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Bauschäume zum Montieren, Füllen oder Abdichten bestehen meist aus Polyurethan, das in der Regel aus erdölbasierten Stoffen hergestellt wird. Eine nachhaltige Alternative ist Bauschaum aus Holz. Am Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI wurden Bauschäume entwickelt, die zu 100% aus dem nachwachsenden Rohstoff bestehen. Die holzeigenen Bindungskräfte machen den Einsatz synthetischer Klebstoffe überflüssig. Auch wegen seiner wärme- und schallisolierenden Eigenschaften ist Holzschaum besonders umweltfreundlich. 

Holzschaum mit Metallschwamm kombiniert

Um das Einsatzspektrum der Holzschäume zu erweitern, haben sich Werkstoffforscher um Frauke Bunzel für einen neuartigen Materialmix entschieden. Gemeinsam mit Fraunhofer-Forschern vom Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM entwickelte das Braunschweiger Team einen neuartigen Hybridwerkstoff, der Holzschaum und Metallschwamm kombiniert. Im Projekt „HoMe-Schaum“ untersuchten sie, ob die verschiedenen Materialen zusammenpassen. 

Hybridwerkstoff mit höherer Funktionalität 

Das Ergebnis: Der neuartige Materialmix harmoniert perfekt und zeichnet sich durch eine höhere Funktionalität aus. Neben sehr guter Dämmeigenschaften weist der neuartige leichte Werkstoff eine höhere Biegefestigkeit auf, die durch die Verstärkung des Holzschaumes mittels des Metallskeletts erreicht wurde. „Damit bietet sich der HoMe-Schaum als Kernwerkstoff in Sandwichkonstruktionen oder aber als selbsttragendes Leichtbau-Halbzeug an“, erklärt Frauke Bunzel vom Fraunhofer WKI. Darüber hinaus könnte der Werkstoff für versteifende und akustisch dämmende Bauteile wie etwa in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Durch das Einbringen des Metallschwammes ist das neue Hybridmaterial zudem elektrisch leitfähig.

Herstellungsprozess straffen

Derzeit arbeiten die Forscher daran, den Prozess der Holzschaumherstellung zu straffen und den Holzschaum einfacher und schneller in den Metallschwamm zu bringen. Bisher wird das Metallskelett noch mittels Klopftechnik mit Holzschaum gefüllt. 

bb

Für die überlebenswichtige Photosynthese benötigen Pflanzen Chlorophyll – je mehr von dem grünen Farbstoff vorhanden ist, desto besser funktioniert auch die Sauerstoffherstellung. Um Chlorophyll zu bilden, benötigen die Pflanzen allerdings Eisen, das häufig nur in schwerlöslicher Form im Boden vorliegt. Pflanzenforscher um Christian Hertweck vom Jenaer Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI) fanden im Genom des Bakteriums Paraburkholderia graminis nun Hinweise auf ein neuartiges Eisenaufnahmesystem.

Gramibactin bindet Eisen auf neue Weise

Wie die Wissenschaftler im Fachjournal „Nature Chemical Biology“ berichten, handelt es sich dabei um ein neues Siderophor, einen Eisenträger. Dieses Molekül wird von Bakterien gebildet, die im Wurzelbereich von Mais und Weizen leben. Da diese Erzeugerbakterien vor allem mit den Wurzeln von Süßgräsern – den Gramineen – vergesellschaftet sind, haben die Forscher es Gramibactin genannt. Es bindet das schwerlösliche Eisen aus der Umgebung und bringt es in den bakteriellen Stoffwechsel ein. Dadurch können Nutzpflanzen mehr Eisen aufnehmen und infolgedessen auch mehr Chlorophyll bilden. Das Überraschende: Gramibactin bindet Eisen auf eine bisher unbekannte Art. „Es ist immer wieder faszinierend zu sehen, wie vielfältig chemische Probleme in der Natur gelöst werden“, sagt Hertweck. „Wir hoffen, dass unsere Erkenntnisse einen Beitrag dazu leisten, die Fitness und Gesundheit dieser wichtigen Kulturpflanzen auf natürlichem Weg zu steigern.“

Die Forscher fanden heraus, dass das ringförmige Molekül zur Substanzfamilie der Lipodepsipeptide gehört. Die Untersuchungen ergaben auch, dass Gramibactin die Eisen(III)-Ionen mit einer sehr hohen Bindekraft fixiert. Als Bindungspartner dienen zwei ungewöhnliche N-Nitrosohydroxylamin-Gruppierungen, die aus der Ringstruktur herausragen und bislang noch nicht in natürlichen Eisentransportern beobachtet wurden. Somit ist Gramibactin der erste Vertreter einer neuen Klasse von Siderophoren.

Bis zu 50% mehr Chlorophyll durch Gramibactin

Die Jenaer Forscher konnten beweisen, dass Pflanzen von der Eisenbindung durch Gramibactin deutlich profitieren. Maßgebend hierfür war die Bildung von Chlorophyll. Das Ergebnis: Die Maispflanzen bildeten bis zu 50% mehr Chlorophyll, wenn die Nährlösung den Gramibactin-Eisen-Komplex enthielt.

Mehr Chlorophyll und mehr Photosynthese bedeuten auch besseres Wachstum und höhere Erträge der Pflanzen. Die deutliche Zunahme an Chlorophyll durch die Eisenbereitstellung der Gramibactin-Bakterien verdeutlicht, wie wichtig ein ausbalanciertes und natürliches Wurzelmikrobiom für Pflanzenwachstum und hohe Erträge ist.  

jmr

Not only humans rely on photosynthesis by plants for the coveted oxygen. For plants themselves photosynthesis is an essential metabolic pathway. And for it to work well, they require chlorophyll – the green “blood” of plants. However, in order to produce enough chlorophyll, plants require iron, which in turn is often hardly soluble from the soil. Now, plant researchers from the Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology – Hans-Knöll-Institut (HKI) in Jena found evidence for a new kind of iron transporter in the genome of the bacterium paraburkholderia graminis.

Gramibactin binds iron via novel mechanism

The researchers report in the journal “Nature Chemical Biology” that they discovered a new siderophore ("iron carrier"). The molecule is produced by bacteria that live in the root area of maize and wheat. Since the bacteria that produce it are associated with the roots of sweet grasses – the Gramineae – the researchers named it gramibactin. It binds to iron from the environment that is otherwise mostly insoluble in water and introduces it into the bacterial metabolism. The grain plants benefit from this because they can absorb the iron that is mobilised by the bacteria and form more chlorophyll. Surprisingly, gramibactin binds iron in a way not previously observed in nature. "It is always fascinating to see the different ways in which chemical problems are solved in nature", says Hertweck. "We hope that our findings will contribute to improving the fitness and health of these important crops in a natural way.”

According to the researchers, the ring-shaped molecule belongs to the family of lipodepsipeptides. Moreover, it appears as if Gramibactin fixes iron (III) ions with a very high affinity through two unusual N-nitrosohydroxylamine groups that protrude from the ring structure. This has not previously been observed in natural iron transporter molecules and therefore makes gramibactin the first representative of an entirely new class of siderophores.

50% more chlorophyll due to gramibactin

To test whether gramibactin can actually improve the iron supply of plants, the researchers used the production of chlorophyll as a read-out. Chlorophyll is the green pigment that is required for photosynthesis and it can only be synthesized if sufficient iron is present. The team was able to demonstrate that corn plants produced up to 50% more chlorophyll in the presence of the gramibactin-iron complex.

These results show that iron provided through bacterial activities can have a beneficial effect on plant growth. Thus, a balanced and natural colonisation of the plant root area with microorganisms – the so-called root microbiome – is an essential factor for plant growth and therefore high crop yields.

jmr

Pflanzen holen sich ihre benötigten Nährstoffe aus dem Boden und nehmen sie über ihre Wurzeln auf. Doch viele Nährstoffe sind schwer löslich und können nicht ohne weiteres in ausreichenden Mengen aufgenommen werden. Deswegen gehen viele Pflanzen Symbiosen mit Pilzen ein, die bei der Nährstoffaufnahme helfen. Tatsächlich leben über 70% der höheren Pflanzen in Symbiose mit den sogenannten arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen, die vermutlich mehr als 400 Millionen Jahre alt sind. Die Pilze besiedeln die Wurzeln der Pflanzen, dadurch können diese beispielsweise Phosphat besser aufnehmen – ein wichtiger, aber knapper Nährstoff. Zusätzlich schützen die Mykorrhiza-Pilze die Pflanzen gegen biotische und abiotische Stressfaktoren, wie Schädlingsbefall, Krankheitserreger und Trockenheit.

Mykorrhiza-spezifische Veränderungen in Blättern sichtbar

Ob der Pilz vorhanden ist und Pflanzen in Symbiose mit ihm leben, konnte bisher aber nur durch das Ausgraben der Wurzeln festgestellt werden. Dabei wurde jedoch meist die Pflanze zerstört. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben nun erstmals in den Blättern der Tabakart Nicotiana attenuata Substanzen identifiziert, die eine Besiedelung mit den Mykorrhiza-Pilzen anzeigen. Wie die Pflanzenforscher im Fachjournal „eLIFE“ berichten, haben sie für ihre Untersuchungen die Inhaltsstoffe aus den Blättern mit einem hoch empfindlichen Verfahren analysiert und mit denen aus Pflanzen verglichen, die nicht in Symbiose mit Mykorrhiza-Pilzen leben. „Durch gezielte, hochempfindliche Massenspektrometrie haben wir Mykorrhiza-spezifische Veränderungen auch in oberirdischen Teilen von Pflanzen entdeckt", beschreibt Ming Wang, Erstautor der Studie, die Ergebnisse.

Diese Mykorrhiza-spezifischen Veränderungen, die sogenannten Blumenol-C-Derivate, sind schon länger ein eindeutiger Marker für die Besiedelung mit dem Pilz. Bisher konnten sie allerdings nur in den Wurzeln nachgewiesen werden. „Die Blumenole werden höchstwahrscheinlich lokal in der Wurzel produziert und anschließend zu anderen Pflanzenteilen transportiert", erklärt Martin Schäfer, Mitautor der Studie, die Resultate.

Plants get their nutrients from the ground via their root network. However, many nutrients are nearly insoluble or very rare. Therefore, many plants live in symbiosis with root fungi that facilitate the plants’ nutrient uptake and help them thrive under extreme conditions. In fact, more than 70% of higher plants establish an association with these fungi, so-called mycorrhiza, which are believed to be more than 400 million years old. The mutualistic association allows the plant to better absorb nutrients, such as phosphate – an especially important but rare nutrient. Moreover, the symbiosis makes the plants more tolerant regarding biotic and abiotic stresses, such as insect attacks, pathogens and drought.  

Mycorrhiza colonization metabolites identified in leaves

Thus, many farmers and plant breeders welcome the symbiosis. Yet, thus far, the presence of the fungi could only be detected by excavating the plant roots, which often destroys the plant. Now, researchers at the Max Planck Institute for Chemical Ecology in Jena, Germany, identified substances that accumulate in the leaves when arbuscular mycorrhizal fungi successfully colonize plant roots. The researchers describe their findings in the journal “eLIFE“: It has been known for a while that so-called blumenol C derivates are produced in the roots exclusively after colonization with the mutualistic fungi. However, until now, all attempts to find a reliable and specific leaf marker have failed. For their studies, the researchers analyzed the leaf substances with a highly sensitive technique and compared them to leaf compounds from plants without the fungal symbiosis. “Through targeted and highly sensitive mass spectrometry, we were able to find mycorrhizal-specific changes also in above-ground parts of the plants,” Ming Wang from the Jena Max Planck Institute and first author of the study describes the findings. “The blumenols are most likely produced in the roots and then transported to other parts of the plants,” adds Martin Schäfer, co-author of the study.

Kosmetik- und Textilindustrie, aber auch Medizinprodukte-Hersteller nutzen bereits die Seiden-Biopolymere von AMSilk. Mit dem europäischen Flugzeughersteller Airbus konnte das Biotechnologie-Unternehmen aus Martinsried nun einen weiteren Großkunden für seine künstlich erzeugten Spinnenseiden-Fasern gewinnen. Beide Unternehmen haben soeben ihre Partnerschaft mit einem Kooperationsvertrag besiegelt und damit eine neue Ära in der Luft-und Raumfahrttechnik eingeläutet. „Wir bei AMSilk haben uns zum Ziel gesetzt, Materialien zu produzieren, die sowohl leistungsstark als auch nachhaltig sind. Die derzeitige Partnerschaft mit Airbus ist eine Chance, einen neuen, stärkeren und nachhaltigeren Kurs für die gesamte Luft- und Raumfahrtindustrie zu setzen“, sagt Jens Klein, CEO von AMSilk.

Neuer Verbundwerkstoff mit Biosteel-Fasern

Ziel des Bündnisses ist es, auf Basis der von AMSilk hergestellten Faser namens Biosteel einen neuen Verbundwerkstoff zu entwickeln, der Flugzeuge leichter macht, wodurch diese weniger Treibstoff benötigen. Im Rahmen der Zusammenarbeit sollen daher die Möglichkeiten der neuartigen Faser hinsichtlich eines neuen Designs und der Konstruktion von Flugzeugen ausgelotet werden.

Flugzeuge leichter und sparsamer machen

Die Kooperation läuft zunächst bis Ende 2019. Dann soll bereits ein Prototyp des neuen Verbundwerkstoffes präsentiert werden. Das mit der Biosteel-Fasertechnologie von AMSilk hergestellte Material könnte eine Alternative zu den Carbonfaser-Verbundwerkstoffen sein, welche immer öfter zum Bau von Rumpf und Flügeln bei Flugzeugen eingesetzt werden, um Gewicht zu reduzieren.

Die Biosteel-Faser ist für den Leichtbau bestens geeignet. Sie ist flexibel, extrem belastbar und könnte wiederholten Stößen problemlos standhalten. Damit würden sich auch Reparaturzeiten reduzieren, sodass Flugzeuge schneller wieder abheben können.

bb 

Synthetic silk biopolymers developed by the German biotechology company AMSilk, headquartered near Munich, have found their way into many a industry application. Now, it will even become a part of future lightweight planes in an attempt to save fuels: Airbus and AMSilk have entered into a joint cooperation agreement to develop new composites for use in the aerospace industry.

Composite material based on AMSilk’s Biosteel® fiber technology

In recent years, the aerospace industry has shifted from metal and steel fuselage and wings to carbon fiber composite materials, primarily in an effort to decrease the plane’s weight and save fuel over time. Airbus, committed to remaining at the forefront of aerospace innovation, is the first in the industry to experiment with this new material. The new composite material will be built using AMSilk’s Biosteel® fiber technology, which enables lightweight construction with multiple shock resistance and flexibility. As demand for air travel continues to increase, the need for larger, more flexible planes that spend less time in the shop and more time in the sky will continue to grow.

Launch planned for 2019

AMSilks trademark Biosteel® fiber is made from a biopolymer based on natural spider silk, a material known for its strength, flexibility and toughness and is produced via a closed-loop biotechnological process that renders the product highly sustainable, with no petroleum inputs. AMSilk and Airbus are aiming to launch a prototype composite material in 2019.

“We are excited to be working with Airbus, the world leader in performance airplanes, to create a fundamentally new material,” said Jens Klein, CEO of AMSilk. “At AMSilk, we are committed to producing materials that are both high- performing and sustainable, and the current partnership with Airbus is an opportunity to set a new, stronger and more sustainable course for the entire aerospace industry.”

jmr

Die Biotechnologie liefert den Werkzeugkasten, um biobasierte Ressourcen effektiv und nachhaltig zu nutzen. Damit ist sie ein wichtiger Innovationstreiber bei der Gestaltung einer biobasierten Wirtschaft. Biologisches Grundlagenwissen in die Anwendung zu bringen, ist ein zentrales Anliegen der Bundesregierung. Im Koalitionsvertrag haben sich die Parteien daher verpflichtet, die Nutzung von Prinzipien der Natur voranzutreiben und eine ressortübergreifende Agenda „Von der Biologie zur Innovation“ gemeinsam mit der Wirtschaft, Wissenschaft und der Zivilgesellschaft zu erarbeiten. 

Schnelle Umsetzung der Biotechnologie-Agenda gefordert 

Welche Bedeutung die Bundesregierung der Biotechnologie beimisst, wurde bei den diesjährigen Deutschen Biotechnologietagen deutlich. Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier machte klar: „Wir brauchen jetzt eine Biotech-Agenda, die der digitalen Agenda entspricht”. Die Agenda „Von der Biologie zur Innovation“ hat einen festen Platz in der kürzlich vorgestellten Hightech-Strategie 2025, in der die Innovations- und Forschungsziele der Bundesregierung für die kommenden Jahre festgeschrieben sind.  Ziel der Agenda ist es demnach, biologisches Wissen sowie biotechnologische und bioinspirierte Verfahren noch stärker in alle Bereiche des täglichen Lebens und Wirtschaftens zu integrieren. 

Industrieverband: Leitlinien definieren 

Nach dem Ende der politischen Sommerpause drängt der Industrieverband BIO Deutschland auf eine zügige Implementierung der Agenda „Von der Biologie zur Innovation“ und gibt der Politik Empfehlungen für die Ausgestaltung. Die BIO Deutschland verweist in ihrer aktuellen Stellungnahme darauf, dass die Biotechnologie „die Brücke von den Erkenntnissen der Biologie zum Einsatz dieser Erkenntnisse für Innovationen“ darstellt und das Fundament für den Aufbau der Bioökonomie sei. „Im Rahmen dieser Agenda sollten die Leitlinien für den Einsatz der Biotechnologie in unserer Gesellschaft definiert werden, mit dem Ziel einer nachhaltigen, umweltschonenden und CO2-neutral produzierenden Wirtschaft. Ein wichtiger Baustein der Agenda muss die Wirtschafts- und Innovationspolitik sein“, so der Vorstandsvorsitzende von BIO Deutschland, Peter Heinrich. 

Positionspapier zur Digitalisierung von Bioprozessen 

Auch die Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie DECHEMA weist in einem neuen Positionspapier auf das Innovationspotenzial Biotechnologie in der digitalen Ära hin: In dem Papier „Neuer Schub für die Biotechnologie“ zeigen Autoren der Fachgesellschaft das Potenzial von Automatisierung, Miniaturisierung und Digitalisierung für die Forschung und die Entwicklung biotechnologischer Verfahren auf. Deutschland habe die Möglichkeit, die Biotechnologie als weiteres Standbein der Industrie zu etablieren, um das volkswirtschaftliche Potenzial dieser Technologie für eine nachhaltige innovative Wirtschaft und zum Nutzen der Bevölkerung in Deutschland zu heben, schreiben die Autoren.

bb

Im Oktober vergangenen Jahres gab Clariant seine Pläne zum Bau der Bioraffinerie-Anlage in Rumänen bekannt. Kaum ein Jahr später, am 12. September 2018, wurden mit dem ersten Spatenstich die Bauarbeiten feierlich begonnen. In Podari bei Craiova im Südwesten des Landes entsteht in den kommenden Monaten die erste Großanlage zur Herstellung von Biosprit aus Agrarresten. Dabei kommt die von Clariant entwickelte Sunliquid-Technologie zum Einsatz. 

Clariant investiert 100 Mio. Euro 

„Nach mehr als zehn Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit investiert Clariant über 100 Mio. Euro in ihre erste Sunliquid-Anlage. Diese Technologie ist nicht nur in Europa, sondern weltweit zukunftsweisend“, so Clariant-Vorstandsmitglied Christian Kohlpaintner. Mit dem Bau der Bioraffinerie in Rumänien will das Unternehmen Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit der Sunliquid-Technologie unter Beweis stellen. Bis zu 250.000 Tonnen Weizen- und anderes Getreidestroh sollen hier jährlich zu 50.000 Tonnen Cellulose-Ethanol verarbeitet werden. Anfallende Nebenprodukte werden dabei zur Erzeugung von erneuerbarer Energie verwendet, damit die Anlage unabhängig von fossilen Energieträgern läuft. 

Entwickelt hat das Sunliquid-Verfahren ursprünglich ein Team um Andre Koltermann von der Süd-Chemie in München, die mittlerweile zu Clariant gehört. Das Prinzip: Mikrobielle Enzyme verwandeln die Pflanzenfasern aus dem Stroh in Zuckermoleküle, die wiederum durch Hefen zu Ethanol vergoren werden. Im niederbayerischen Straubing betreibt Clariant bereits seit 2012 eine Demonstrationsanlage, um Bioethanol aus Stroh und anderen Feldabfällen zu gewinnen. Die Anlage produziert 1.000 Tonnen Ethanol im Jahr. Das Pilotprojekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und der bayerischen Landesregierung gefördert.

EU unterstützt Bau der Großanlage

In Rumänien kommt die Sunliquid-Technologie nun erstmals bei einer industriellen Großproduktion von Biosprit zum Einsatz. Der Bau der Anlage wird mit rund 40 Mio. Euro von der Europäischen Union über das siebte Rahmenprogramm für Forschung, technische Entwicklung und Demonstration sowie durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 unterstützt.

Nach Fertigstellung der Bioraffinerie-Anlage will das Unternehmen etwa 300 Arbeitsplätze in Gewerbebetrieben im Umland sowie bis zu 120 Mitarbeiter in der Anlage selbst beschäftigen. Die Stellen sollen dabei mit Arbeitnehmern aus der Region besetzt werden. Die Ausbildung der neuen Mitarbeiten soll jeweils in den Laboren bei München und auch in der Pilotanlage in Straubing erfolgen. Die Biospritanlage schafft aber nicht nur neue Arbeitsplätze in der Region. Die Bauern aus Craiova können erstmals ihre bisher kaum genutzten Agrarreststoffe auch industriell vermarkten.

bb

Methan ist eine wichtige Energiequelle und das Hauptprodukt bei der Biogasherstellung. Es wird in Biogasanlagen meist durch die Vergärung von Biomasse, beispielsweise Holzabfälle, produziert. Dieses Synthesegas, eine Mischung aus Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid, kann anschließend über eine Methanisierung zu hochwertigem Methan umgewandelt werden. Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Forschungsstelle des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) ist es gelungen, diese Methaniserung so weit zu verbessern, dass ein hochwertiges und gleichzeitig nachhaltiges Methan entsteht, das qualitativ mit fossilem Erdgas mithalten kann.

Mehr Effektivität durch wabenförmigen Katalysatorträger  

Wie effektiv die neuartige Methanherstellung ist, zeigen die Ergebnisse einer Pilotanlage, die das Team um KIT-Forscher Siegfried Bajohr im schwedischen Köping aufgebaut hat. Herzstück der Methanisierungsanlage sind wabenförmige Katalysatorträger, die Bajohr entwickelt und für den Einsatz in der Methanisierung optimiert hat. „Die metallischen Nickel-Katalysatoren wandeln in einem einstufigen Prozess Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid und bei ausreichender Versorgung mit Wasserstoff auch Kohlenstoffdioxid zu Methan und Wasser um“, erklärt Bajohr.

Pilotanlage wandelt Synthesegas in nachhaltiges Methan 

Die Pilotanlage wurde in Köping an einen Biomassevergaser gekoppelt, der die für die chemische Reaktion notwendigen kohlenstoffhaltigen Gase liefert. Wie die Forscher berichten, wandelte die Karlsruher Methanisierungsanlage über mehrere Wochen zuverlässig Synthesegas in Methan um. „Das so nachhaltig erzeugte synthetische Methan kam anschließend sehr erfolgreich beim schwedischen Projektpartner Cortus AB als Kraftstoff in den firmeneigenen Erdgas-Fahrzeugen zum Einsatz“, berichtet Bajohr.
 Das Methan ist aber nicht nur als Treibstoff für Erdgasfahrzeuge geeignet, sondern auch als Brennstoff für Blockheizkraftwerke und Heizungsanlagen. Den Forschern zufolge könnte das nachhaltige Methan ohne Einschränkungen in das existierende europäische Erdgasnetz eingespeist werden und so schon heute vielerorts fossiles Erdgas ersetzen.

Im Jahr 2015 haben die Vereinten Nationen 17 Nachhaltigkeitsziele (Sustainable Development Goals - SDGs) formuliert. Die Ziele sollen helfen, die Armut zu beenden, den Planeten zu schützen und Wohlstand für alle zu erreichen. Die Leibniz-Gemeinschaft richtete deshalb am 14. September in Berlin eine eintägige Konferenz rund um dieses Thema aus. Experten aus Politik und Wissenschaft waren eingeladen, den aktuellen Stand der Forschung zu den SDGs und deren Umsetzung vorzustellen und zu diskutieren. Knapp 200 Teilnehmer waren ins Haus der Leibniz-Gemeinschaft gekommen. Zusätzlich zu den Plenar-Vorträgen und der anschließenden Podiumsdiskussion stellten mehr als 40 Wissenschaftler in insgesamt zehn parallelen Themenrunden ihre neuesten Forschungsergebnisse rund um die SDGs vor.

Die Zukunft der Menschheit steht auf dem Spiel

Matthias Kleiner, Präsident der Leibniz-Gemeinschaft, begrüßte die Teilnehmer der Konferenz mit einem flammenden Appell: „Hier geht es um nichts geringeres, als die Zukunft der Menschheit!“ Umso mehr freue er sich, dass auf der Konferenz so viele verschiedene Forschungsdisziplinen aufeinandertreffen. Denn nur gemeinsam könne man die anstehenden Aufgaben lösen, so Kleiner. Auch Ottmar Edenhofer, designierter Co-Direktor des Potsdamer Leibniz-Instituts für Klimafolgenforschung, fand deutliche Worte: „Es ist wichtig, die Naturwissenschaften mit den Geistes- und Sozialwissenschaften zu einen und gemeinsam an einem Strang zu ziehen." Laut Edenhofer sei das sogenannte „Carbon Pricing“, also die zusätzliche Belegung von Kohlenstoffemissionen mit Kosten, ein wichtiger Schritt, um von der erdölbasierten zu einer nachhaltigeren Industrie zu kommen. Eine Ausweitung der Förderung von nachwachsenden Rohstoffen sei jedoch keine adäquate Lösung: Durch eine Investition in nachwachsende Rohstoffe sinke demnach zwar zunächst der Bedarf und das Interesse an kohlenstoffbasierten Erzeugnissen. Edenhofer zufolge reagiere der Markt darauf jedoch mit fallenden Preisen, wodurch der Verbrauch solcher Materialien wieder steigt. „Durch den Rebound effect hätte die Investition in die Verwendung nachwachsender Rohstoffe einen steigenden Verbrauch fossiler Energieträger zur Folge. Das können wir nur durch Carbon Pricing stoppen“, so Edenhofer.

Der Markt als treibende Kraft

Ganz anderer Meinung war hingegen Klaus Töpfer, ehemaliger Exekutivdirektor des Umweltprogramms der Vereinten Nationen und Bundesminister für Umwelt und Reaktorsicherheit von 1987 bis 1994. Seiner Ansicht nach sind fiskale Ansätze fehl am Platz. Töpfer sieht vielmehr die Politik als Gesetzgeber und Vorreiter in der Pflicht. Gleichzeitig gab er zu bedenken: „Was kann die Politik heute noch ausrichten? Der Markt ist die treibende Kraft.“ Und auch die Wissenschaft habe trotz eindeutiger Forschungsergebnisse nur wenig Einfluss auf die Politik. „Forscher sammeln immer mehr Daten, die den Klimawandel und dessen gravierende Folgen belegen. Dennoch hat noch nicht eine Industrienation, die das Pariser Klimaabkommen unterzeichnet hat, dessen Forderungen erfüllt“, mahnte Töpfer.

In der anschließenden Podiumsdiskussion lieferten sich Edenhofer und Töpfer einen munteren Schlagabtausch: „Ich bin mir sicher, dass Pariser Klimaabkommen wird ohne Carbon Pricing versagen“, so Edenhofer. Töpfer erwiderte: „Wenn die Politik es wirklich ernst meint mit dem Klimaschutz, muss sie entsprechende Gesetze erlassen. Alles andere ist nicht erfolgsversprechend.“

Katharina Helming vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) lenkte den Fokus der Diskussionsrunde auf aktuelle, greifbare Geschehnisse und deutete eine positive Veränderung an: „Die Dürre in diesem Sommer hat Politik und Wissenschaft definitiv zusammenrücken lassen.“ Politiker hätten die Türen ihres Instituts geradezu eingerannt auf der Suche nach neuen Lösungsansätzen.

Umdenken in der Gesellschaft nötig

Die nachmittäglichen Programmblöcke der Konferenz waren in zehn Themenrunden geteilt, im Rahmen derer sämtliche Nachhaltigkeitsziele behandelt wurden. Dabei wurde immer wieder deutlich, dass die einzelnen SDGs nur miteinander, als komplementäre Ziele erreicht werden können. Außerdem belegten die Vorträge abermals, dass in der Gesellschaft ein Umdenken hin zu einer nachhaltigen Wirtschaft – von der Ernährung bis zur Kleidung – nötig ist.

Die größte Hürde zum Erreichen vom Nachhaltigkeitsziele ist demnach die Anwendung und die Umsetzung neuer Forschungsergebnisse. Denn während die Wissenschaft bereits Unmengen an Datensätzen beispielsweise für eine effizientere und zugleich nachhaltigere Landwirtschaft, Abfallvermeidung oder biobasierte Produktionsansätze erarbeitet hat, mangelt es fast überall an der Implementierung dieser Ergebnisse – in der Industrie ebenso wie im täglichen Leben.

Erfolgsgeschichten machen Mut

Wie könnte die Implementierung also vorangetrieben werden? Laut Stefan Sieber, Experte für die Nahrungsmittelsicherung in Entwicklungsländern am ZALF, kann dies nur über positive Beispiele und Erfolgsgeschichten sowie mit dem Willen der Gesellschaft gelingen. „Die Gesellschaft muss sich ändern wollen. Eine gute Bildung und positive Beispiele sind dabei der Schlüssel, um die Menschen zu überzeugen“, so Sieber. Gemeinsam mit Kollegen hatte Sieber Öfen für Hütten in Tansania entwickelt, die weniger Holz für die gleiche Kochleistung benötigen. Da weniger Holz benötigt wird, bleibt den Frauen, deren Aufgabe das Holzsammeln ist, nun mehr Zeit für andere Dinge. Siebers zufolge sind es solch positive Entwicklungen, die es ihm und seinen Kollegen in Zukunft erleichtern, Menschen vor Ort von neuen Ideen und Techniken zu überzeugen.

jmr

In 2015, the United Nations formulated 17 Sustainable Development Goals (SDGs). The goals are intended to help end poverty, protect the planet and achieve prosperity for all. The Leibniz Association therefore hosted a one-day conference on this topic in Berlin on 14 September. Experts from politics and science were invited to present and discuss the current state of research regarding the SDGs and their implementation. Almost 200 participants came to the Leibniz Association headquarter. In addition to the plenary lectures and the subsequent panel discussion, more than 40 scientists presented their latest research results on SDGs in a total of ten parallel sessions, each focussing on specific SDGs.

The future of mankind is at stake

Matthias Kleiner, President of the Leibniz Association, welcomed the participants of the conference with urging words: "We are concerned with no less than the future of mankind!" Therefore, he continued, he was pleased to see so many different research disciplines come together at the conference. "Only together can we solve the tasks at hand," said Kleiner. Ottmar Edenhofer, designated Co-Director of the Potsdam Institute for Climate Impact Research, also didn't hold back: "It is important to unite the natural sciences with the humanities and social sciences and to pull together!" According to Edenhofer, so-called "carbon pricing", i.e. the additional allocation of costs to carbon emissions, is an important step towards moving from a petroleum-based industry to a more sustainable one. In contrast, a mere expansion of the production of renewable raw materials was not an adequate solution: an investment into renewable raw materials would initially reduce the demand for and interest in carbon-based products. According to Edenhofer, however, the market would react to this with falling prices, which will in turn once again increase the consumption of these materials. "Due to the rebound effect investmening in the use of renewable raw materials would result in an increasing consumption of fossil fuels. We can only stop this through carbon pricing," said Edenhofer.

The market as the driving force

On the other hand, Klaus Töpfer, former Executive Director of the United Nations Environment Programme and Federal Minister for the Environment and Nuclear Safety from 1987 to 1994, had a completely different opinion: According to him, fiscal approaches won't work. Instead, Töpfer calls for politics as the legislator and pioneer on duty. At the same time he pointed out: "But what power does politics have today? The market is the driving force." And also science has little influence on politics despite clear-cut research results. "Researchers are collecting more and more data to prove climate change and its serious consequences. Nevertheless, not one industrial nation that has signed the Paris Climate Agreement has yet fulfilled its demands," warned Töpfer. "It is obvious that politics is not dancing to the beat of scientific drums."

In the subsequent panel discussion, a lively debate between Edenhofer and Töpfer ensued: "I am convinced that the Paris Climate Agreement will fail without carbon pricing," said Edenhofer. Töpfer replied: "If politicians are serious about climate protection, they must pass the appropriate laws. Anything else won't work."

Katharina Helming of the Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF) turned the focus of the discussion back to current, tangible events and hinted at a recent positive change: "This summer's drought has definitely brought politics and science closer together. Politicians nearly kicked down our doors looking and asking for new solutions."

Society needs to change

The afternoon of the conference offered ten paralell session, each focusing on specific sustainability goals. The sessions one again underlined that the individual SDGs can only be achieved in joint reasearch endeavours treating them as complementary goals. In addition, the presentations once again demonstrated that society as a whole needs to rethink its approach towards a sustainable economy - from nutrition to clothing.

The biggest hurdle to achieving the sustainability goals is therefore the application and implementation of new research results. Because although science has already gathered vast amounts of data for instance for amore efficient and sustainable agriculture or waste avoidance or biobased production approaches, there is an obvious lack of implementation of these results almost everywhere - in industry as well as in everyday life.

Success begets success

Thus, the question becomes: how could the implementation of research results be advanced? According to Stefan Sieber, an expert on food security in developing countries at ZALF, this can only be achieved through positive examples and success stories as well as the will of society. "Society must want to change. Good education and positive examples are the key to convincing people," said Sieber. Together with colleagues, Sieber had developed ovens for huts in Tanzania that require less wood for the same cooking output. Since less wood is needed, the women whose job it was to collect the wood, now have more time for other things. According to Siebers, such positive developments will make it easier for him and his colleagues to convince local people of new ideas and techniques in the future.

jmr

Die Forstwirtschaft ist nach der Landwirtschaft der wichtigste Wirtschaftszweig, der Rohstoffe für die Bioökonomie bereitstellt. In Wäldern wächst die kostbare Ressource Holz, der sowohl stofflich als auch energetisch genutzt werden kann. Auf dem Weg in eine Bioökonomie besteht die Herausforderung, den Wald als Ressource zu schützen und Konflikte zwischen Naturschutz und Ressourcennutzung zu minimieren. 

Hier will die Initiative „Bioeconomy in the North“ (BiN) ansetzen. Es handelt sich um ein 2017 gegründetes Netzwerk von Ministerien und Fördereinrichtungen aus Deutschland, Finnland und Norwegen, die ihre fortgeschrittenenen Forschungsaktivitäten zur Bioökonomie bündeln wollen. Im Rahmen der BiN-Initiative hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) nun den Start einer erste Förderrunde zum Thema Waldholznutzung bekanntgegeben.

Transnationaler Verbundvorhaben mit Fokus auf Waldholznutzung

Die Fördermaßnahme adressiert primär Forschungsverbünde mit mindestens zwei Partnern aus Deutschland, Finnland und Norwegen, die im Ergebnis zu neuen Produkten und Dienstleistungen aus Non-Food-/Non-Feed-Biomasseressourcen führen und einen regionalen Bezug zu Nordeuropa haben. Gefördert werden transnationale Verbundvorhaben, die nachfolgende Schwerpunkte bedienen:

  • die Produktion von Biomasse aus der Forstwirtschaft wie die verbesserte Produktion schnellwachsender Baumarten oder neue Zucht-und Anbaustrategien
  • die Umwandlung von Lignocellulose aus Biomasseressourcen wie die Herstellung neuer Chemikalien und Fasern
  • die Valorisierungs- und Governance-Strategien sowie politische Instrumente für die Entwicklung einer nachhaltigen Bioökonomie wie die Anpassung von Angebot und Nachfrage nach Biomasse oder die Entwicklung neuer Märkte

Forests are extremely important for the implementation of the bio-economy. Here, the precious raw material wood grows, which has its uses both from a material as well as an energy standpoint. Moreover, forests are indispensable as suppliers of oxygen and for storing CO2. The bio-economy therefore faces the challenge of protecting forests as a resource and minimising the conflict between nature conservation and resource use.

This is the starting point for the initiative "Bioeconomy in the North" (BiN), which was founded in 2017 and unites Finland, Norway and Germany regarding their research activities. As part of this BiN initiative, the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) has now launched its first round of funding.

International joint project focussing on forest wood utilisation

The funding initiative primarily addresses research and innovation projects that result in new products and services from non-food/non-feed biomass resources and include a regional connection to Northern Europe. Funding will be provided for international joint projects that serve the following priorities:

  • the production of biomass from forestry such as the improved production of fast-growing tree species or new breeding and cultivation strategies
  • the conversion of lignocellulose from biomass resources such as the production of new chemicals and fibres
  • valorisation and governance strategies and policy instruments for the development of a sustainable bio-economy, such as the adaptation of supply and demand for biomass or the development of new markets

The results of each project should also contribute to the implementation of the National Research Strategy Bioeconomy (NFSB) 2030.

Project duration up to three years

The duration of funding can be up to three years. In addition to universities and non-university research institutions, small and medium-sized enterprises (SMEs) based in Germany are also eligible to apply.

Project outlines can be submitted until 17 January 2019 via the federal funding portal easy-Online.

Andauernde Hitze und Trockenheit werden auch in Mitteleuropa immer häufiger. Besonders für Pflanzen hat das gravierende Auswirkungen. Deshalb ist die Züchtung trockentoleranter Arten enorm wichtig. Die Robinie drängt unter diesen Aspekten immer mehr in den Vordergrund, denn sie wächst auch auf Böden minderer Qualität, bringt aber dennoch beachtliche Erträge und eine sehr gute Holzqualität.

Aussagekräftige Biomarker bei einjährigen Pflanzen

Pflanzenforscher bemühen sich deshalb, biochemische Muster, sogenannte Biomarker, zu identifizieren, die die besondere Trockentoleranz der Robinien anzeigen. Im Projektverbund FastWOOD III identifizierten Wissenschaftler des Forschungsinstituts für Bergbaufolgelandschaften (FIB) und des Landeskompetenzzentrums Forst Eberswalde nun genau solche Biomarker. Diese sind in der Lage, Toleranz gegenüber Trockenheit, Nährstoffveränderungen im Boden und Spätfrost bereits bei einjährigen Robinien vorherzusagen. FastWOOD I bis III sind drei vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft geförderte Verbundvorhaben zur Züchtung schnellwachsender Baumarten.

Fluoreszenz zeigt Trockenheitsstress an

Ein wichtiger Biomarker ist die sogenannte Chlorophyll a-Fluoreszenz. Dieses biochemische Phänomen entsteht, weil Chloroplasten bei der Photosynthese einen Teil der aufgenommenen Energie abstrahlen. Zwar ist diese Fluoreszenz für das menschliche Auge im Tageslicht nicht sichtbar. Sie lässt sich aber mit speziellen Instrumenten wie dem Fluorometer messen. Eine erhöhte Fluoreszenz bedeutet eine nachlassende Photosynthese beispielsweise durch Trockenstress. Je geringer die Fluoreszenz trotz Trockenheit, desto weniger gestresst ist die Pflanze. Das deutet auf eine höhere Trockentoleranz ihres Genotyps hin.

Die Forscher bestimmten die Ausprägung der Biomarker bei sechs am Markt verfügbaren, besonders wuchskräftigen Robinien-Klonen sowie bei Wurzelstecklingen von FastWOOD-Modellflächen in Brandenburg, die unterschiedlichen Wachstumsbedingungen ausgesetzt wurden. „Unangenehme Überraschungen, wie etwa das Versagen eines besonders wuchskräftigen, hochselektierten Klons im praktischen Anbau aufgrund einer geringen Stresstoleranz, lassen sich so vermeiden“, erklärt Projektleiter Dirk Knoche vom FIB. Dadurch könnten in Zukunft neue Linien wesentlich schneller und zuverlässiger gezüchtet werden.  

Biomarker auch bei anderen Baumarten vorhanden

Der Züchtungsansatz mittels Biomarkern könnte künftig auch für andere Baumarten angewendet werden. Das belegen erste Versuche mit Fichten, Douglasien und Eichen. „Ich sehe insbesondere Chancen für ein systematisches Screening lokaler Gehölz-Populationen hinsichtlich ihrer Anpassungsfähigkeit an wahrscheinliche Klimaveränderungen. Und nicht zuletzt bei der Gemeinen Esche könnte die Methode helfen, resistente Individuen gegen das so bedrohliche Eschentriebsterben zu identifizieren“, so Knoche.

jmr

Die BRAIN AG hat eine strategische Partnerschaft zur Entwicklung neuer Biokunststoffe auf Basis von Milchsäurebakterien geschlossen. Künftig will das Zwingenberger Biotechnologieunternehmen auf diesem Feld mit der BluCon Biotech GmbH zusammenarbeiten. Laut BRAIN ist die Partnerschaft zunächst auf mehrere Monate angelegt, mit der Option auf Verlängerung.

Biokunststoff PLA konkurrenzfähig machen

Das 2017 gegründete Kölner Unternehmen BluCon Biotech entwickelt ein Verfahren, mit dem L-Milchsäure möglichst günstig hergestellt werden kann, sodass der begehrte Biokunststoff Polylactid – kurz PLA – mit fossilen Kunststoffen konkurrieren kann. Auf Grundlage dieses Verfahrens wollen BRAIN und BluCon spezielle mikrobielle Produktionsstämme für die Produktion hochwertiger Chemikalien, einschließlich Biokunststoffe, identifizieren und entwickeln. Bei der Herstellung der Milchsäure kommen landwirtschaftliche Celluloseabfälle auf Basis eigener Bakterien zum Einsatz. „Wir sind sehr erfreut darüber, dass wir nun in BRAIN einen strategischen Partner für unsere ambitionierten Pläne zur Kommerzialisierung der BluCon-Plattform gefunden haben“, so Albrecht Läufer, CEO der BluCon Biotech GmbH.

BluCon-Plattform optimieren

Im Rahmen der Zusammenarbeit sollen die BluCon-Mikroorganismen mittels klassischer biotechnologischer Verfahren weiter optimiert werden. Die BRAIN AG wird hierfür ihr Bioarchiv sowie ihre Kompetenzen auf dem Gebiet der Stammentwicklung einbringen. „Wir unterstützen unseren Partner BluCon Biotech tatkräftig dabei, die Raum-Zeit-Ausbeute des Produktionsstammes innerhalb kurzer Zeit zu steigern”, sagt Martin Langer, Executive Vice-President Corporate Development der BRAIN AG.

bb

Wenn es um den Klimawandel geht, ist schnell die Rede vom Treibhausgas Kohlendioxid. Bis 2020 soll Deutschland die Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 um 40 Prozent senken, so lautet der Plan der Bundesregierung – eine Vorgabe, die das Umweltbundesamt inzwischen für nicht mehr umsetzbar hält. Um dennoch das Ziel der CO2-Neutralität ab 2050 erreichen zu können, könnte neben der Vermeidung des Treibhausgases ein weiterer Ansatz relevant werden: dessen Verwertung.

Kohlendioxid als Rohstoff

In der organischen Chemie sind zahlreiche Reaktionen bekannt, wie Kohlendioxid zu chemischen Grundprodukten verbaut werden könnte, die sonst meist aus der Petroindustrie stammen. Weil diese Reaktionen jedoch erhebliche Mengen Energie benötigen, gilt dieser Ansatz weithin als ökonomisch wie ökologisch uninteressant. Es gibt jedoch jemanden, der seit Millionen von Jahren davon lebt, Kohlendioxid in höherwertige Verbindungen zu verwandeln: bestimmte Bakterienarten. Dank ihrer perfekt adaptierten Enzyme gelingt es den Mikroorganismen, chemische Reaktionen mit einer Effizienz umzusetzen, die auf herkömmliche Weise unerreichbar ist. Die Biotechnologie macht sich diese Eigenschaften zunutze und versucht, Bakterien als Chemiefabriken zu verwenden.

Urtümliches Bakterium als Chemiefabrik

Hier setzt das europäische Forschungsprojekt „CO2Chem - Biologische Konversion von CO2 zur Plattform-Chemikalie 3-Hydroxypropansäure“ an. Es soll, wie der Name schon sagt, einen Weg realisieren, um aus Kohlendioxid mit biotechnologischen Mitteln 3-Hydroxypropansäure zu produzieren – eines der von der Industrie am dringlichsten gewünschten Verfahren. An dem internationalen Projekt mit Partnern aus Großbritannien, Dänemark und Deutschland ist auch die Arbeitsgruppe um Volker Müller von der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt beteiligt. Sie arbeitet seit vielen Jahren mit dem Bakterium Acetobacterium woodii. Es zählt zu den acetogenen Bakterien, die sich von Wasserstoff, Stickstoff und eben Kohlendioxid ernähren können. Sogar das für viele Lebewesen giftige Kohlenmonoxid verwertet A. woodii – ein Hinweis auf Stoffwechselwege, die wahrscheinlich aus der Frühzeit irdischen Lebens stammen.

„Es war lange vollkommen unklar, wie diese Bakterien damit ihre Biomasse aufbauen“, erläutert Müller. Er selbst hat dazu beigetragen, anhand eines Modellorganismus‘ zu zeigen, wie aus diesen Rohstoffen die Umsetzung zu Essigsäure erfolgt. Vor rund zehn Jahren folgte dann die Frage, ob sich Bakterien, die Kohlendioxid als Substrat verwenden, biotechnologisch nutzen lassen. „In Deutschland arbeiten daran nur wenige Gruppe, weil man die Mikroorganismen in einem anoxischen, mit Stickstoff gefüllten speziellen Zelt halten muss. Sauerstoff wäre für die Bakterien tödlich“, begründet Müller. „Das ist nicht einfach zu handhaben.“

„Bio“ klingt für die meisten Menschen nach etwas Positivem. Ob das uneingeschränkt auch für Biokraftstoffe gilt, ist seit vielen Jahren umstritten. Die Umweltökonomin Ruth Delzeit begleitet das Thema schon seit Beginn ihrer Forscherinnenkarriere – und es hat ihr auch einen Schlüsselmoment beschert, in dem sie erkannte, wie manche Politiker und auch Journalisten mit Erkenntnissen aus der Forschung umgehen.

„Ich habe mich schon immer sehr für die Umwelt interessiert“, erzählt Delzeit, die heute am Institut für Weltwirtschaft (IfW) in Kiel den Forschungsbereich „Umwelt und natürliche Ressourcen“ leitet. Das Studium der Geografie lag daher nahe. „Da konnte ich einen breiten Überblick über viele Umweltthemen bekommen“, erinnert sich die Forscherin an die Gründe für ihre Entscheidung. Zwei Themen rückte sie damals in den Fokus: Bodenkunde und Agrar- und Umweltökonomie. Schnell wurde ihr klar: „Die größere gesellschaftliche Relevanz hat die Umweltökonomie.“

Stipendien und Vortragspreis

Innerhalb des Studiums ging Delzeit mit einem DAAD-Stipendium ins Ausland. In Kanada befasste sie sich mit Hangrutschungen und evaluierte die Gefahren für den Olympiastandort Vancouver. Noch heute bereiten ihr die vielen beruflichen Reisen ein schlechtes Gewissen wegen der CO2-Emissionen. „Ich versuche immer, das woanders zu kompensieren“, sagt die umweltbewusste Frau. „Wenn einem viele Zusammenhänge bewusst sind, denkt man auch privat mehr darüber nach.“ Sie finde aber, jeder müsse für sich entscheiden, wie er zur Nachhaltigkeit beitragen kann.

Während ihrer Diplomarbeit an der Universität Bonn führte ein weiteres DAAD-Stipendium die junge Frau nach Brasilien, wo sie der Frage nachging, welche Nachhaltigkeitskriterien an dortiges Bioethanol gestellt werden müssen, um es nach Deutschland zu exportieren. Damals begann die Debatte um Sinn und Unsinn von Biokraftstoffen gerade erst. „Das war meine erste richtige Forschung und hat mir gezeigt, wie spannend das wissenschaftliche Arbeiten ist“, schildert Delzeit.

Für ihre Doktorarbeit in Agrarökonomie untersuchte sie anschließend die Auswirkungen der deutschen Biogasproduktion aus Mais auf die Landnutzung, wobei sie Transportentfernungen und -emissionen berücksichtigte. Für die Präsentation ihrer Ergebnisse wurde Delzeit 2009 von der Gesellschaft für Wirtschafts- und Sozialwissenschaften des Landbaues e.V. für den besten Vortrag ausgezeichnet. 

Komplexe Fragestellungen

Nach einem gemeinsamen Projekt mit dem Kieler IfW wird Delzeit dort eine Stelle angeboten. Im Frühjahr 2010 zieht die Forscherin nach Norddeutschland. Schnell weiten sich jetzt die Fragestellungen: Wie wirkt sich der Klimawandel auf die Landnutzung und Agrarmärkte aus? Gibt es Zielkonflikte zwischen Ernährungssicherung und Biodiversität? „Dabei ging es nicht nur um den Agrarbereich, sondern auch um andere Branchen“, betont die Umweltökonomin. Mit der Mitgliedschaft im wissenschaftlichen Beirat des Bioökonomie-Monitorings des Bundesforschungsministeriums und Aufträgen für die OECD bekommt die Arbeit der Kielerin eine politische Komponente. Auch in ihrer Forschung geht es immer mehr um Modelle, die mögliche Zukunftsszenarien abbilden und damit Handlungsempfehlungen geben. „Wir untersuchen zum Beispiel: Unter welchen möglichen Entwicklungsbedingungen wirken sich Politikmaßnahmen zur Förderung einer Bioökonomie wie aus?“, erläutert die Forscherin. So koordiniert die Forscherin auch das vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt "BioNex", in dem es um mögliche Lösungen für Zielkonflikte bei der Biomassenutzung geht. 

Inter- und transdisziplinäre Forschung

Delzeit empfindet es als Vorteil, aufgrund ihres Geografiestudiums auf ein breites Wissen in vielen Umweltfragen zurückgreifen zu können. „Die Umweltökonomie ist ein sehr weites Feld. Das setzt voraus, dass wir inter- und transdisziplinär arbeiten.“ Neben Volkswirtschaftlern, Agrarökonomen und Pflanzenforschern, die zum Team gehören, bindet Delzeit über Workshops deshalb weitere Interessengruppen ein – Bundesministerien, NGOs und Wirtschaft –, darunter viele Praktiker. Deren Rückmeldungen sind wichtig, um die Praxistauglichkeit der Ansätze und Ergebnisse zu beurteilen. „Die Interessengruppen helfen uns zu verstehen, was wichtige Trends und Treiber sind, die wir in den Modellen berücksichtigen müssen“, begründet Delzeit. „Dann stellen wir vor, wie wir diese in unser Modell einbinden wollen, und schließlich entwickeln wir das Modell.“ 

Wichtig ist Delzeit, dass ihre Modelle für die Anwender später keine Blackbox sind. „Für die Szenarien unserer Modelle definieren wir immer sehr transparent, welche Annahmen wir tätigen und warum“, erklärt die 37-Jährige. Änderungen der Annahmen führen zu neuen Szenarien. So kann für eine Vielzahl komplexer Zusammenhänge auf einen Blick sichtbar gemacht werden, welche Auswirkungen es auf Parameter B hat, wenn sich Parameter A verändert. „Wir sagen nicht: So wird es sein. Sondern: Unter dieser Annahme wird es so.“ Es gehe darum, Zusammenhänge zu verstehen und Trends zu erkennen.

Im Forscherinnenalltag merkt Delzeit hin und wieder auch, dass die Forschung immer noch sehr männlich geprägt ist. Für junge Kolleginnen hat sie daher einen Rat: „Nicht verstecken und für sich nachdenken, sondern mit an den Tisch setzen.“

Autor: Björn Lohmann

"Bio-based" sounds like a good thing to most people. However, regarding biofuels this has been the topic of heated discussions for many years now. Environmental economist Ruth Delzeit has been involved in this topic in one way or another since the beginning of her research career - and it has been a transformative experience, especially once she recognized how some politicians and journalists deal with research findings.

"I have always been very interested in the environment," says Delzeit, who now heads the "Environment and Natural Resources" research unit at the Kiel Institute for the World Economy (IfW). Studying geography was therefore an obvious choice. "It gave me a broad overview of many environmental topics," the researcher remembers. At the time, she focused on two topics: soil science and agricultural and environmental economics. She soon realized: "Environmental economics has greater social relevance."

Scholarships and accolades

During her studies, Delzeit went abroad via a German Academic Exchange Service (DAAD)-scholarship. In Canada, she dealt with landslides and evaluated the dangers for the Olympic location Vancouver. Yet, then and now, her many professional journeys induce a guilty conscience because of the CO2 emissions. "I always try to compensate for this elsewhere," says the environmentally conscious woman. "If you're aware of the many connections, you also think more about them in your private life." However, according to her, everyone should decide for themselves how they can contribute to sustainability.

During her work for her diploma thesis at the University of Bonn, another DAAD scholarship took the young scientist to Brazil, where she investigated the question of which sustainability criteria must be applied to the bioethanol production there in order to be able export it to Germany. At that time, the debate about biofuels had only just begun. "This was my first real research and it showed me how exciting scientific work is," says Delzeit.

As part of her doctoral thesis in agricultural economics, she subsequently examined the effects of German biogas production from maize on land use, taking into account transport distances and emissions. In 2009, Delzeit received an award for the best presentation of results from the Gesellschaft für Wirtschafts- und Sozialwissenschaften des Landbaues e.V.

Complex questions

After a joint project with the Kiel IfW, Delzeit was offered a position there. And in the spring of 2010, the researcher moved to Northern Germany. Here the questions and research topics expanded quickly: How does climate change affect land use and agricultural markets? Are there conflicting goals between food security and biodiversity? "It was not just about agriculture, but also about other sectors," emphasises the environmental economist. With her membership on the scientific advisory board of the Federal Ministry of Research's (BMBF's) Bioeconomic Monitoring and additional commissions for the OECD, the work of the Kiel-based researcher also gained a political component. Her research is also increasingly concerned with models that depict possible future scenarios and thus provide recommendations for action. "We are investigating, for example, what developmental conditions we need for policy measures that promote the bioeconomy to take effect," Delzeit explains. The researcher also coordinates the "BioNex" project, funded by the Federal Ministry of Education and Research, which deals with possible solutions for conflicting objectives in the use of biomass.

Inter- and transdisciplinary research

Delzeit considers it an advantage to have access to a broad knowledge base regarding many environmental issues due to her studies in geography. "The environmental economy is a very broad field. This requires that we work inter- and transdisciplinarily." In addition to economists, agricultural economists and plant researchers, who already belong to her team, Delzeit uses workshops to also include other interest groups and stake holders, such as federal ministries, NGOs and industry representatives. Their feedback is important in order to assess the practicability of the approaches and results. "The interest groups help us to understand what are important trends and drivers that we have to take into account for the models," Delzeit explains. "Then we explain how we want to integrate them into our model and finally, we develop the model."

It is important to Delzeit that their models are not black boxes for the users later on. "For the scenarios of our models, we always define very transparently which assumptions we make and why," explains the 37-year-old. Changes in assumptions lead to new scenarios. "This allows us to see at a glance the effects on parameter B of changing parameter A for a large number of complex correlations. We don't say: That's how it will be. But: If we assume this, that will happen." It is about understanding relationships and recognizing trends.

Regarding the everyday life of female researchers, Delzeit occasionally notices that research can still be very male-dominated. For young female colleagues, she therefore has an advice: "Don't hide and think for yourself, but sit at the table with others."

Author: Björn Lohmann/ Judith Reichel