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According to the study, first-generation fermentable sugar is just as advantageous for a sustainable raw materials strategy of the European chemical industry as second-generation sugar.

In order to assess the sustainability of first and second generation fermentable sugar, twelve main criteria were selected. The selection of the criteria was based on the latest standards and certification systems for bio-based fuels and materials. A wide range of environmental, social and economic aspects were also considered. This criterion was given special attention because of the persistent accusation that the use of first-generation raw materials endangers food supply security.

The study was commissioned by Südzucker AG. It is available free of charge at www.bio-based.eu/ecology.

Bei den Worten „Open Source Lizenz“ denken die meisten vermutlich zuerst an Computerprogramme, die gemeinschaftlich von mehreren Programmierern erstellt und bearbeitet werden können. Dieses Prinzip der offenen, gemeinsamen Weiterentwicklung wollen Pflanzenzüchter der Universität Göttingen nun zusammen mit dem Verein Agrecol auch auf Nutzpflanzen übertragen und eine „Open Source Saatgut Lizenz“ entwickeln. Dadurch soll das Saatgut vor der Patentierung durch große Unternehmen geschützt und als Gemeingut rechtlich abgesichert werden. Ihren Lizenz-Vorstoß stellen die Projektpartner im Fachjournal „PLOS Biology“ vor.

Saatgut soll Gemeingut werden

„Wir beobachten mit großer Sorge, dass weltweit der Zugang zu Zuchtmaterial durch privatwirtschaftliche Interessen zunehmend eingeschränkt wird. Unter anderem verhindern Patente, dass wichtige Eigenschaften züchterisch stärker genutzt werden“, erläutert Bernd Horneburg aus der Abteilung Pflanzenzüchtung der Universität Göttingen den Hintergrund der Initiative. Um der wachsenden Privatisierung im Saatgutsektor etwas entgegenstellen zu können, haben sich Horneburg zufolge in den letzten Jahren immer mehr Menschen der Bewegung für Saatgut als Gemeingut angeschlossen. Vor allem in Deutschland, den USA, Indien und Ost-Afrika gebe es derartige Strömungen. Im Göttinger Freiland-Tomatenprojekt werden schon heute durch einen freien Austausch von Zuchtmaterial und Wissen neue, optimal angepasste Sorten entwickelt.

Keine Exklusivrechte für Saatgut

Mit „OpenSourceSeeds“ wollen Agrecol, ein Verein zur Förderung der standortgerechten Landnutzung in Afrika, Asien, Lateinamerika und Osteuropa, nun zusammen mit der Universität Göttingen und der Initiative „Culinaris – Saatgut für Lebensmittel“ neue Nutzpflanzensorten mit der sogenannten Open-Source Saatgut Lizenz als Gemeingut schützen. Dadurch könnte jeder kostenlos das jeweilige Saatgut nutzen, weitergeben und weiterentwickeln. Die einzige Bedingung: Das Saatgut und seine Folgeentwicklungen dürfen nicht mit Patenten oder anderen Exklusivrechten belegt werden, damit der Open-Source-Charakter, also der breite, öffentliche Zugang zur Saatgutquelle, erhalten bleibt.

„Es gibt eine große Nachfrage durch Verbraucherinnen und Verbraucher“, sagt Agrecol-Projektleiter Johannes Kotschi. Immer mehr Händler bieten demnach lizenzierte Tomatensorten an. Bereits 2017 wurde die Cocktail-Tomate „Sunviva“ als erste Tomatensorte mit einer Open-Source-Lizenz ausgestattet. Mittlerweile sind weitere Sorten von Tomaten aber auch Mais und Weizen lizenziert worden – Tendenz steigend.

jmr

Der Übergang von einer auf fossilen Ressourcen basierenden Wirtschaftsweise hin zu einem nachhaltigen, biobasierten Wirtschaften muss vermessen und beobachtet werden, um diesen Prozess bewerten und angemessen steuern zu können. Ein möglichst kontinuierliches Monitoring soll eine Daten- und Wissensbasis schaffen, mit der sich Fortschritte, aber auch Fehlentwicklungen und Risiken sichtbar machen lassen. Stefan Bringezu ist Professor für Nachhaltiges Ressourcenmanagement an der Universität Kassel und koordiniert das Projektkonsortium SYMOBIO, das derzeit ein Monitoring der gesamten Bioökonomie in Deutschland aufbaut.

Ob Erdbeben, Epidemien oder Kriege – Berichte über humanitäre Katastrophen erreichen uns mittlerweile fast täglich und mit ihnen auch die Bilder von überfüllten Notunterkünften und aufgereihten Feldbetten. Hierfür werden bisher vor allem Klapp-Feldbetten mit Aluminiumgestellen eingesetzt. Nach einem Einsatz werden die Feldbetten häufig in den Camps zurückgelassen – jährlich müssen Tausende Feldbetten verschrottet werden. Somit fallen riesige Mengen an Metall und Textilmaterial an, Werkstoffe, die oft schwierig zu entsorgen sind. In Krisenfällen wie der Ebola-Epidemie in Westafrika vor wenigen Jahren können die Betten sogar ein erhebliches Infektionsrisiko darstellen.

Mit Einweg-Feldbetten aus nachwachsenden Rohstoffen will der Diplom-Ingenieur Sven Grasselt-Gille von der Technischen Universität Dresden deshalb Abhilfe schaffen. Gille arbeitet an der Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik als Produktgestalter mit biologischen Faserverbundwerkstoffen. Als eine lokale Tischlerei mit dem Wunsch nach einem innovativen Produkt auf ihn zukam, entstand die Idee zum Einweg-Feldbett. Das Vorhaben wird im Rahmen des Ideenwettbewerbs „Neue Produkte für die Bioökonomie“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt. Seit August 2018 befindet es sich in der sogenannten Machbarkeitsphase – diese wird für zwei Jahre mit rund 250.000 Euro gefördert.

Unkomplizierte Antragsstellung im Ideenwettbewerb

Erfahren hatte Gille von dem BMBF-Ideenwettbewerb eher zufällig: „Im Pausenraum lag ein Flyer mit dem Hinweis auf die Ausschreibung und der Ankündigung eines Workshops zur Antragstellung von der Gründerförderung Dresden exist, an dem ich dann teilgenommen habe.“ Begeistert vom zweistufigen Aufbau der Fördermaßnahme und der unkomplizierten Antragsstellung reichte er eine Projektskizze ein. Dass sein Projekt die Förderung erhielt, führt Gille neben der innovativen Idee auch auf die akute Lage zurück: „Zum Zeitpunkt der Antragstellung war die humanitäre Notlage der vielen Geflüchteten bei uns vor der Tür angekommen. In den Medien waren ständig Notunterkünfte und Feldbetten zu sehen – unser Projekt bot hier einen greifbaren Lösungsansatz.“

Wellpappe überzeugt als Material

Die Sondierungsphase nutzte Gille zunächst zur Kontaktaufnahme mit Anwendern vor Ort, die durchweg positives Feedback gaben. Ursprünglich wollte er die Betten aus Holz bauen, doch schnell wurde klar: „Für diese sehr spezielle Anwendung ist das Material Holz leider zu schwer und zu teuer“, so Gille. Unterstützt durch Know-how der Arbeitsgruppe für Papiertechnik der Professur entschied er sich deshalb, die Einweg-Feldbetten komplett aus Wellpappe herzustellen: „Wellpappe ist sehr leicht und gleichzeitig sehr steif, außerdem ist sie nachhaltig und gut recyclebar. Für mich als Gestalter hat Wellpappe zudem den Vorteil, dass ich sie falten kann.“ Dadurch könne die Konstruktion am Ende noch steifer und belastbarer werden als der ursprünglich geplante Holz-Steckbausatz.

Zeitnah auf den Markt

Für die Dresdner Einweg-Feldbetten gibt es bereits mehrere Vorentwürfe und erste Modelle, aber vieles muss noch erforscht und erprobt werden: „Die Nassfestigkeit der Wellpappe muss noch geklärt werden“, so Gille. Das Ziel sei es, das Bett mindestens zu 95% aus Wellpappe herzustellen. Denn dann zählt es noch zum Altpapier und kann als solches entsorgt werden. Auch die Bespannung der Liegefläche soll aus Papierwerkstoff entstehen und einer Hängematte ähneln. Offen sei auch noch, wie die Füße der Einweg-Feldbetten nassfest gemacht werden können. „Es wird auf jeden Fall biobasiert sein“, sagt der Gestalter. Bei einigen Modellen arbeiten die Forscher bereits mit abnehmbaren Wood-Plastic-Composite (WPC)-Kappen. Aber auch biobasierte Beschichtungen seien denkbar. Da keine neuen Fertigungsprozesse entwickelt werden müssen, ist Gille optimistisch, dass seine Einweg-Feldbetten zeitnah nach Ende der Förderung auf den Markt kommen könnten. Das erste Modell im 1:1-Maßstab soll noch im Januar 2019 fertig werden. Zur Unterstützung der Umsetzungpläne beschäftigt Gille zudem inzwischen zwei Kolleginnen, die sich vorrangig um den Nässeschutz der Füße und die Liegefläche kümmern.

Auch über eine Ausgründung hat Gille bereits zusammen mit dem Großunternehmen THIMM Packaging Systems GmbH nachgedacht. Die Beteiligung des Spezialisten für Schwerlastverpackung wird dabei aufgrund seiner speziellen Verarbeitungsmaschinen unerlässlich sein.

Autorin: Judith Reichel

Bevölkerungswachstum und Klimawandel stellen die Landwirtschaft schon heute vor große Herausforderungen. Die Sicherung der Ernährung, die Produktion gesunder und sicherer Lebensmittel sowie die Gestaltung einer nachhaltigen Agrarwirtschaft und die Nutzung nachwachsender Rohstoffe sind daher wichtige Eckpfeiler der Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 der Bundesregierung. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) engagieren sich zudem gemeinsam in der europäischen Joint-Programming-Initiative „Agriculture, Food Security and Climate Change (FACCE-JPI)“. Ein Handlungsschwerpunkt der 2015 veröffentlichten strategischen Forschungsagenda ist, das Wachstum und die Intensivierung der Landwirtschaft auf umweltfreundliche und nachhaltige Weise zu gestalten.

Im Rahmen des europäischen Forschungsrahmenprogramms Horizon 2020 wurde daher die ERA-NET-Initiative Cofund FACCE SURPLUS – Sustainable and Resilient Agriculture for Food and Non-Food Systems ins Leben gerufen. Im Januar ist nun die dritte Ausschreibungsrunde gestartet. Gefördert werden interdisziplinäre, innovative und multinationale Verbundprojekte, die auf eine nachhaltige Intensivierung der ernährungs- und nicht-ernährungsbezogenen Biomasseproduktion und -transformation zielen. Dadurch soll die Zusammenarbeit innerhalb der EU auf diesem Feld verbessert werden.

Nachhaltige Intensivierung der Biomasseproduktion

Die Vorhaben werden im Rahmen eines Wettbewerbs ausgewählt. Sie sollen die nationalen Aktivitäten des BMBF zur ernährungs- und nicht-ernährungsbezogenen Biomasseproduktion und deren Umwandlung flankieren. Folgende Themen kommen in der aktuellen Ausschreibung für eine Förderung infrage:

• Entwicklung von Märkten für ein breites Spektrum von Produkten und Dienstleistungen aus integrierten Nahrungsmittel- und Nichtnahrungsmittelsystemen, z. B. unter Berücksichtigung neuer biotechnologischer Techniken und industrieller Prozesse, Bedürfnisse und Möglichkeiten kleiner und mittlerer Unternehmen. 
• Resiliente landwirtschaftliche Systeme, die trotz zunehmender Belastung durch den Klimawandel, neu auftretende Schädlinge und Krankheiten sowie andere Umweltprobleme bei Erhaltung von Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen die Möglichkeit zu Wachstum und Intensivierung der Landwirtschaft bieten. 
• Indikatoren für umweltbezogene Nachhaltigkeit zur Bewertung anderer Trade-offs für die Umwelt- und Produktionsziele verschiedener, spezifischer landwirtschaftlicher Systeme.
• Regionale Fokussierung der Landnutzung zur Steigerung der Produktion und Umwandlung von Biomasse mit dem Ziel, den Ausbau von Systemen zu fördern, die mittels neuer Transformationstechniken eine effiziente Kaskadennutzung von Biomasse ermöglichen.
• Nachhaltige Intensivierung integrierter landwirtschaftlicher Nahrungsmittel- und Nichtnahrungsmittelsysteme durch die Entwicklung integrierter, systembasierter Ansätze für das Landmanagement.

Das Artensterben nimmt weltweit zu. Vor allem der Rückgang der Insekten ist dramatisch – auch in Deutschland. Lebensraumzerstörung, Umweltgifte und Klimawandel sind die Ursachen für die verheerende globale Entwicklung. Gleichzeitig gibt es noch Millionen von unbekannten Arten, die auf ihre Entdeckung warten. Hier setzt die Arbeit des im Juni 2018 gegründeten Zentrums für Integrative Biodiversitätsentdeckung am Museum für Naturkunde in Berlin an. Ein Team um den kommissarischen Leiter des Zentrums, Michael Ohl, konzentriert sich dabei auf die Erkundung und Erforschung der Tierarten auf der Erde. Der Biologe will die „Spieler im komplexen Gefüge der Natur" mithilfe moderner Technologien aufspüren und erforschen. Sein Anliegen: die weltweite Biodiversität besser verstehen und Antworten auf drängende Fragen wie das Artensterben liefern. Im Fokus stehen auch Insekten, die als Bestäuber für den Fortbestand der Ökosysteme von besonderer Bedeutung sind. 

Species extinction is increasing worldwide. Above all, the decline of insects is dramatic - not least in Germany. Habitat destruction, environmental toxins and climate change are the causes of this devastating global development. At the same time, there are still millions of unknown species waiting to be discovered. This is where the work of the Center for Integrative Biodiversity Discovery at the Museum für Naturkunde in Berlin, founded in June 2018, comes into play. A team led by Michael Ohl, acting head of the Center, will focus on the exploration and study of animal species on Earth. The biologist wants to track down and investigate the "players in the complex structure of nature" with the help of modern technologies. His aim is to better understand global biodiversity and provide answers to pressing questions such as the extinction of species. The focus is also on insects, which are particularly important as pollinators for the survival of entire ecosystems.

Gerste ist in vielen Regionen der Welt ein wichtiges Futter- oder sogar Grundnahrungsmittel. Außerdem könnte sie die erste Feldfrucht sein, die von der Menschheit kultiviert wurde. Erst im vergangenen Jahr haben deutsche Pflanzenforscher gezeigt, dass die Züchtung der Gerste wohl in einer einzigen Region im sogenannten fruchtbaren Halbmond ihren Ursprung hat, einer Region im Nahen Osten, die sich von Israel über Jordanien, Syrien, die Türkei, Irak bis nach Iran erstreckt. Strittig war bisher, ob auch die in Tibet verbreitete Qingke-Gerste aus dem Nahen Osten stammt oder einen eigenen Ursprung besitzt.

177 Gerstenpopulationen genetisch analysiert

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben hat diese Frage im Fachjournal „Nature Communications“ nun beantwortet. Dazu analysierten die Wissenschaftler das Erbgut von 177 regionalen Gerstenpopulationen, darunter kultivierte und wilde Gerste aus Tibet, aber auch aus östlichen und westlichen Züchtungen. Anhand der genetischen Unterschiede ließ sich feststellen, wie diese Populationen verwandt und welche die evolutionär älteren sind. Am Ende stand ein eindeutiges Bild: Auch die tibetische Qingke-Gerste stammt ursprünglich aus dem fruchtbaren Halbmond.

Spur von Pakistan über Indien nach Tibet

Eine Abnahme der genetischen Vielfalt von der östlichen domestizierten Gerste zur Qingke-Gerste weist darauf hin, dass die Gerste vor 3.500 bis 4.500 Jahren über Nord-Pakistan, Indien und Nepal nach Süd-Tibet eingeführt worden ist. Damals hat wohl nur eine kleine genetische Gruppe unter den  Umweltbedingungen des tibetischen Hochlands überleben können, aus der schließlich die Qingke-Gerste hervorgegangen ist.

Die damit bewiesene enorme Anpassungsfähigkeit der Qingke-Gerste lässt die IPK-Forscher hoffen, dass sich diese Pflanzen für die europäische Züchtung als wertvolle genetische Quellen für Resistenzen gegen widrige biotische und abiotische Umweltbedingungen nutzen lassen.

bl

Joghurtbecher oder Plastikflaschen zu recyceln ist heutzutage problemlos möglich. Sie bestehen meist aus einem Polymer wie Polyethylenterephthalat -kurz PET-, das zu Granulat verarbeitet und wiederverwendet werden kann. Viele Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff bestehen jedoch aus Mehrschichtlaminatfolien. Diese Verbundstoffe setzen sich aus verschiedenen Polymeren wie PET und Polypropylen (PP) sowie Aluminiumlagen zusammen und sorgen beispielsweise dafür, dass Lebensmittel vor Licht oder Sauerstoff geschützt sind. Beim Recycling müssten diese Materialschichten jedoch getrennt werden. Was bisher technisch nicht möglich war, wollen Partner aus Forschung und Industrie in Bayern nun realisieren.

Kunststoffverbünde sauber trennen

Im Rahmen des Projektes „Circular Packaging“ soll bis 2021 eine Demonstrationsanlage entstehen, die solche Verpackungsabfälle schonend verwertet, so dass daraus neue hochwertige Packstoffe entstehen können. Die Grundlage hierfür liefern Forscher vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising mit dem CreaSolv-Verfahren. Mithilfe der mittlerweile patentierten Technologie können nicht nur hochwertige und hochreine Kunststoffe in Neuwarenqualität gewonnen werden. Auch Geruchs- und Störstoffe werden beseitigt. Die Entwicklung des lösemittelbasierten CreaSolv-Prozesses wurde mit rund 3,2 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Förderprogramms „Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA)“ unterstützt.

Demo-Anlage bis 2021 fertig 

Derzeit steht die Technologie nur im Pilotanlagenmaßstab zur Verfügung. Nun soll sich das Verfahren auch im industriellen Maßstab bewähren. In Zusammenarbeit mit den Fraunhofer-Forschern und weiteren Industriepartnern wird unter der Leitung der Lober GmbH & Co. Abfallentsorgungs KG in Neunburg vorm Wald eine Demonstrationsanlage mit der CreaSolv-Technologie entstehen. Das Ziel: Ab 2021 soll hier täglich bis zu einer LKW-Ladung Verpackungsabfälle verarbeitet werden. Darüber hinaus will die Lober GmbH als Betreiber der Anlage künftig auch andere Verbundstoffabfälle aufbereiten, so dass aus den polymeren Werkstoffen neue Produkte entstehen können. Die Verfahrenstechniker vom Fraunhofer-IVV werden den Bau der Demonstrationsanlage begleiten. 

bb

Die Kosmetikbranche boomt: Immer mehr Männer und Frauen jeden Alters setzen auf Cremes und Gele, um Haut und Haare zu optimieren oder zu schützen. Allerdings basieren noch immer viele Kosmetikprodukte auf fossilen Rohstoffen. Der Hersteller von Hightech-Polymerwerkstoffen, Covestro, stellte soeben auf der Pariser Fachmesse Cosmetagora zwei neue nachhaltige Produkte vor: ein biobasiertes Haargel und eine bioabbaubare Sonnenlotion.

Nachhaltiges Hairstyling

Bisher mussten biobasierte Kosmetika oft Abstriche hinsichtlich ihrer Textur und Haltbarkeit in Kauf nehmen. Das neue nachhaltige Hairstylingprodukt von Covestro hingegen soll nach Angaben des Unternehmens das gleiche Leistungsniveau wie synthetisch hergestellte Produkte haben. Baycusaneco E 1000 ist danach ein biobasierter Polyurethan-Filmbildner, der laut Hersteller zu knapp 60% aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Damit soll die Substanz die für Naturprodukte geltende ISO-Norm 16128, Teil 1, erfüllen und darf auch als Inhaltsstoff natürlichen Ursprungs gekennzeichnet werden.

Bioabbaubare Sonnenlotion

In Paris stellte Covestro ebenso seine marktgängigen synthetischen Polyurethan-Dispersionen des Baycusan-Sortiments vor. Im Gegensatz zu anderen Filmbildnern werden diese Stoffe bereits innerhalb weniger Tage biologisch abgebaut, wie das Unternehmen mitteilt. Mit den Suncare-Produkten will Covestro eigenen Angaben zufolge die Auswirkungen auf das marine Ökosystem so gering wie möglich halten.

Covestro gehört zu den weltweit größten Polymer-Unternehmen. Zu den wichtigsten Abnehmern des Leverkusener Unternehmens zählen Automobil-, Holzverarbeitungs-, Möbel- und Chemieindustrie sowie die Bauwirtschaft, aber auch die Gesundheitsbranche und Hersteller von Freizeit- und Kosmetikprodukten.

jmr

There is a huge and seemingly ever-growing market for cosmetics. Men and women of all ages are using countless products to improve or protect their skin and to style their hair. However, the ingredients of many of these products are still fossil-based petrochemicals. Now, Covestro is presenting two new cosmetic products during the Cosmetagora trade fair in Paris on January 15 and 16: A biobased hair gel and a biodegradable and sustainable sun protect lotion.

Sustainable hairstyling

Until now, “green” or biobased cosmetics have often received mixed reviews as most of them had to accept trade-offs in texture, strength or durability for their sustainability. In contrast, Covestro claims that their biobased hairstyling product Baycusan® eco E 1000, which consists of biobased polyurethane film formers, achieves at least the same performance levels as synthetic products, but avoids the disadvantages of other natural film formers. The manufacturer states that the E 1000 hairstyling product is made of nearly 60% renewable raw materials and does not require any synthetic fixing additives. It may therefore be labeled as an ingredient of natural origin in accordance with the ISO Standard 16128, Part 1.

Sun lotion with good biodegradability

Furthermore, Covestro is also presenting the biodegradable properties of a synthetic polyurethane dispersions as part of the Baycusan^® classic range, the protective lotion Baycusan^® C 1004. In contrast to other film formers, according to the company, these are biologically degraded within a short time period – an important advantage, for suncare products. Covestro stated that their main objective here was to minimize the impact on the marine ecosystem while still offering high protection against damaging sun rays.

Covestro is one of the world’s largest polymer companies and is headquartered in Leverkusen. Their business activities are focused on the manufacture of high-tech polymer materials and the development of innovative solutions for products across the automotive, construction, wood processing and furniture segments as well as cosmetics, health and the chemical industry, among others.

jmr

Ob im Mittelmeer, Atlantik oder Pazifik: Plastikmüll ist als Strandgut oder Relikt am Meeresboden überall zu finden. Selbst die Arktis ist davon nicht mehr verschont. Jedes Jahr landen nach Angaben des UN-Umweltprogamms (UNEP) rund acht Millionen Tonnen Plastikmüll in den Weltmeeren. Vor allem Mikroplastikpartikel belasten nachweislich nicht nur die Gewässer und bedrohen das Leben der Meeresbewohner und anderer Tierarten. Auch an Land wird die zunehmende Vermüllung zum Problem. Hier sind es vor allem die Entwicklungsländer, die neue nachhaltige Lösungsansätze für die Entsorgung von Kunststoffmüll benötigen.

Globales Plastikmüllproblem lösen 

Ein neues weltweites Bündnis will das ändern. 30 internationale Konzerne haben sich zusammengeschlossen und Mitte Januar in London offiziell die „Allianz gegen Plastikmüll in der Umwelt“ (Alliance to End Plastic Waste, AEPW) gegründet. Zu den deutschen Gründungsmitgliedern des gemeinnützigen Vereins gehören der Chemiekonzern BASF, der Waschmittelhersteller Henkel und der Werkstoffproduzent Covestro. „Wir gründen die Allianz gegen Plastikmüll in der Umwelt mit, weil wir Lösungen vorantreiben und fördern wollen, die effektiv dazu beitragen, das weltweite Plastikmüllproblem zu lösen“, erklärt Martin Brudermüller, Vorsitzender des Vorstands und Chief Technology Officer der BASF SE.

Kunststoffabfälle als Ressource betrachten

Im Kampf gegen Plastikmüll engagieren sich neben großen Chemiekonzernen auch Unternehmen aus der Kunststoffbranche, der Konsumgüterindustrie, des Handels und der Abfallwirtschaft. „Wir bei Covestro sind überzeugt, dass Kunststoffe viel zu wertvoll sind, um als Müll in der Umwelt zu enden. Sämtlicher Abfall sollte als Ressource betrachtet werden“, erklärt Vorstandsvorsitzender Markus Steilemann.

Neue Lösungen und Technologien entwickeln

Ziel der neuen Allianz ist es, die Entsorgung von Plastikmüll in die Umwelt, insbesondere in die Weltmeere, zu reduzieren und zu vermeiden, wie es in der Pressemitteilung der BASF heißt. Dafür wollen die Unternehmen Lösungen und Technologien entwickeln und diese auf den Markt bringen sowie entsprechende Projekte und Kooperationen fördern. Dazu gehören insbesondere auch Vorhaben, die eine Wiederverwendung gebrauchter Kunststoffe durch Recycling ermöglichen und damit dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft gerecht werden. „Eine wichtige Maßnahme, um den unkontrollierten Eintrag von Plastik in die Umwelt zu beenden, ist der Aufbau von Prozessen, die bereits genutzten Kunststoff als Rohstoff wiederverwenden können. Die chemische Industrie nimmt hier eine bedeutende Rolle in der Entwicklung und Umsetzung innovativer Prozesse im Großmaßstab ein, um die Weiterverarbeitung von Plastikmüll in neue Produkte zu ermöglichen“, sagt Brudermüller.

Infrastrukturen für Abfallentsorgung schaffen

Einen weiteren Handlungsschwerpunkt sieht die Allianz in der Entwicklung einer Infrastruktur für Abfallentsorgung und Recycling von Plastikmüll vor allem in Ländern wie China, Indien und Vietnam, die zu den Hotspot-Regionen zählen. Auf der Agenda des Bündnisses steht aber auch die Säuberung von Gebieten, die bereits stark durch Plastikabfälle belastet sind. Im Fokus stehen hier vor allem jene Flüsse, die Plastikmüll vom Land ins Meer transportieren. Diese befinden sich überwiegend in Asien und Afrika.

Investitionen in Milliardenhöhe

1 Mrd. Dollar (umgerechnet etwa 877 Mio. Euro) stehen nach Angaben der Allianz für Investitionen bereit. In den kommenden fünf Jahren soll das Budget auf bis zu 1,5 Mrd. Dollar, umgerechnet 1,3 Mrd. Euro, steigen. „Wir alle sind uns darin einig, dass Plastikabfälle nicht in unsere Ozeane oder in die Umwelt gehören. Dies ist eine komplexe und ernsthafte globale Herausforderung, die schnelles Handeln und eine starke Führung erfordert“, sagt David Taylor, Vorsitzender der AEPW und CEO von Procter & Gamble, das ebenso zu den Gründungsmitgliedern zählt.

Zu den Mitgliedern des AEPW zählen außerdem: Berry Global, Braskem, Chevron Phillips Chemical Company LLC, Clariant, Dow, DSM, ExxonMobil, Formosa Plastics Corporation USA, LyondellBasell, Mitsubishi Chemical Holdings, Mitsui Chemicals, Nova Chemicals, OxyChem, Reliance Industries, SABIC, Sasol, SUEZ, Shell Chemical, SCG Chemicals, Sumitomo Chemical, Total und Veolia.

bb

Die Optogenetik hat sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen und äußerst aufschlussreichen Werkzeug der biologischen Forschung entwickelt. Dabei werden mithilfe von lichtsensitiven Proteinen Ionenkanäle gesteuert. Trifft Licht mit einer bestimmten Wellenlänge auf solche Photosensoren, öffnen oder schließen sich diese Kanäle und beeinflussen so die Signalübertragung von Zelle zu Zelle. In der Neurobiologie konnten auf diesem Weg bereits detaillierte Zusammenhänge zwischen der neuronalen Aktivität und bestimmten Verhaltensmustern geklärt werden. Die bisher verwendeten Rezeptoren wurden in der Grünalge unter anderem vom Würzburger Forscher Georg Nagel entdeckt. Jetzt haben Wissenschaftler der Universitäten Würzburg und Bielefeld einen weiteren Lichtsensor der Grünalgen aufgespürt, der ähnlich funktioniert wie die Lichtrezeptoren im menschlichen Auge.

Algen-Lichtrezeptor funktioniert wie bei Menschen

Auch Grünalgen orientieren sich am Licht. Um dieses überhaupt wahrzunehmen, haben sie spezielle Photorezeptoren entwickelt. Bereits im Jahr 2002 entdeckten und charakterisierten Forscher um Georg Nagel, damals am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt am Main, in Algen zwei sogenannte Channelrhodopsine. Im Fachjournal „BMC Biology“ berichten Wissenschaftler von der Universität Bielefeld und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg nun von einem weiteren Lichtsensor der Algen. Das Besondere: Bei dem neuen Photorezeptor handelt es sich um eine sogenannte Guanylylcyclase, die durch Licht gehemmt wird. Dieses Enzym ist also nur im Dunkeln aktiv. Wenn es aktiv ist, synthetisiert es den wichtigen Botenstoff cGMP. Trifft nun Licht auf den Rezeptor, hemmt das die cGMP-Produktion – genau wie bei den Photorezeptoren im menschlichen Auge.

Reguliert wird der neu entdeckte Sensor außer durch Licht auch vom Molekül und Energieträger ATP. Solche „Zweikomponentensysteme“ sind bei Bakterien zwar bekannt, bisher aber nicht bei höher entwickelten Zellen wie den Grünalgen. Die Forscher um Armin Hallmann in Bielefeld und Nagel in Würzburg haben den neuen Photorezeptor „Two Component Cyclase Opsin“ getauft, kurz 2c-Cyclop. Entdeckt wurde er gleich bei zwei Grünalgen: der einzelligen Chlamydomonas reinhardtii und der mehrzelligen Volvox carteri.

Neuer Ansatz verhalf zu Durchbruch

„Seit vielen Jahren gibt es genetische Daten, aus denen wir schließen konnten, dass es in Grünalgen noch viel mehr Rhodopsine geben muss als die zwei bisher charakterisierten“, so Shiqiang Gao von der Universität Würzburg. „Bisher konnte aber niemand die Funktion dieser Lichtsensoren demonstrieren.“ Den Pflanzenphysiologen ist dies durch einen neuen Ansatz gelungen: Sie haben das neue Rhodopsin in Eizellen des Krallenfrosches Xenopus laevis und in die Kugelalge Volvox carteri eingebaut. So konnte in beiden Fällen seine Funktion nachgewiesen werden. Die Forschenden erhoffen sich durch ihre Ergebnisse neue Anwendungsmöglichkeiten für die Optogenetik.

jmr

Die Tübinger Novis GmbH hat sich der Weiterverarbeitung von und der Energiegewinnung aus Reststoffen verschrieben. So erzeugt sie beispielsweise bereits Biogas aus Stallmist, Hühnerkot, Obst- und Gemüseresten sowie aus Schlachtabfällen. Jetzt soll ein weiterer Reststoff hinzukommen: Champignonkompost (Champost). Im Rahmen des EU-Projektes „Smartmushroom“, das mit 3 Mio. Euro dotiert ist, will das Team um Novis-Geschäftsführer Thomas Helle eine Biogasanlage entwickeln, die mit Champost betrieben wird. Hintergrund: Für den Anbau von Champignons sind große Mengen an Substrat nötig, das überwiegend aus Pferde- und Hühnermist besteht. Doch der Einsatz als Dünger ist mengenmäßig begrenzt. Europaweit fallen so jährlich mehrere Millionen Tonnen Champost als ungenutzter Abfallstoff an. Das Projekt wird im Rahmen des EU-Programms Horizon 2020 – Fast Track to Innovation – gefördert und umfasst vier europäische Partner.

Tübingen-based Novis GmbH is dedicated to the further processing and generation of energy from residues. For example, it already generates biogas from manure, chicken dung, fruit and vegetable residues as well as slaughterhouse waste. Now another residual material is to be added: Champignon compost (Champost). As part of the EU project "Smartmushroom", which is endowed with 3 million euros, the team led by Novis Managing Director Thomas Helle intends to develop a biogas plant that will be operated with champost. Background: The cultivation of mushrooms requires large amounts of substrate, which consists mainly of horse and chicken manure. However, its use as fertilizer is limited in terms of quantity. Throughout Europe, several million tonnes of champost are produced each year as unused waste material. The project is funded under the EU Horizon 2020 program - Fast Track to Innovation - and comprises four European partners.

Damit Pflanzen wachsen, benötigen sie Nährstoffe wie Phosphat und Stickstoff. Landwirte bringen daher Düngemittel aufs Feld, damit Mais oder Weizen gedeihen und gute Erträge eingefahren werden können. Doch die Nährstoffaufnahme der Pflanzen ist keinesfalls optimal. Stressfaktoren wie Trockenheit können verhindern, dass ausreichend Nährstoffe zu den Pflanzenwurzeln gelangen. „Ein Problem besteht hier vor allem darin, dass die nötigen Nährstoffe in diesen Düngern häufig nicht durchgängig in ausreichender Menge vorhanden oder pflanzenverfügbar sind. Sie werden durch die Aktivität von Bodenorganismen erst langsam freigesetzt, können auch pflanzenschädliche Nebenwirkungen entwickeln und Schadstoffrückstände enthalten“, erklärt Günter Neumann vom Fachgebiet Ernährungsphysiologie der Kulturpflanzen an der Universität Hohenheim.

Nährstoffaufnahme bei Pflanzen ankurbeln

Ein Team um den Hohenheimer Forscher will daher mithilfe von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen sowie bioaktiven Substanzen wie Pflanzen-, Algen- oder Kompostextrakten die Nährstoffaufnahme aus Boden und Dünger ankurbeln. Die Forschung zur Wirkung sogenannter Bioeffektoren als Pflanzenschutz wird derzeit im Rahmen des BonaRes-Verbundprojektes „DiControl“ gemeinsam mit Forschern vom Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) untersucht. In dem vom Bundesforschungsministerium mit rund 319.000 Euro geförderten Vorhaben geht es auch um die Frage, wie die Gemeinschaften der Mikroorganismen im Boden in den verschiedenen Anbausystemen interagieren. 

Erste Erkenntnisse dazu gibt es bereits. Im Rahmen des EU-Projektes BIOFECTOR haben die Hohenheimer Forscher gemeinsam mit internationalen Partnern die Wirkung der sogenannten Bioeffektoren an Tomaten, Weizen und Mais schon getestet. Hier untersuchten sie, welche Kombination von Bioeffektor und Dünger für das Pflanzenwachstum am erfolgversprechendsten ist.

Anwendungsbedingungen beeinflussen Bioeffektoren

Es zeigte sich: Die Wirksamkeit der Bioeffektoren ist stark von den jeweiligen Anwendungsbedingungen abhängig. So war der Effekt bei Stressbedingungen wie Trockenheit, Kälte oder einem erhöhten Salzgehalt bei der Bewässerung am größten. Neumann zufolge traf das insbesondere auf nichtmikrobielle Bioeffektoren wie Pflanzen- und Algenextrakte, aber auch auf Siliziumpräparate und Kombinationen mit Mikronährstoffen wie Zink und Mangan zu.

Pflanzen mit Bioeffektoren gegen Kältestress wappnen

„Bioeffektoren können offensichtlich über Signalfunktionen natürliche Anpassungsreaktionen an Kälte- oder Trockenstress stimulieren. Die Produzenten werden damit besser gegen klimawandelbedingte Wetterschwankungen abgesichert“, sagt Neumann. Die Hohenheimer Forscher sind überzeugt, dass Bioeffektoren Kulturpflanzen wie Mais, Raps oder Wintergetreide, die hierzulande oft unter kühlen Frühjahrstemperaturen leiden, gegen Kältestress wappnen könnten. Davon würde nicht nur die konventionelle Landwirtschaft profitieren, sondern auch der Ökolandbau. Durch die Stimulation der Nährstoffaufnahme mittels Mikroorganismen oder bioaktiver Substanzen würden Düngemittel besser ausgenutzt. Der positive Effekt zeigte sich sowohl bei organischem als auch bei Mineralstoffdünger. „An der Wurzel plaziert können Bioeffektoren den Pflanzen helfen, durch Förderung des Wurzelwachstums oder durch Mobilisierungsprozesse leichter an die Düngernährstoffe heranzukommen und diese effizienter zu nutzen. Dadurch muss weniger Dünger ausgebracht werden“, erklärt Neumann.

bb

Das fruchtbare Ackerland der Erde ist begrenzt und nimmt durch Erosion und Klimawandel seit Jahren ab. Gleichzeitig steigt der Bedarf nach Anbauflächen, weil die Weltbevölkerung wächst, der Fleischkonsum zunimmt und die chemische Industrie bemüht ist, erdölbasierte durch nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen. Welche Rolle dabei Pflanzen spielen, die der chemischen Industrie fermentierbaren Zucker liefern können, hat nun das nova-Institut in Hürth anhand von zwölf Nachhaltigkeitskriterien untersucht.

Nahrungspflanzen, Holz oder Abfälle?

Unterschieden haben die Forscher dabei Pflanzen der sogenannten ersten Generation, die ansonsten als Nahrungs- oder Futtermittel dienen würden, und Quellen der zweiten Generation, bei der dieser Konflikt nicht existiert – beispielsweise Holz, aber auch Abfall- und Reststoffe. Aus Sicht des Klimaschutzes glänzen demnach Restholz, Agrarreststoffe und Bioabfall, aber auch Zuckerrüben und Zuckerrohr senken die Treibhausgasemissionen der chemischen Industrie. Der Kostenvorteil liegt der Studie zufolge klar auf Seiten der Zuckerpflanzen. Aufgrund der insbesondere bei der Zuckerrübe hohen Flächeneffizienz und ihrer als Futtermittel nutzbaren Nebenprodukte sehen die Forscher hier keinen negativen Einfluss auf die Ernährungssicherheit. Das gelte jedoch bei praktisch allen untersuchten Zuckerquellen. Als nachteilig bewertet die Studie bei der Zuckerrübe die Folgen der intensiven Landwirtschaft für Wasser, Luft, Boden und Artenvielfalt.

Konflikte zwischen Kosten und Umweltauswirkungen

Stärkepflanzen wie Weizen und Mais schneiden als Zuckerquelle ebenfalls gut ab. Ihre besondere Stärke liegt in den nährstoffreichen Nebenprodukten für die Futtermittelindustrie, Schwächen sind – neben den Treibhausgasemissionen – wie bei Zuckerrüben die Umweltauswirkungen der intensiven Anbaumethoden. Als offensichtlichen Vorteil von Waldholz beschreibt die Studie die geringe Konkurrenz zu Ackerland. Allerdings sei die Flächenproduktivität gering und es gebe keine Nebenprodukte für die Futtermittelindustrie. Weniger günstig als Holz aus etablierter Forstwirtschaft seien sogenannte Kurzumtriebsplantagen, da hier häufig die Logistik fehle und manchmal die Einrichtung auf ehemaligen Ackerflächen erfolge. Abfall- und Reststoffe haben naturgemäß die geringsten Umweltauswirkungen und verringern die Treibhausgasemissionen am effektivsten. Nachteilig seien jedoch die hohen Treibhausgasvermeidungskosten, fehlende Infrastruktur und begrenzte Verfügbarkeit.

Schlechter Ruf der Zuckerpflanzen nicht zu begründen

Das Fazit der Forscher lautet daher, „dass fermentierbarer Zucker der ersten Generation für eine nachhaltige Rohstoffstrategie der europäischen chemischen Industrie ebenso vorteilhaft ist wie Zucker der zweiten Generation“. Der schlechte Ruf von Agrarrohstoffen der ersten Generation sei wissenschaftlich nicht zu begründen.

bl

In der Biotechnologie dienen Zellen als kleine Fabriken, um gezielt bestimmte chemische Verbindungen herzustellen. Dazu müssen Forschende zunächst geeignete Organismen finden und dann auch noch mit den speziellen Anforderungen und sonstigen Stoffwechselaktivitäten des jeweiligen Organismus‘ zurechtkommen. Weltweit arbeiten Wissenschaftler daher daran, künstliche Zellen herzustellen, die ganz auf ihre jeweiligen Aufgaben zugeschnitten sind. Was die Natur in lebenden Zellen in Millionen Jahren mithilfe der Evolution gelöst hat, muss dazu neugeschaffen oder chemisch nachgebildet werden. Ein Team der TU München hat dabei jetzt einen wichtigen Meilenstein erreicht, wie die Forscher um Friedrich Simmel im Fachjournal „Nature Chemistry“ berichten: Die Zellen können miteinander kommunizieren.

Zellen aus Gelen und Polymeren

Als Zellen dienen Gele oder Emulsionströpfchen mit einem Durchmesser von 10 bis 100 Mikrometern. Eine dünne Fett- oder Polymerschicht fungiert als Membran. Innerhalb dieser Zellen können chemische oder biochemische Reaktionen ungestört ablaufen. Im Fall der Münchener Forschungsgruppe produzierten die Zellen RNA oder Proteine, simulierten also die Genexpression natürlicher Zellen.

Membrankanäle für den Signalaustausch

Diese künstlichen Zellen verbanden die Chemiker zu mehrzelligen Strukturen mit definierter räumlicher Anordnung. In die Membranen haben die Forscher Kanäle eingebaut, durch die Signalproteine transportiert werden können. Tatsächlich ist es gelungen, auf diese Weise Signale durch den Zellverband zu schicken und Informationen von Zelle zu Zelle zu übermitteln, beispielsweise den Befehl, die Produktion eines Proteins zu beginnen. „Unser System ist das erste Beispiel eines multizellulären Systems, in dem künstliche Zellen mit Genexpression eine feste Anordnung haben und über chemische Signale miteinander gekoppelt sind. Auf diesem Wege erreichen wir damit eine Form der räumlichen Differenzierung“, resümiert Simmel. Das sei ein erster Schritt hin zu gewebeähnlichen, synthetischen biologischen Materialien, in denen sich einzelne Zellen wie in biologischen Organismen spezialisieren können.

Anwendung und Grundlagenforschung

Neben langfristig denkbaren Anwendungen als Minifabriken oder Sensoren erhoffen sich die Münchener Forscher auch wertvolle Werkzeuge für die Grundlagenforschung. Sie wollen Fragen zu den Anfängen des Lebens nachgehen, da sich auch damals einfache Zellen spezialisieren mussten, um gemeinsam komplexe Gewebe und Organismen zu formen. Die für diese Studien nötigen Zellen sollen künftig dank einer Kooperation mit der Hochschule München einfacher herzustellen sein als bislang: im 3D-Druck.

bl