after drying. The cups are completely biodegradable, particularly light, and can even be cleaned in the dishwasher.

Ready for the market

Meanwhile, the demand was so high that the online sale had to be stopped. But the cups are not only offered online. A few stores in Berlin distribute them and the cups are also available in shops in Paris, London and Oslo.

Seit Jahrtausenden nutzt der Mensch den Boden als Ressource. Doch die intensive Landwirtschaft setzt den Böden durch Schadstoffeintrag, Bodenverdichtung und Artenschwund zu. Erosion und Bodenverarmung sind heute zwei der größten zu meisternden Herausforderungen, um die Ernährung der Menschheit auch zukünftig zu sichern. Ein nachhaltiger Umgang mit der endlichen Ressource Boden ist heute wichtiger denn je. 2015 haben die Vereinten Nationen (UN) das Jahr des Bodens ausgerufen. Die deutsche Bundesregierung unterstützt mit einer Reihe von Fördermaßnahmen zukunftsweisende Projekte. Dieses Dossier informiert über die Lebensgrundlage „Boden" und zeigt Wege für einen nachhaltigen Umgang mit einer empfindlichen Ressource.

The European Commission's Bioeconomy Knowledge Centre (BKC) was launched on 20 July 2017 in Brussels and is to function as a central knowledge hub regarding the topic of bioeconomy. It is an online platform that aims to provide knowledge and help users to identify the knowledge they really need, but also transforms these specific knowledge needs back to the knowledge producers, thereby making knowledge available to EU policymakers and stakeholders. The launch event was co-hosted by the Joint Research Centre (JRC) and the Directorate-General for Research and Innovation (DG RTD) of the European Commission.

Data catalogue and knowledge library

The BKC aims to better support EU and national policy makers and stakeholders with science-based evidence in this field. This online platform will not primarily generate knowledge, but will collect, structure, and make accessible knowledge from a wide range of scientific disciplines and sources on bioeconomy, the sustainable production of renewable biological resources, and their conversion into valuable products. It will do so via a Bioeconomy Data catalogue, that is functioning as a metadata repository that directs users to the web services, where certain datasets that are stored. These data sets might be from the European Commission or the by external stakeholders. In addition, the BKC also provides a Knowledge Library that brings together bioeconomy-related publications by the European Commission, but also from other organisations working on the bioeconomy – classified by keywords, geographical coverage and publication year. Moreover, the BKC also holds the Bioeconomy Report 2016 as well as plenty of informative Bioeconomy Infographics.

Providing scientific evidence on bioeconomy

The BKC was created by the Commission's in-house science service, the Joint Research Centre, in cooperation with Directorate-General for Research and Innovation. Tibor Navracsics, Commissioner for Education, Culture, Youth and Sport, responsible for the Joint Research Centre, said: "The Bioeconomy Knowledge Centre (…) offers policy makers relevant information in a timely manner and a format that is easy to use. It is the fourth Knowledge Centre launched by the Commission in the last two years, and another important step in further strengthening the sound evidence base we need to tackle the societal challenges facing the EU." Carlos Moedas, Commissioner for Research, Science and Innovation, added: "The launch of the Bioeconomy Knowledge Centre marks an important step in bringing the different policy areas of the bioeconomy closer together. In order to face global and geopolitical challenges, a coherent strategy needs an excellent knowledge hub, in particular to address questions cutting across the policy areas of the bioeconomy family." The bioeconomy represents a significant part of the EU economy, with potential for growth through innovation in agriculture, forestry, bioenergy and biomass but also in chemicals, materials, waste management and others. The Bioeconomy Knowledge Centre will support the European Commission in the review of the 2012 Bioeconomy Strategy, taking into account new political and policy developments, such as the COP21 Paris agreement, the United Nations' Sustainable Development Goals and the Circular Economy Package.

jmr

Dass urbanes Grün mehr ist, als nur eine ästhetische Aufwertung der Stadt, haben die rund 700 internationalen Teilnehmer aus 43 Ländern beim Weltkongress für Gebäudegrün (WGIC) in Berlin bewiesen. Ende Juni diskutierten sie drei Tage lang über die aktuellen Entwicklungen und Visionen im Bereich der Dach-, Fassaden- und Innenraumbegrünung. Ein Trend, der angesichts der wachsenden Verdichtung der Städte und den einhergehenden Verlust an grünen Flächen, immer wichtiger wird.

Während der Veranstaltung, die unter Schirmherrschaft der Bundesbauministerin Barbara Hendricks stattfand, informierten über 100 Fachleute in verschiedenen Sessions und Exkursionen über die Möglichkeiten und Chancen begrünter Gebäude im Zusammenhang mit nachhaltigem Bauen, Regenwasserbewirtschaftung oder urbaner Landwirtschaft. Gleichzeitig wurde über städtische Strategien zur Gebäudebegrünung, Pflege und Wartung, sowie zu Kosten-Nutzen-Betrachtungen berichtet. Begleitet wurde der Kongress von einer Fachausstellung, bei der sich 45 Unternehmen und Verbände aus aller Welt mit ihrer Arbeit vorstellen konnten – darunter auch die Organisatoren des Kongresses, die Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e.V. (FBB), das World Green Infrastructure Network (WGIN) und die European Federation Green Roofs and Wall Association (EFB).

Die drei Tage zeigten dabei vor allem eines: begrünte Fassaden und Dächer sind in der Stadt der Zukunft nicht mehr wegzudenken. Denn sie tragen zur Abkühlung, Lärmabsorption und der Verbesserung der Luftqualität bei. Gleichzeitig wirken sie als Schadstofffilter, steigern die Biodiversität und sorgen für mehr Lebensqualität in urbanen Ballungsräumen. Dabei müssten „städtische Räume zukünftig wie Schwämme funktionieren“, sagte Michael Prytula, Professor für ressourcenoptimiertes und klimaangepasstes Bauen an der Fachhochschule Potsdam. So könnten sie auf „starke Niederschlagsschwankungen reagieren und ausreichend innerstädtische Vegetationsflächen als Kühlstrukturen beinhalten“.

Vertikale Gärten für die Stadt

Zu Beginn des ersten Tages präsentierte der Begrünungskünstler Patrick Blanc seine Visionen von „vertikalen Gärten“. Blanc entwickelt weltweit Begrünungskonzepte für den urbanen Raum, bei denen er sich von der Natur inspirieren lässt. So imitiert er z.B. Felsen, Klippen und Wasserfälle und nimmt Wurzelsysteme, Blattfarben und -strukturen, aber auch Früchte und Samen zum Vorbild für die Ausgestaltung seiner sogenannten „living walls“. Während seines Vortrages betonte er, dass es besonders darauf ankomme, die richtigen Pflanzenarten für die jeweiligen Projekte auszuwählen. Sein Ziel: die vertikalen Gärten über viele Jahre hinweg in der Stadt zu erhalten.

Ein Vorzeigeprojekt aus Deutschland stellte das Wiener Landschaftsarchitektenduo Professor Maria Auböck und János Kárász vor: das Pschorr-Haus in der Münchner Innenstadt. So eröffnet sich hinter einer Glasfassade im oberen eine grüne Landschaft im Innenhof, die vom Erdgeschoss bis hin zum Dachgarten reicht. Innovative Begrünung an den Innenfassaden, exotische Pflanzen wie japanischer Ahorn, ein dreistöckiges Gewächshaus und eine intelligente Lösung zwischen Begrünung und Sonnenkollektoren schaffen eine neuartige, grüne Atmosphäre im städtischen Innenraum.

Umweltschützer warnen seit Langem vor den Folgen des Einsatzes von Pestiziden für die Artenvielfalt. Wie dramatisch die Situation ist, zeigte kürzlich der Agrarreport des Bundesamtes für Naturschutz. Auch ökologisch bewirtschaftete Äcker haben mitunter darunter zu leiden, weil die Chemikalien vom Wind weitergetragen wird. Wie Pestizide auf Insekten wirken, die zufällig damit in Kontakt kommen, war bisher weitestgehend unklar. Forscher der Universität Bielefeld liefern nun den wissenschaftlichen Beweis dafür, dass schon winzige Mengen des Pflanzenschutzmittels ausreichen, um Insekten langfristig zu schaden.

Fortpflanzung bei Insekten gefährdet

Die Forscher hatten dafür die Wirkung des am häufigsten eingesetzten Pestizids - einem Pyrethroid- an Meerrettichblattkäfern (Phaedon cochleariae Fabricius) untersucht. Wie das Team im Fachjournal „Environmental Pollution“ berichtet, produzierten diese Blattkäfer schon bei dem winzigsten Kontakt mit Pestiziden weniger Nachkommen. Der Grund: Die Blattkäfer erkennen mögliche Paarungspartner an ihren chemischen Reizen. Dabei handelt es sich um Kohlenwasserstoffgemische, die sich auf dem Panzer der Käfers befinden und einen markanten Erkennungsduft verbreiten. Dieses chemische Erkennungsmerkmal kann durch Pestizide beeinflusst werden und so die Kommunikation unter den Insekten stören.

Duftmarke als Erkennungsmerkmal verändert sich

„Wir konnten erstmals zeigen, dass sich diese chemische Signatur auf der Körperoberfläche durch den Kontakt mit dem Pestizid verändert. Die Folge ist, dass Käfer für die Fortpflanzung geeignete Paarungspartner möglicherweise nicht erkennen. Allein dadurch kann schon die Zahl der Nachkommen sinken“, erklärt Thorben Müller. Auch kann ein Pestizid-Kontakt der Eltern negative Auswirkungen auf die Nachfolgegeneration haben, selbst wenn diese nicht direkt mit dem Mittel in Berührung gekommen sind. Die Studie zeigte, dass die Nachkommen von Käfern, die pestizidbelastete Blätter gefressen hatten, sich langsamer entwickelten als ihre Artgenossen, die unbehandelte Blätter bekamen. Aber nicht nur das: „Weibliche Blattkäfer, deren Eltern mit der Chemikalie in Kontakt kamen, bilden unterschiedlich lange Antennen aus. Diese Missbildung kann die Wahl des Partners und des Eiablageplatzes beeinträchtigen“, erklärt Müller.

Studie auf Bienen übertragbar

Die Bielefelder Biologen sind überzeugt, dass sich die Ergebnisse ihrer Studie auch auf Bienen und Wespen übertragen lassen. Ein zufälliger Kontakt mit Pestiziden könnte auch ihre Partnerwahl beeinflussen und so zu einem Rückgang der Nachkommen führen, wie Caroline Müller, Leiterin des Lehrstuhls Chemische Ökologie an der Universität Bielefeld erklärt. Ihre Empfehlung daher: „Pflanzenschutzmittel sollten erst dann zugelassen werden, wenn feststeht, dass sie der Entwicklung und Fortpflanzung von Nicht-Zielorganismen langfristig nicht schaden.“

bb

Im Obst- und Weinanbau fallen jährlich große Mengen Schnittholz an. Bisher wurde die kostbare Biomasse nur wenig genutzt, weil weder das Bewusstsein noch die geeignete Technik vorhanden war. Diese Hürden abzubauen, war Aufgabe von Sonja Germer und ihren früheren Kollegen vom Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim. Im EU-Projekt "EuroPruning“ entwickelte das Team neue Geräte und Logistik-Werkzeuge, um die energetische Nutzung von Schnittholz im Obst-und Weinanbau attraktiver zu machen.

Überschwemmungen, Dürre, Frost und Hagel machen Landwirten hierzulande das Leben zunehmend schwer. Noch sind die Folgen moderat. Handelsbeziehungen über die Landesgrenzen hinweg können bestehende Ertragslücken notfalls schließen, staatliche Förderungen helfen Landwirten, finanzielle Defizite zu überbrücken. Doch können die Folgen des Klimawandels auch in Zukunft gemeistert werden? Was passiert, wenn das internationale Klimaziel, die Erderwärmung auf unter zwei Grad, verglichen mit der vorindustriellen Periode, zu begrenzen, nicht erfüllt wird? Was passiert, wenn nationale statt globale Interessen zukünftig die Politik der Länder dominieren? 

Solche und ähnliche Fragestellungen haben Wissenschaftler am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) im Projekt „MACSUR“ untersucht. Es ist ein Teilprojekt der europäischen Forschungsprogramminitiative für Landwirtschaft, Ernährungssicherheit und Klimawandel (FACCE-JPI). Dafür nutzen die Forscher verschiedene Simulationsmodelle, die beispielsweise das Pflanzenwachstum oder die Entwicklung der Agrarmärkte aufzeigen können. Das Vorhaben wurde von 2012 bis 2015 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit knapp 331.000 Euro gefördert. Die im Juni dieses Jahres beendete zweite Förderphase wurde mit weiteren 79.000 Euro unterstützt.

Folgen des Klimawandels für die Landwirtschaft

Im Fokus von „MACSUR“ standen die Auswirkungen des Klimawandels auf Landwirtschaft und Nahrungsmittelversorgung in Europa. Gleichzeitig wurden die klimabedingten Folgen in Ländern wie Afrika und Asien simuliert und deren Auswirkungen für Europa ermittelt. Ziel des Projektes war es, die Folgen des Klimawandels insbesondere für Pflanzen, Tiere und Agrarmärkte aufzuzeigen und damit anderen Teilprojekten Zukunftsszenarien zuzuarbeiten.

„Wir haben basierend auf Modellvergleichen robustere Erkenntnisse gewonnen, wie sich der Klimawandel auf die Landwirtschaft in Europa auswirken wird und erste Auswirkungen auf landwirtschaftliche Erträge und Markteffekte zeigen können“, resümiert Projektleiter Hermann Lotze-Campen. Dafür hatte sein Potsdamer Team Computermodelle am Großrechner mit Daten zu Temperatur- und Niederschlagsänderungen oder Produktionskosten und Erntemengen von Kulturpflanzen wie Weizen, Mais oder Soja gefüttert, die externe Arbeitsgruppen oder Institutionen wie die Welternährungsorganisation FAO bereitstellten.

Einfluss auf Erträge und Marktpreise

Mithilfe der Daten wurden dann zwei Szenarien durchgespielt. Zum einen wurden die Auswirkungen von Temperatur, Niederschlag aber auch Strahlung auf Agrarerträge und Märkte modelliert. „So konnten wir sehen, wie sich die Erträge der Kulturpflanzen ändern und welche Auswirkungen das auf die Gesamtproduktion oder die Marktpreise hat“, so Lotze-Campen.

Die Diagramme zeigen, wie sich beispielsweise die Erträge in Spanien, Finnland oder Deutschland verändern würden, wenn die Temperaturen im Durchschnitt um nur 1 bis 4 Grad steigen. „Eine zunehmende globale Erwärmung würde sich negativ auf die Erträge auswirken. Das wurde vor allem beim Mais deutlich“, berichtet Lotze-Campen. Beim Niederschlag zeigte sich ein ähnlicher Ertragseffekt, wobei in trockenen Regionen wie Spanien noch weniger Regen wesentlich stärker auf den Ertrag wirken würde, als im kühleren Finnland, das noch Wasserreserven hätte.

Gesellschaftliche Veränderungen aufgezeigt

Das zweite Szenario zeigt hingegen, welche gesellschaftlichen Veränderungen der Klimawandel mit sich bringen könnte. Hier wurde beispielsweise sichtbar, welche Auswirkungen die klimabedingten Ertragsänderungen konkret auf arme Bevölkerungsschichten in Afrika oder Südasien hätten und wie viele Menschen dort zusätzlich von Unterernährung und Hunger bedroht wären. „Die Wirkungen sind unterschiedlich. Wenn wir eine gute Wirtschaftsentwicklung auch in den ärmeren Ländern annehmen, sind weniger Menschen von Armut und Unterernährung betroffen, als wenn die Wirtschaftsentwicklung langsamer vonstattengeht“, betont Lotze-Campen.

Nationale Interessen fördern Armut

Auch eine Ausrichtung der Länder auf nationale Interessen würden Armut und Unterernährung fördern, wie eine weitere Simulation zeigt. Die Botschaft ist auch hier klar: „Wenn sich einzelne Länder abschotten, keinen Handel zulassen, dann sind die Auswirkungen des Klimawandels auf die Agrarpreise deutlich stärker, weil es weniger Möglichkeiten zum Ausgleich gibt.“

Entscheidungshilfe für die Politik

Die Zukunftsprojektionen der Potsdamer Forscher können Politiker weltweit in ihren Entscheidungen unterstützen. So fließen die Daten und Publikationen beispielsweise in Weltbankberichte ein oder werden dem Weltklimarat zur Synthese vorgelegt. „Mit diesen Modellen kann man zeigen, in welchen Regionen der Klimawandel möglicherweise stärkere oder weniger starke Effekte auf die landwirtschaftliche Produktivität haben wird“, so Lotze-Campen. Aber auch Züchtern, Landwirten und anderen Unternehmern im Ernährungssektor könnten die Erkenntnisse ein guter Ratgeber sein.

Die Szenarien zeigen Lotze-Campen zufolge nicht nur, wie wichtig Pflanzenzüchtung und die Entwicklung neuer robuster Sorten sind. Auch effizientere Bewässerungssysteme, die an zunehmende Wasserknappheit in manchen Regionen angepasst sind, könnten die Folgen des Klimawandels für die Landwirtschaft begrenzen. Die wichtigste Botschaft aber ist: „Die Märkte müssen funktionieren. Es dürfen nicht so viele Handelsbarrieren aufgebaut werden. Denn im Zuge des Klimawandels ist mit mehr und häufigeren regionalen Ernteausfällen zu rechnen, und diese können nicht nur mit Technik ausgeglichen werden“, betont Lotze-Campen.

Folgen von Extremwetter simulieren

Als Nächstes wollen die Potsdamer Klimafolgenforscher ihre Simulationen hinsichtlich der sozioökonomischen Entwicklung weiter auf Europa ausdehnen und intensiver extreme Temperatur- und Niederschlagsereignisse sowie deren Folgen analysieren.

Autorin: Beatrix Boldt

Floods, drought, frost and hail are making the lives of farmers increasingly difficult. Until now, the consequences remain moderate. If necessary, trading relationships across national borders can compensate for gaps in crop yields, and government support can help farmers to bridge any financial shortfalls. But will it be possible to master the consequences of climate change in the future as well? What will happen if we fail to meet the international climate target of restricting global warming to under two degrees compared to the pre-industrial period? What happens if the politics of individual countries are dominated by national instead of global interests? 

These and related questions are being addressed by the scientists in the ‘MACSUR’ project at the Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK). MACSUR is a subproject of the European Joint Programming Initiative on Agriculture, Food Security and Climate Change (FACCE-JPI). Thereby, researchers are using a range of simulation models to depict future scenarios such as plant growth or the development of agricultural markets. From 2012 to 2015, the initiative was funded with a total of €331,000 by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF). The second funding phase, which totalled €79,000, ended in June of this year.

The impacts of climate change on agriculture

The MACSUR project focused on the effects of climate change on agriculture and food supply in Europe. Climate-induced effects in countries such as Africa and Asia were also simulated, with a corresponding examination of the ramifications for Europe. Throughout, the aim of the project was to highlight the consequences of climate change in particular for plants, animals and farms, and thus lay the groundwork for other subprojects encompassing other future scenarios.

“On the basis of these model comparisons, we have gained more robust insights into the impacts of climate change on European agriculture, and can describe the initial repercussions on agricultural yields and market effects,” summarised project manager Hermann Lotze-Campen. To achieve this, the Potsdam-based team fed computer models with data on changes in temperature and precipitation, as well as production costs and yield size quantities for crops including wheat, corn and soya. These data were provided by external working groups or institutions such as the Food and Agriculture Organisation (FAO).

Impacts on yields and market prices

Two scenarios were then run through on the basis of these data. Firstly, a modelling of the effects of temperature, precipitation, and radiation on agricultural yields and markets. “This enabled us to see how yields for crop plants are likely to change, and the subsequent repercussions on overall production or market prices,” says Lotze-Campen.

For example, the figures show how yields in Spain, Finland and Germany would change for an average temperature rise of only 1 to 4 degrees. “Increasing global warming would have a negative impact on yields. This applies in particular for maize,” reports Lotze-Campen. A similar yield effect could be observed in the case of precipitation, with dry regions such as Spain experiencing far greater negative impacts than cooler Finland, for example, which has other reserves of water.

Depicting societal changes

The second scenario examined the possible societal changes brought about by climate change. These investigations included the effects of climate-induced changes in income for poorer population groups in Africa or South Asia, and the additional numbers of people that would subsequently face the threat of malnutrition and hunger. “The impacts are varying. If we assume good economic development also in the poorer countries, fewer people will be affected by poverty and malnutrition than if economic development is slower,” emphasises Lotze-Campen.

Purely national interests a driver of poverty

A further simulation indicates that a tendency to focus on purely national interests can be a driver of poverty and malnutrition. Also here, the message is clear: “If individual countries cut themselves off or hinder trade, then the effects of climate change on agricultural prices are far stronger, as there are fewer means of compensating for changes.”

Decision guidance for policy makers

The future projections from the researchers in Potsdam are set to support politicians around the world in their decision-making processes. Data and publications can be incorporated into World Bank reports, for example, or submitted for consideration by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). “These models help us to see which regions will experience stronger or lesser effects on agricultural productivity as a consequence of climate change,” says Lotze-Campen. They can also serve as useful guidance for breeders, farmers and other stakeholders in the food industry.

According to Lotze-Campen, the scenarios demonstrate not only the significance of plant cultivation and the development of new and more robust varieties, but also the importance in some regions of more efficient irrigation systems that are adapted to increasing water scarcity and which could help curb the impacts of climate change on agriculture. The key message: “Markets have to be able to function. We cannot afford to erect additional barriers to trade. As climate change progresses, we can expect ever more frequent crop failures on a regional level, and these cannot be combated with technology alone,” emphasises Lotze-Campen.

Simulating the consequences of extreme weather

The Potsdam-based climate researchers are now planning to expand their simulations to include socioeconomic developments further across Europe, and to analyse even more extreme temperature and rainfall events, as well as their consequences.

Author: bb

Satellitendaten spielen schon heute eine wichtige Rolle in der Landwirtschaft. Sie helfen beispielsweise mit Wetterdaten und Informationen zu Bodenfeuchte und -beschaffenheit das Pflanzenwachstum und den Einsatz von Düngemitteln zu optimieren. Satellitendaten sind auch eine technische Voraussetzung für die sogenannte Präzisionslandwirtschaft („Precision farming“), bei dem präzise der Wasser-, Dünger-, und Pflanzenschutzmittelbedarf ermittelt wird und anschließend einzelne Pflanzen bedarfsgerecht versorgt werden. So können Kosten für Betriebsmittel gesenkt und gleichzeitig der Ertrag gesteigert und die Umwelt geschont werden. Damit sind Satellitendaten eine wichtige Voraussetzung zur nachhaltigen Effizienzsteigerung in der Landwirtschaft.

Fernerkundungsdaten für die Landwirtschaft

An der Universität Würzburg werden mit dem Forschungsvorhaben GLAM.DE unter Leitung von Christopher Conrad, Professor am Lehrstuhl für Fernerkundung, innovative Verfahren zur Bestimmung von Pflanzenwachstum, Biomasse und Bodenfeuchte anhand von Satellitendaten entwickelt. Das Bundeswirtschaftsministerium unterstützt das Vorhaben mit einer Fördersumme von 400.000 Euro.

Datenerhebung und Datenvalidierung

Östlich der Kleinstatt Demmin in Mecklenburg-Vorpommern verfügt Deutschland über ein 30.000 Hektar großes Umweltmessnetz. Hier werden im Projekt DEMMIN am Boden Daten gesammelt, um die Messmethoden auf Basis von Satellitendaten weiterzuentwickeln. „DEMMIN liefert uns einen Datenschatz, der es erlaubt, kontinuierlich das Monitoring von Agrarräumen mit Satellitendaten zu verbessern“, erklärt Eric Borg vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Mitinitiator der Anlage war. Wesentliche Elemente dabei seien die Sicherstellung von Standards und der Datenqualität, so Daniel Spengler vom GeoForschungsZentrum (GFZ), das 2011 ergänzende Messinstrumente für DEMMIN geliefert hat.

Einbindung in internationales Projekt

Als erster Meilenstein des Forschungsvorhabens konnte der deutsche Bodenmess- und Validationsort DEMMIN inzwischen der internationalen Initiative JECAM (Joint Experiment of Crop Assessment and Monitoring) angeschlossen werden. „Die Anbindung an JECAM verschafft uns Zugang zu vielen weiteren Messdaten, die an anderen Standorten der Erde erhoben werden“, so Conrad. Das biete optimale Voraussetzungen, um neue Verfahren zur Bestimmung von Pflanzenwachstum, Biomasse und Bodenfeuchte aus Satellitendaten zu entwickeln und diese dann weltweit in verschiedenen Agrarregionen zu überprüfen.

bp

Das zeigen die Verkaufszahlen der entsprechenden Produkte. Die Gesellschaft für Konsumforschung (GfK) analysierte den GfK-Haushaltspanel (Abverkaufszahlen direkt am Verkaufspunkt ) sowie den GfK-Consumerscan (Einkäufe von 30.000 Haushalten und 40.000 Einzelpersonen ) für die Jahre 2012 bis 2016.

Bio ist bereits seit vielen Jahren ein stabiler Trend. Der Umsatz mit ökologischen Erzeugnissen stieg seit 2012 jährlich um durchschnittlich sechs Prozent auf 6 Mrd. Euro. Neuere Trends zeigen einen deutlich steileren Anstieg. So  kletterten zum Beispiel die Einnahmen mit proteinreichen Nahrungsmitteln wie Eiweißbrot und Eiweißriegeln in den vergangenen Jahren jährlich um 77 Prozent auf fast 150 Mio. Euro. Der Umsatz mit Fleischersatzprodukten für die vegane und vegetarische Ernährung stieg um durchschnittlich 20 Prozent auf 375 Mio. Euro. Aber auch klassische nordamerikanische Barbecue-Gerichte sind gefragt. Die Umsätze mit Produkten wie „Pulled Pork“ und „Pulled Beef“ erhöhten sich um jährlich 15 Prozent auf 118 Millionen Euro.

Convenience-Produkte wie verzehrfertiges Obst oder vorbereitete Salate kommen auf ein Plus von durchschnittlich sechs Prozent und einen Umsatz von mehr als 2 Mrd. Euro. Für sogenanntes gesundheitsförderndes Superfood (Chia-Samen, Matcha, Moringa  u.a.) werden in Deutschland fast 670 Mio. Euro ausgegeben. Der Markt wächst jährlich um durchschnittlich 12 Prozent.

Auch wird nicht einfach nur Wasser getrunken. Jährlich 1,8 Mrd. Euro (plus 11 Prozent) lassen sich die Deutschen Kokoswasser, Energy-Drinks oder spezielle Mixgetränke kosten.

Braunalgen aus der Ostsee gelten schon lange als gesundheitsfördernd, denn sie enthalten viele bioaktive Inhaltsstoffe wie die Fucoidane. Genau deren Einsatzmöglichkeiten in Medizin und Kosmetik stehen jetzt im Fokus des grenzüberschreitenden Projekts „FucoSan – Gesundheit aus dem Meer“. Das deutsch-dänische Projekt wird von der Europäischen Union im Rahmen des Interreg-Programms mit einer Gesamtsumme von 2,2 Mio. Euro bis Februar 2020 gefördert und steht unter der Leitung von Alexa Klettner, Laborleiterin in der Klinik für Ophthalmologie des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, sowie der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Neben zahlreichen akademischen Projektpartnern aus Kiel und Dänemark unterstützten auch Unternehmen das Projekt. Dazu zählen oceanBASIS, ein Unternehmen, das sich auf Marine Biotechnologie spezialisiert und eine eigene Naturkosmetikmarke vermarktet, sowie die Kieler Firma Coastal Research & Management (CRM), die für Bereitstellung und Kultivierung der Algen verantwortlich ist.

Wirkung von Fucoidan durch Zufall entdeckt

Durch Zufall haben Klettner und Kollegen entdeckt, dass Fucoidan ein hilfreicher Wirkstoff bei der Behandlung der altersabhängigen Makuladegeneration (AMD) ist – einer weit verbreiteten Augenerkrankung, und eine der Hauptursachen für Erblindung in Deutschland. Basierend darauf will sie nun weitere medizinische und kosmetische Einsatzgebiete für Fucoidane erkunden: „Die Idee zu diesem Projekt kamen Sabine Fuchs aus der Klinik für Unfallchirugie und Orthopädie und mir, nachdem wir in einer Kooperation einige für medizinische Anwendungen interessante Ergebnisse zu Fucoidanen herausgefunden hatten und diese Eigenschaften genauer unter die Lupe nehmen wollten. Zusammen mit Levent Piker von CRM und Susanne Alban vom Pharmazeutischen Institut der CAU haben wir dann dieses Projekt initiiert“, so Klettner.

Nutzung für Medizin und Kosmetik

Ziel ist es, aus Braunalgen gewonnene Fucoidane und deren Eigenschaften für eine zukünftige Nutzung in der Medizin und Kosmetik zu untersuchen. Hierzu wird im deutsch-dänischen Projektteam unter anderem eine Datenbank etabliert, die eine Vielzahl der aktiven Inhaltsstoffe aus Braunalgen und deren Eigenschaften enthalten soll. Auf dieser Basis wollen die Wissenschaftler aussichtsreiche Inhaltsstoffe auswählen und auf ihre Anwendbarkeit in verschiedenen Bereichen prüfen. Nach der Förderperiode soll eine kommerzielle Nutzung der Erkenntnisse ermöglicht werden.

Algenherkunft führt zu unterschiedlichen Produkten

„Da Fucoidane aus Algen gewonnen werden, können sich die Eigenschaften und Wirkungen unterscheiden, je nachdem, um welche Algenart es sich handelt und wo diese gewachsen ist“, erklärt Klettner. „Daher werden wir verschiedene Algen aus unterschiedlichen Regionen, die zu verschiedenen Zeiten geerntet wurden, untersuchen und charakterisieren – sowohl chemisch als auch biologisch. So können wir später für viele verschiedene Anwendungsgebiete die geeigneten Inhaltsstoffe passgenau identifizieren.“ Die Wirkungen der Fucoidane seien sehr breit gefächert und reichten von antioxidativen Eigenschaften über die Fähigkeit, in die Gefäßbildung einzugreifen, bis zur Möglichkeit, das Immunsystem zu beeinflussen.
Daher werden auch mögliche Verwendung von Fucoidanen für das Tissue Engineering sowie Mechanismen der Knochenheilung für die Regenerative Medizin erforscht. In der Kosmetik könnten die neuen biologischen Inhaltsstoffe mit ihrer antioxidativen Wirkung angewendet werden, um beispielsweise der Hautalterung entgegenzuwirken. 

jmr