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Symbiosen kommen in der Natur häufig vor. Hierfür schließen sich zwei Arten zusammen und profitieren gegenseitig von der Kooperation. Ein internationales Forscherteam hat nun das ganz besondere Zusammenleben zwischen dem Bakterium Burkholderia gladioli und dem Wollkäfer Lagria villosa untersucht. Dabei fanden sie heraus, dass das Bakterium die Eier des Käfers durch die Produktion von Antibiotika vor schädlichen Pilzen schützt. Im Gegenzug trägt der Käfer das Bakterium von Pflanze zu Pflanze. Doch auf Pflanzen übertragen, wirken die antibakteriellen Wirkstoffe schädlich. Möglicherweise können diese Naturstoffe dazu beitragen, die zunehmenden Resistenzen herkömmlicher Antibiotika gegenüber Krankheitserregern beim Menschen zu bekämpfen. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal „Nature Communication“ publiziert.
Antibakterieller Schutz für die Nachkommen des Wollkäfers
Wissenschaftler der Universität Mainz, des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena und des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut, ebenfalls in Jena, sowie der Universidad Estadual Paulista in Rio Claro, Brasilien, haben das komplexe Wechselspiel zwischen dem Bakterium Burkholderia gladioli, dem pflanzenfressenden Wollkäfer Lagria villosa und den Pflanzen selbst entziffert. Das Bakterium lebt in spezifischen Organen des Käfers und schützt dessen Eier durch die Produktion von Antibiotika vor schädlichen Pilzen. Auf Pflanzen übertragen wirken genau diese Antibiotika jedoch schädlich.
Wollkäfer legen ihre Eier auf die feuchte Erde unter Laubstreu, in einem Milieu, wo häufig Schimmelpilze entstehen. Ist das Bakterium Burkholderia gladioli auf den Eiern des Wollkäfers vorhanden, so ist das Risiko einer Pilzinfektion wesentlich geringer, was wiederum entscheidend zum Überleben der Käfernachkommen beiträgt. „Sogar wenn wir Schimmelpilze direkt auf die Käfereier auftrugen, blieben Eier pilzfrei. Eier ohne Mikrobenschutz wurden oftmals von einem ganzen Pilzrasen überwuchert ", berichtet Laura Flórez vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie. Das Besondere: obwohl sich auch andere Insekten bei der Verteidigung gegen natürliche Feinde auf symbiotische Mikroorganismen verlassen, ist der mikrobielle Schutz von Insekten im empfindlichen Ei-Stadium bislang kaum bekannt.
Die Pflanzen-Bakterien Symbiose verspricht großes Potenzial
Mittels chemischer Analysen entdeckten die Forscher zwei bisher unbekannte Antibiotika, die von den mikrobiellen Leibwächtern der Käfer produziert werden. „Uns hat besonders überrascht, dass wir eine chemische Substanz identifizieren konnten, die eher einem pflanzlichen Abwehrstoff als einem bakteriellen Antibiotikum ähnelt", sagt Christian Hertweck vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie. Überraschenderweise sind die bakteriellen Helfer der Käfer nah mit Krankheitserregern von Pflanzen verwandt. So konnten sie sich auf Sojabohnenpflanzen, einer häufigen natürlichen Futterquelle der Wollkäfer, vermehren und wurden so zum Pflanzenschädling. Die Forscher hoffen mittels dieser speziellen Mikroben und ähnlichen symbiontischen Lebenspartnerschaften neue Antibiotika zu entdecken, sowie wachsende Antibiotikaresistenzen bekämpfen zu können.
jmr
The Hannover Messe is Europe’s largest trade fair. The fair took place from April 24 to 28 with approximately 6,500 exhibitors from more than 70 countries. They presented the newest technological inventions regarding robotics, new materials, efficient processing, and digital networking.There was also a big focus on applying research results in economy, especially in Hall 2, with huge stands by the Federal Ministry of Research and Education (BMBF), or research institutes with a focus on applied sciences like the Fraunhofer Society and the Karlsruhe Institute of Technology.
A Window on biobased economy
Bio-based economy is as much a part of these new developments as robotics. Therefor the “Window on biobased economy” as a co-op stand was part of the fair for the fourth time. The stand comprised about 20 bio-based innovations from all over Germany that have been publicly funded. Included were inventions related to the automobile industry, architecture, and bio-based building materials. For instance, one invention presented at the stand was a high-tech-sensor that assesses and tracks temperature, oxygen- and PH-levels and other parameters of fluids in bioreactors in real time. “This way the bio-based production process can be supervised more easily”, says Tassilo Gernandt from the IMST GmbH. His company is a partner of the project “Sens-o-Spheres”.
Another interesting product presented at the collective stand was bio-plastic made of coffee-waste presented by the Cologne-based advanced biomass concepts (abc) GmbH. Alexander Schank, CEO of the abc GmbH explains the concept: “We can use the waste of the instant-coffee production as a filling that for high-quality bioplastic.” Many industry partners are interested in the concept- be it as a provider for the coffee-waste or the application of bioplastic for instance in the automobile industry.
Moreover, sustainable building materials were a sought-after commodity during the fair. These include wooden concrete, bio-based insulation and adhesives, and many more. Hanaa Dahy, a junior professor at the University in Stuttgart also emphasizes the growing influence of bio-based building materials among architects.
A digital potato tracks the harvest
Digitalization is a huge topic in industry right now and has also reached bioeconomy. Scientists at the German Center for Artificial Intelligence (DFKI) are working at the project “Smart Farming”. The goal: intelligent tracking of a multitude of data that accrue during several farming processes in order to support and inform decision making. For instance, a digital potato tracks the bumps and rotations a potato undergoes during harvest and can warn the farmer before lasting damage occurs.
Furthermore, researchers at the University Bonn work to use the leaves of tomato plants instead of casting them aside as waste. Instead, they aim to use specific components of the leaves for cosmetics. However, so far it is difficult to harvest both high-quality fruits and leaves at the same time from the plants.
The road to the future is driven by bio-based vehicles
Our society is aging, and elderly people often use a rollator to move around. Researchers at the HNE Eberswalde now started off of a wood-based bicycle to create the worlds first sustainable rollator. The new material is supposed to enable easier movement across uneven terrain.
Even further along in their development is the Osnabrück-based company Onyx composites GmbH with the bio-hybrid-car “Onyx Mio”. The lightweight electric car with a solar roof might roam German streets in 2018 for the first time. Many partners from the industry are already heavily involved in the process, but during the fair Onyx were also looking for additional investors. Since their exhibition at the fair was always busy, it’s safe to assume they found their missing link – it seems sustainable mobility is currently a hot topic among engineers.
sw/jmr
Der Weg zu einer nachhaltigen, ressourceneffizienten und artgerechten Nutztierhaltung führt für den Göttinger Tiergenetiker Henner Simianer insbesondere über moderne Züchtungsmethoden, die auf neuestem Wissen über das Erbgut von Rind, Schwein, Huhn & Co basieren. Simianer ist überzeugt, dass vorrausschauende Züchtungen einen großen Beitrag zu einer nachhaltigeren Lebensmittelproduktion beitragen können.
Die Fichte ist aufgrund ihrer guten Holzeigenschaften und als schnell wachsende Baumart prädestiniert für die wirtschaftliche Nutzung. Über Jahrzehnte wurde der Nadelbaum aufgeforstet, auf rund 26% der deutschen Waldfläche stehen Fichten. 2017 wurde sie sogar zum „Baum des Jahres“ gekürt. Auch wenn in den vergangenen Jahren der Trend zum Mischwald geht – die Fichtenbestände sind oftmals Monokulturen und damit einem hohen Risiko durch Sturm, Schnee oder Borkenkäferbefall ausgesetzt. Der dadurch verursachte Verlust führt zu weiteren Umweltschäden und wirtschaftlichen Einbußen. Deshalb entwickeln nun der Staatsbetrieb Sachsenforst und ThüringenForst in dem gemeinsamen Verbundsvorhaben namens „FIRIS“ neue Konzepte zur risikominimierten Bewirtschaftung der Fichtenbestände in den Mittelgebirgen beider Bundesländer. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.
Datenerhebung in Sachsen und Thüringen
Am Kompetenzzentrum Wald und Forstwirtschaft in Graupa und am Forstlichen Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha werden Experten das Baumwachstum, den Holzvorrat und wichtige Risikofaktoren analysieren. Als Grundlage ziehen sie die sächsischen und thüringischen Daten der beiden jüngsten Bundeswaldinventuren sowie Fernerkundungsdaten heran. Die bereits vorliegenden Aufnahmen von Fichtenversuchsflächen der Landesforste und der Technischen Universität Dresden werden ebenfalls einbezogen und im Laufe des Projekts durch neue Erhebungen ergänzt. Anhand der ausgewerteten Daten werden dann übliche Waldwachstumsmodelle, wie sie mit dem Waldwachstumssimulators BWINPro-S erstellt werden, überprüft und gegebenenfalls weiterentwickelt. Aus der Kombination von Wachstums-, Risikoanalyse und den Simulationen sollen Handlungsstrategien für Waldbau und Forstplanung der Zukunft abgeleitet werden.
Bundesweite Anwendung für fichtenreiche Mittelgebirge
Der Koordinator des Verbundvorhabens, Kristian Münder vom Staatsbetrieb Sachsenforst, erläutert: „Wir wollen die Projektergebnisse direkt in die betriebliche Planung integrieren. So können wir dazu beitragen, dass die Fichtenbestände in den Mittelgebirgen risikoärmer bewirtschaftet werden.“ Gleichzeitig werde aber auch das langfristige Ziel verfolgt, standortgerechte, stabile und strukturreiche Mischbestände aufzubauen. Das Verbundvorhaben FIRIS soll so einen Lösungsansatz für die Bewirtschaftung derzeit noch vorhandener großer Fichtenbestände bis zur Umstellung auf standortgerechtere Mischbestände bieten. Die Erkenntnisse aus dem Verbundvorhaben sollen später auf andere fichtenreiche Mittelgebirge Deutschlands, beispielsweise den Harz oder das Sauerland, übertragen werden.
bp
Nach den statistischen Daten des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) ist der Verbrauch von Bioethanol im Jahr 2016 im Benzinmarkt um 0,2% gestiegen. Insgesamt wurden rund 1,2 Millionen Tonnen Bioethanol in Super, Super Plus und Super E10 beigemischt. Die CO2-Emissionen von Benzin wurden dadurch um 1,9 Millionen Tonnen gesenkt, teilte der Bundesverband der deutschen Bioethanolwirtschaft (BDBe) anlässlich der Veröffentlichung der Zahlen mit. Demnach erreichte Super (E5) mit 15 Millionen Tonnen einen Marktanteil von 82,8%. Der Marktanteil von Super Plus (E5) betrug mit 0,8 Millionen Tonnen 4,6 Prozent. Der Absatz von Super E10 sank im Jahr 2016 auf 2,3 Millionen Tonnen. Dies bedeutet einen Marktanteil von 12,6%. Das ist ein Prozentpunkt weniger als im Vorjahr.
Aufsteiger ETBE
Der Rückgang des Absatzes von Super E10 wurde im Jahr 2016 durch die deutlich gestiegene Verwendung von ETBE im Benzin kompensiert: In ETBE wurden 128.761 Tonnen Bioethanol eingesetzt, ein Plus von 8% (2015: 119.225 Tonnen). ETBE (Ethyl-Tertiär-Butyl-Ether) wird mit Bioethanol sowie aus Erdgas gewonnenem Isobuten hergestellt und wegen seiner hohen Oktanzahl dem Benzin zur Verbesserung der Klopffestigkeit zugesetzt.
Höhere Preisdifferenz befeuert Marktanteil
Der Geschäftsführer des Bundesverbands der Bioethanolwirtschaft, Dietrich Klein, führt den Absatzrückgang bei Super E10 vor allem auf den zu geringen Preisabstand von 2 Cent pro Liter zu Super (E5) zurück. „Die Entwicklung in Frankreich zeigt das Marktpotenzial von Super E10: Bei einer Preisdifferenz von 5 Cent hat das dort SP95-E10 genannte Super E10 im Jahr 2016 einen Marktanteil von 35 Prozent im Benzinmarkt erreicht“, so Klein.
pg
European agricultural policies will have to change. That is the main message of the “LivingLand”-initiative that came to a close on May 2. Throughout the initiative, a public consultation on future common agricultural policies (CAP) in the EU, lay-citizens, farmers, and companies alike were asked to voice their opinions and suggestions in order to transform today’s agriculture into a more sustainable industry for tomorrow. 258,708 citizens and 600 civil society organisations and businesses participated and called on EU politicians to reform agriculture policies. That is a resounding success for the initiative and highlights the need for change.
Sustainable agriculture will have to be fair and healthy for everyone
“LivingLand” was originally initiated by an alliance of agricultural and environmental protection agencies (e.g. BirdLife Europe or the European office of the WWF), as well as developmental and animal rights policy groupings. Their goal was to highlight the consequences of intensive farming practices on the environment, and to advertise a pan-European remodelling of agricultural policies.
The organizers explain on their website that intensive farming significantly reduces biodiversity, and negatively affects the climate as well as the original flora and fauna of the farmed regions – and argue that the time to change agricultural policies is now. The authors also maintain that the future sustainable agriculture will have to be healthy and fair for everyone involved, including farmers, animals, and consumers.
The European Commission will present the results in July
Appreciating the large number of participants during the public consultation Jabier Ruiz, Senior Policy Officer on Agriculture and Sustainable Food Systems at the WWF European Policy Office, said: “Europeans care about farming, food and nature and they do not want their food to be produced at the cost of nature. We will see whether the European Commission is at the level of its mandate delivering a new policy that supports a truly sustainable food and farming system for the future.”
The European Commission is expected to present the results of the public consultation publicly in a Conference in Brussels on 7 July and to publish a communication on the future of the CAP before the end of 2017. The new EU Common Agricultural Policy should be implemented in all Member States by 2021.
jmr
Großes Interesse an einer neuen europäischen Landwirtschaftspolitik: Viele tausend Bürger hat die „LivingLand”-Initiative dazu motiviert, an einer Online-Befragung zur Zukunft der EU-Agrarpolitik nach 2020 teilzunehmen. Am 2. Mai endete die Online-Konsultation, die EU-Agrarkommissar Phil Hogan gestartet hatte. Für die Befragung zur zukünftigen gemeinsamen Landwirtschaftspolitik (common agricultural policies (CAP)) waren Landwirte, Unternehmen und Verbraucher gleichermaßen aufgerufen, ihre Meinungen und Vorschläge zu äußern, wie Landwirtschaft und die Agrarpolitik nachhaltiger und zukunftsorientierter gestaltet werden können. 258.708 Europäer und 600 zivilgesellschaftliche Organisationen und Unternehmen folgten dem Aufruf, und warben um politische Reformen auf EU-Ebene. Die hohe Beteiligung ist schon jetzt ein großer Erfolg für die Initiative und unterstreicht die Notwendigkeit für Veränderungen im Bereich der Agrarpolitik.
Europaweites Umdenken in der Agrarpolitik gefordert
Wie zuvor berichtet setzt sich die „LivingLand“-Initiative für eine zukunftsfähige Ernähungs- und Landwirtschaftspolitik in Europa ein. Hintergrund der Initiative ist ein Dialogangebot von der EU: Agrarkommissar Phil Hogan hatte Anfang Februar eine Bürgerbefragung zur Zukunft der Gemeinsamen Agrarpolitik nach 2020 gestartet. Um sich in diesem Dialog für eine nachhaltige Landwirtschaft einzusetzen, haben die Umweltverbände BirdLife Europe, das Europäischen Umweltbüro der WWF die Initiative „LivingLand“ angestoßen. Die Initiative wirbt europaweit für einen Umbau der EU-Agrarpolitik. In Deutschland engagieren sich in ihr unter anderem der BUND, der Deutsche Naturschutzring (DNR), der NABU und der WWF Deutschland. Besonders der NABU betont: Eine nachhaltige und zukunftsfähige Landwirtschaft muss gesund und fair für alle sein, mit kurz- und langfristigem Nutzen für alle Menschen, einschließlich der Landwirte, und für die Natur.
EU-Kommission wird Ergebnisse im Juli präsentieren
Der Senior Policy Officer für Landwirtschaft und nachhaltige Nahrungssysteme des Europäischen WWF Büros sagte zum Abschluss der Befragung: „Den Europäern ist die Landwirtschaft, die Nahrungsmittel und die Natur sehr wichtig. Sie wollen nicht, dass ihre Nahrungsmittel auf Kosten der Natur produziert werden. Wir werden abwarten müssen, ob die Europäische Kommission wie versprochen neue politische Leitlinien, die ein wirklich nachhaltiges und zukunftsorientiertes Landwirtschaftssystem unterstützen, herausgeben wird.“ Die Europäische Kommission wird die Ergebnisse der Befragung voraussichtlich während der Konferenz in Brüssel am 7. Juli veröffentlichen, und einen Bericht über die Zukunft der CAP bis Ende diesen Jahres vorlegen. Neue EU CAP Richtlinien sollten in allen Teilnehmerländern bis 2021 umgesetzt worden sein.
jmr/pg
According to the data handed out by the Federal Office for Economic Affairs and Expert Control (BAFA) the consumption of bioethanol slightly increased by 0.2% throughout 2016. A total of 1.2 million tonnes of bioethanol were added to the petrol categories “Super”, “Super Plus”, and “Super E10”. As stated by the Federal Association of the German Bioethanol Industry (BDBe) this procedure reduced petrol-related CO2 emissions by 1.9 million tonnes. They furthermore reported that “Super” held a market share of 82.8%, which equals 15 million tonnes. “Super Plus” held a share of 4.6% with 0.8 million tonnes. Sales of “Super E10” decreased to 2.3 million tonnes in 2016 – a decrease in the market share by 0.1% to now 12.6%.
More ETBE equals more bioethanol – but needs higher price margin
The reduction of the „Super E10“ market share in 2016 is most likely related to an increased usage of ETBE in petrol. In 2016 128,761 tonnes of ETBE (ethyl tertiary-butyl ether) were added to bioethanol, which equals an increase of 8% compared to 119,225 tonnes in 2015. ETBE is synthesized from bioethanol and natural gas-based isobutene. Due to its high octane rating it is added to petrol in order to improve the knock resistance.
Dietrich Klein, CEO of the BDBe, holds the minimal price margin of 2 cents per litre between “Super E10” and “Super” responsible for the decline in E10 sales. “Recent developments in France have already demonstrated the potential of E10: A price margin of 5 cents per litre has increased the market share of their E10 analogue SP95 to 35% for 2016.”
pg/jmr
Das Interesse war schon immer da – bereits in der Schule begeisterte sich Carolin Völker für die Natur und den Umweltschutz. Im Raum Frankfurt am Main aufgewachsen, studierte sie an der Goethe-Universität Biologie und spezialisierte sich anschließend auf das Fach Ökotoxikologie. In ihrer Doktorarbeit beschäftigte sie sich damit, wie gefährlich Silbernanopartikel im Wasserkreislauf sind, und wie sich dieses Risiko abschätzen lässt. Nach ihrer Promotion wechselte Völker als wissenschaftliche Mitarbeiterin an das Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE) in Frankfurt.
Ökologie und Sozialwissenschaften im Wechselspiel
Wie passen Ökologie und Sozialwissenschaften zusammen? Carolin Völker erinnert sich an ein wichtiges Aha-Erlebnis während ihres Studiums: „Auf einer Südfrankreich-Exkursion wurde mir zum ersten Mal die Bedeutung des Zusammenspiels von Mensch und Natur so richtig klar.“ Während der Exkursion hatten sich die Studierenden unterschiedliche Ökosysteme genauer angeschaut, etwa die Küstenregion oder alpine Regionen, und hatten den Einfluss und die Wechselwirkungen mit der dort lebenden Bevölkerung untersucht. Seitdem hat Völker ihre ohnehin schon anwendungsorientierte Forschung stärker auf dieses ganzheitliche Wechselspiel ausgelegt. Das Fachgebiet nennt sich Soziale Ökologie.
Bund fördert Nachwuchsgruppe mit Doppelspitze
Um genau dieses Feld der gesellschaftsbezogenen Nachhaltigkeitsforschung auszubauen, hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als Teil der Fördermaßnahme „SÖF – Sozial-ökologische Forschung“ eine eigene Förderinitiative für junge Wissenschaftler im Rahmenprogramm „Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA)“ aufgelegt. Mit ausdrücklicher Unterstützung des Institutes bewarb sich Carolin Völker zusammen mit ihrer Kollegin Johanna Kramm bereits ein Jahr nach ihrer Promotion auf die BMBF-Ausschreibung – mit Erfolg.
Bis 2021 wird die Nachwuchsgruppe „PlastX – Kunststoffe als systemisches Risiko für sozial-ökologische Versorgungssysteme“ nun gefördert. „Wir werden die Ausbreitung und Auswirkung von Plastik und Mikroplastik in der Umwelt von verschiedenen Seiten beleuchten“, sagt Völker. Das Team hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Ergebnisse aus den Teilbereichen anschließend zu integrieren und für eine nachhaltige Nutzung im Alltag umzusetzen. Der Fokus von Völker lieg dabei verstärkt auf der Ökotoxikologie und der Bewertung des Umweltrisikos von Plastik, während ihre Kollegin Johanna Kramm sich auf die Wahrnehmung des Risikos und den gesellschaftlichen Umgang mit Kunststoffen konzentriert.
Carolin Völker was always enthusiastic about nature and the environment – even in her earliest school days. After growing up near Frankfurt am Main, Völker studied biology at Goethe University Frankfurt, where she subsequently specialised in ecotoxicology. Her PhD thesis dealt with the dangers that are posed by silver nanoparticles in the water cycle, and how to assess the corresponding risks. After completing her doctorate, Völker took up a position as a research associate at the Institute for Social-Ecological Research (ISOE) in Frankfurt.
The interplay of ecology and the social sciences
How do ecology and the social sciences fit together? Carolin Völker recalls an important ‘eureka’ moment that occurred during her studies: “On an excursion in southern France, the significance of the interaction between humans and nature really became clear to me for the first time.” During this trip, the students took a detailed look at a variety of ecosystems such as along coastlines or in alpine regions, and studied their influence and interactions with the local population. Since then, Völker has aligned her already application-oriented research even more closely with this holistic understanding of interplay of humans and their surroundings. This research area is called Social Ecology.
Federal government supports junior research group
In order to establish this field of society-oriented sustainability research more broadly, and as one component of the ‘SÖF – Social-Ecological Research’ funding measure, the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) has launched its own funding initiative for young scientists in the framework programme ‘Research for Sustainable Development (FONA)’. After completing her doctorate, and with a strong endorsement from the institute, Carolin Völker, together with colleague Johanna Kramm, applied for the BMBF’s call for funding proposals – with success.
Accordingly, the junior research group ‘PlastX – Kunststoffe als systemisches Risiko für sozial-ökologische Versorgungssysteme’ (Plastics as a systemic risk for social-ecological supply systems) is receiving funding until the year 2021. “We aim to shed light, from different perspectives, on the propagation and impacts of plastic and microplastics in the environment,” says Völker. The team has set itself the task of integrating the results from the various subfields, and of implementing these for the benefit of sustainability in everyday life. Thereby, Völker’s work emphasises the ecotoxicological aspects and the assessment of the environmental risks of plastics, while her colleague Johanna Kramm is concentrating on the perception of risk and how society deals with plastics.
Um aus biologischen Abfällen Energie zu gewinnen, werden sie bislang entweder verbrannt oder in einer Biogasanlage zu brennbaren Gasen vergoren. Durch den hohen Wassergehalt des oft faserigen Materials ist dieser Weg der Energiegewinnung äußerst aufwendig und ineffizient. Das soll das Verfahren von Forschern der Technischen Universität München und der Firma Suncoal ändern: Die Forscher stellen aus den Pflanzenresten eine hochwertige Biokohle her, die in einem zweiten Schritt verbrannt wird. In einem Blockheizkraftwerk entsteht so Strom sowie Wärme.
Vom biogenen Abfall zur Biokohle
Die brandenburgische Firma Suncoal verwertet dabei Bioabfall aus Haushalten, Restmaterial aus Landschaftspflege, Gartenbau und Landwirtschaft und Abfallprodukte der Nahrungsmittelindustrie. Auch Klärschlamm kann mittels der hydrothermalen Carbonisierung (HTC) in eine hochwertige Biokohle umgewandelt werden. Bei dem Verfahren entstehen unter Verwendung von Druck und Hitze zunächst ein torfähnliches und dann ein braunkohleähnliches Produkt.
Das Endprodukt, die Biokohle, hat einen bis zu 70% höheren Heizwert als das Ausgangsmaterial. Die für den Prozess benötigte Energie stammt zum einen aus der HTC selbst. Zum anderen werden 7% vom Energiegehalt des Endprodukts als Fremdenergie zugeführt. Das bei dem Verfahren freigesetzte Wasser wird direkt aufbereitet oder in ein Klärwerk eingespeist. Getrocknet und auf Partikelgrößen von 50 bis 100 Mikrometer zerkleinert, kann die Biokohle zur Herstellung von Brenngas eingesetzt werden.
Von der Biokohle zum heizwertreichen Brenngas
Aus den feinen Kohlepartikeln wird in einem Flugstromvergaser ein Brenngas erzeugt. Es ist ein Mix aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. An der TU München wurde ein Flugstromvergaser entwickelt, mit dem es auch möglich ist, höhere Kohlenwasserstoffverbindungen wie Teere aufzubrechen. Da das so entstandene Brenngas weitgehend teerfrei ist, weist es zwei Vorteile gegenüber teerhaltigeren Gasen aus konventionellen Verfahren auf: Erstens ist es energieeffizienter, zweitens werden so Wartungsarbeiten reduziert und die Lebensdauer von Geräten verlängert. Das heizwertreiche Brenngas ist für den Antrieb eines Blockheizkraftwerks (BHKW) mit einem Gasmotor geeignet.
Das Verfahren wurde bereits im Technikumsmaßstab erfolgreich erprobt. Durch eine weitgehende Automatisierung der HTC-Anlage und des Vergasungskraftwerks sowie die Nutzung der Abwärme soll das Verfahren zukünftig wirtschaftlich betrieben werden können. Die Projektpartner wurden in der Entwicklung durch das Bundeswirtschaftsministerium unterstützt.
bp
Deutschland gilt als Vorreiter bei der Umsetzung der Agenda 2030 der Vereinten Nationen mit ihren insgesamt 17 Zielen zur nachhaltigen Entwicklung, den Sustainable Development Goals (SDG). Die Ziele decken das breite Spektrum der Bedürfnisse von Mensch, Umwelt und Wirtschaft ab: Von der Gleichberechtigung zwischen Frauen und Männern, Bildung und Gesundheit, Frieden, Gerechtigkeit und dem Kampf gegen die Armut, über den Klima- und Artenschutz bis hin zu nachhaltigem Konsum, einer umweltfreundlichen Energieversorgung und einer starken Wirtschaft.
Initiative des Kanzleramts
Alle Länder stehen nun gleichermaßen in der Pflicht, diese Ziele umzusetzen. So ist die Agenda 2030 der Vereinten Nationen hierzulande unter Federführung des Kanzleramts in die Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie gemündet. Im Januar 2017 ist sie vom Bundeskabinett verabschiedet worden. Damit wurden durch Initiative des Bundeskanzleramts auch die Weichen für eine neue Wissenschaftsplattform gestellt, die beim 13. BMBF-FONA-Forum von Bundesforschungsministerin Johanna Wanka am 9. Mai in Berlin vorgestellt wurde. Zu der Veranstaltung der deutschen Nachhaltigkeitsforschungsszene waren rund 500 Teilnehmer in die Telekom-Hauptstadtrepräsentanz gekommen.
Die Wissenschaftsplattform Nachhaltigkeit 2030 soll künftig als Forschungsverbund, Think-Tank und Dialogforum entsprechende Empfehlungen für die Politik erarbeiten. Der sogenannte Lenkungskreis der Plattform setzt sich aus 26 führenden Vertretern aus Wissenschaft und Gesellschaft zusammen. Aufbau und Arbeit der Wissenschaftsplattform wird neben dem Bundeskanzleramt von vier Bundesministerien begleitet, dem Bundesumweltministerium, dem Ministerium für Bildung und Forschung (BMBF), dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), und dem Ministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ).
Microplastics are small particles in cosmetics or pharmaceuticals that don’t break down, but instead become part of the food chain via small aquatic animals and fish. Because of their danger to animals and humans, many politicians in Germany have called for a ban of microplastics in the industry. However, it seems that some of these dangers may have been exaggerated: a landmark paper in the journal “Science” about the topic has now been retracted, due to scientific misconduct by the authors.
High concentrations of microplastics are detrimental to the environment
Microbeads are common compounds in today’s toiletries and cosmetics. But it is also known that these beads and similar microplastic particles are not cleared from wastewater, and instead enter our rivers and the oceans. Once there, they are taken up by small organisms and fish, and may thus enter our homes once again – albeit in the kitchen instead of the bathroom. Many research papers have described this detrimental cycle before, but most have used extremely high concentrations of microplastic contamination in water, and their results had therefore limited relevance to every day life. The now retracted paper however, directly demonstrated the negative consequences of microplastic at levels found in marine environments- and even described consequences on the behaviour of fish. The paper was originally published last summer, and probably helped to speed the process of banning microplastics along.
Discrepancies between research and publication
The research of the now retracted paper was carried out at a research station on Gotland, a Baltic Sea island, by Oona Lönnstedt, a scientist based at Uppsala University. Two colleagues who had worked alongside her, noticed several discrepancies between the research they had witnessed and what was published, and raised the alarm with Sweden’s Central Ethical Review Board. Since Lönnstedt could not produce the original data, the 10 month investigation concluded with “suspicion that the experiment was never conducted”.
Although the work of the Science-paper may have been fraudulent, researchers including those who raised the alarm about the misconduct agree that there is still enough damning evidence to ban microplastics. Richard Thompson, professor of marine biology at Plymouth University agreed: “This paper was important (...), but not pivotal. There’s a body of evidence indicating the potential for a harmful effect.”
jmr
The use of Genetically Modified Organisms (GMOs) in agriculture is still under intense debate, and national differences of opinion have hindered a pan-European solution thus far. Still, while the global cultivation area of GMOs increased by only 3% from 2015 to 2016 (179.7 million hectares versus 185.1 million hectares), across the EU the area increased by 17% (from 116,870 to 136,363 hectares). Nonetheless, resistance against GMO products remained high in Europe. Only four countries planted GMO crops last year: Spain (129,081 ha), Portugal (7,069 ha), Slovakia (138 ha) and the Czech Republic (75 ha).
Europe remains sceptical regarding GMOs despite quantifiable benefits
Last year the European Commission aimed to accelerate GMO market approval of safety assessed GMOs, by granting member states the right to opt out (instead of having to opt in). However, applications for market approval of three different GM maize crops to be cultivated in the EU failed recently. Yet, on a global scale GMOs are certainly advancing: “Biotech crops have become a vital agricultural resource for farmers around the world because of the immense benefits for improved productivity and profitability, as well as conservation efforts,” said Paul Teng, Chair of the Board of the International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA), who published the annual GMO statistics. The scepticism in Europe regarding GMOs is opposed by analyses of the ISAAA that quantifies the benefits of biotech crops as equalling the removal of the CO2 emissions of 12 million cars annually in recent years, as well as a significant contribution to a 19% reduction of herbicide and insecticide use.
Biotech food innovations double production and benefit health
In 2016, the leading countries growing biotech crops included the US, Brazil, Argentina, Canada and India. Together, these five countries planted 91% of the global biotech crop area. In 2016, Brazil increased acreage of GM maize, soybean, cotton and canola by 11%. Thus, biotech soybeans grown in Brazil accounted for 32.7m ha of the 91.4m ha grown worldwide. On a global scale for individual crops, 78% of soybean, 64% of cotton, 26% of maize, and 24% of canola planted were biotech varieties.
The ISAAA estimates that new and groundbreaking innovations in the field can double food production in the near future. Genome editing and new breeding technologies have already entered the market. Similarly, food products with inherent health benefits such as high oleic acids, omega-3 fatty acids, or modified starch/sugar contents (potato) are already available, and more such products are in active and advanced stages of development. Thus, biotech crops and foods cannot only double the production and therefore help alleviate world hunger, but also improve our health by eating it.
tg/jmr
Neue molekulare Werkzeuge beflügeln die Pflanzenzüchtung. Technologien wie die Genschere CRISPR-Cas9 erlauben erstmals, gezielt Abschnitte oder Stellen im Erbgut zu verändern und damit Gene auszuschalten, die für unerwünschte Folgen wie Ernteausfälle oder Krankheitsanfälligkeit verantwortlich sind. Solche unerwünschten Gene konnten Forscher am Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) nun erstmals mit Hilfe der CRISPR-Cas-Technologie beim Ölraps ausschalten.
Platzfestigkeit der Rapsschoten gesichert
Züchtungen der zweitwichtigsten Nutzpflanze Raps waren bisher äußerst schwierig. Der Grund: Beim Raps liegen von jedem Gen zwischen zwei bis sechs Kopien vor. Diese Genkopien gleichzeitig auszuschalten, war mit den herkömmlichen Methoden unmöglich. Wie Forscher um Hans Harloff im Fachjournal „Plant Physiology“ berichten, ist es ihnen mit der CRISPR- Technik gelungen, alle Kopien eines Gens auszuschalten, welches die sogenannte Platzfestigkeit der Rapsschoten kontrolliert. Diese ausgeschalteten Gene sind dafür verantwortlich, dass reife Raps-Schoten noch vor oder während der Ernte aufplatzen - und die Samenkörner damit verloren gehen.
Wenn Milch zu Käse und Quark gerinnt, bleibt eine grünlich-gelbe Restflüssigkeit zurück, die als Molke bekannt ist. Der Reststoff besteht nicht nur aus kostbaren Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor, die als Pflanzendünger genutzt werden könnten, sondern auch zu 94% aus Wasser. Bisher wurden die Reststoffe der Molkeveredelung jedoch kosten- und energieaufwendig entsorgt. Forschern des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden ist es nun in Kooperation mit Industriepartnern gelungen, diese Reststoffe nahezu vollständig zu recyceln.
Schlempe aus Biospritproduktion nutzbar machen
Ein Team um André Wufka entwickelte dafür gemeinsam mit der Sachsenmilch Leppersdorf GmbH und der wks Technik GmbH aus Dresden ein Verfahren, mit dem die Reststoffe der Milchverarbeitung sowohl stofflich als auch energetisch fast zu 100% wieder genutzt werden können. Konkret haben die Forscher den Reststoff Schlempe aufbereitet, der bei der Verarbeitung von Molke zu Biosprit nach der alkoholischen Gärung und Destillation der sogenannten Melasse entsteht. „Die überwiegend flüssigen Bestandteile der Schlempe können mit unserem Verfahren zu nutzbarem Wasser aufbereitet werden und im Produktionsprozess als Frischwasserersatz Verwendung finden“, erläutert André Wufka. Durch die Aufbereitung der Molkereste zu Frischwasser wird der prozessinterne Stoff- und Energiekreislauf in der Milchverarbeitung wieder geschlossen.
Frischwasser und Langzeitdünger aus Molkeresten
Auch Nährstoffe wie Phosphor werden im Zuge des Recyclingprozesses nun nutzbar gemacht. Die Wasser- und Nährstoffaufbereitung erfolgt dabei in mehreren Stufen. Organische Bestandteile werden zunächst in einem prozess- und verfahrenstechnisch optimierten Anaerob-Reaktor abgebaut und zu energiereichem Biogas konvertiert. Die Nährstoffe im Gärrest werden dann durch die nasschemische Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung zu einem hochkonzentrierten Langzeitdünger umgewandelt. Mit vom IKTS entwickelten keramischen Nanofiltrationsmembranen wird dann aus der Restflüssigkeit die sogenannte Klarphase herausgefiltert. Die darin verbliebenen Salze werden wiederum durch einen Oxidationsschritt und einer Umkehrosmose-Stufe so effektiv entfernt, dass im Ergebnis Wasser entsteht, dass - so die Forscher - höchsten Qualitätsanforderungen nach der Trinkwasserverordnung entspricht.
Recyclingmethode erhält Innovations-Preis
Die Entwicklung dieser neuartigen Recyclingmethode wurde über drei Jahre vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert und mit dem „agra-Preis der Innovation“ in der Sparte Ernährungswirtschaft ausgezeichnet. „Für alle Partner bedeutet dieser Preis eine Auszeichnung für die zielstrebige und erfolgreiche Zusammenarbeit und ist gleichzeitig Ansporn, den eingeschlagenen Weg auch in Zukunft weiterzugehen“, sagt Wufka. Der Preise wurde im Rahmen eines Netzwerktreffens am 4. Mail 2017 durch den Sächsischen Staatsminister für Umwelt und Landwirtschaft vergeben.
bb
Nachhaltigkeit ist in Zeiten von Energiewende, Klimawandel, begrenzten Ressourcen, demographischem Wandel und einem großen sozialen Gefälle zu einem Leitgedanken geworden. Entsprechend stehen verschiedene Veränderungsprozesse hin zu mehr Nachhaltigkeit im Fokus von Politik, Wirtschaft und Forschung. Die Bedeutung wurde Anfang dieser Woche unterstrichen, als auf dem FONA-Forum in Berlin die deutsche Nachhaltigkeitsforschungsszene zusammenkam.
Zwölf Promotionsstipendien zu vergeben
Die Robert-Bosch-Stiftung fördert in den nächsten vier Jahren mit 1,3 Mio Euro fächerübergreifende Forschung zum Thema Nachhaltigkeit an der Leuphana Universität Lüneburg. Dies beinhaltet auch die Finanzierung von zwölf Promotionsstipendien. Beim neu geschaffenen Robert-Bosch-Kolleg „Process of Sustainability Transformation“ (POST) sollen insbesondere gesellschaftliche Veränderungen, sogenannte Transformationsprozesse, zugunsten der Nachhaltigkeit erforscht werden. Matthias Barth, Sprecher des Kollegs, erwartet „exzellente Beiträge zur Weiterentwicklung des Themenfelds Transformationsforschung“. Ziel ist es, die Bedingungen für erfolgreiche Transformationsprozesse aus der Sicht verschiedener Disziplinen zu untersuchen. Die Ergebnisse sollen das Verständnis der Mechanismen und Möglichkeiten für erfolgreiche Nachhaltigkeitstransformationen verbessern. Das Kolleg bietet mit seinem Programm herausragenden Doktoranden maßgeschneiderte Ausbildungen auf dem Gebiet der Nachhaltigkeit. Bis zum 21. Mai 2017 können sich Nachwuchsforscher für ein Stipendium bewerben.
Länder- und fächerübergreifende Forschung
Im Herbst werden die ausgewählten Stipendiaten an der Universität Lüneburg ihre Forschungsvorhaben beginnen. In dem Programm sind auch bis zu einjährige Aufenthalte außerhalb der Universität und Referate von internationalen Gastprofessoren vorgesehen. Dadurch können die Nachwuchsforscher länder- und fächerübergreifende Erfahrungen sammeln und vertiefen. „Uns ist es wichtig, dass Wissenschaft und Gesellschaft zusammenwirken, insbesondere in Bezug auf Forschung für Nachhaltigkeit“, erklärt Katrin Rehak-Nitsche, Leiterin des Bereichs Wissenschaft der Robert-Bosch-Stiftung. Die fächerübergreifende Zusammenarbeit sei deshalb ein entscheidendes Merkmal des neuen Kollegs.
bp
Heutzutage gibt es zahlreiche verschiedene Arten von Biokunststoffen. Nach einer kurzen Erläuterung der biobasierten Materialien (z. B. Gummi, Viskose oder Zelluloid), die vor der Herstellung von petrochemischen Kunststoffen erfunden wurden, liegt der Schwerpunkt der Studie auf Materialien, die erst in den letzten Jahren auf den Markt kamen (z. B. PLA , Bio-PET oder Bio-PE). Die Studie liefert vergleichende Daten über die Nutzung von Ressourcen, Wasser und Land in einzelnen Biokunststoffen.
Insgesamt liegt der Marktanteil der Biokunststoffe auf dem globalen Kunststoffmarkt bei 6%. Es wird davon ausgegangen, dass der Marktanteil in den nächsten fünf Jahren auf 10% steigen wird. Derzeit sind rund 15,7 Millionen Hektar - 0,3% der globalen Agrarfläche - für die Herstellung von Biokunststoffen erforderlich.