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Ob Grauschimmelerreger oder Buchsbaumzünsler: Schädlinge, die sich in dem Garten von Andreas von Tiedemann verirren, haben oft das Nachsehen – denn sie legen sich mit einem Experten an, der sich mit Leib und Seele dem Pflanzenschutz verschrieben hat. Seit fast 40 Jahren sucht der Agrarwissenschaftler und promovierte Phytomediziner nach neuen Strategien, um Pflanzenkrankheiten wirksam zu bekämpfen. Dafür wurde er kürzlich mit der höchsten Auszeichnung geehrt, die ein „Pflanzendoktor" bekommen kann: Im August 2018 wurde von Tiedemann von der Deutschen Phytomedizinischen Gesellschaft die Anton-de-Bary-Medaille für sein „Lebenswerk" verliehen. Damit steht der Göttinger Professor für Pflanzenpathologie und Pflanzenschutz mit jenen Koryphäen in einer Reihe, die – wie er sagt – für ihn einst „unerreichbar" schienen. Eine Ruhepolster ist die Medaille für den heute 62-Jährigen keinesfalls: „Ich habe noch viel vor. Der Preis motiviert, dass ich weitermache", sagt der Forscher.

Die Leidenschaft für Pflanzen wurde dem in Brasilien geborenen Sohn eines deutschen Pflanzenzüchters buchstäblich in die Wiege gelegt. „Mein Vater ging in den 1950er Jahren für eine schwedische Saatzuchtfirma nach Brasilien, um dort Braugerste für die brasilianische Bierindustrie zu züchten und eine Zuchtstation aufzubauen", erklärt der Forscher seine Herkunft. Von Tiedemann war vier Jahre alt, als die Familie nach Deutschland zurückkehrte. Kindheit und Jugend verbrachte er im rheinland-pfälzischen Worms. Sein Interesse für Biologie wurde bereits in der Schulzeit geweckt. Neben Versuchen mit Wasserflöhen war es vor allem der Gemüsegarten der Mutter, der ihn als Kind begeisterte. „Ich habe gesehen, wie es ist, wenn man was aussät und was wächst. Das war eine Anschauungsmöglichkeit, die nicht jeder hat, der in der Stadt groß wird. Aber das hat mich dem Thema Pflanze nahegebracht."

Dennoch war es zunächst Skepsis, die den Jungen aus der Stadt zum Studium der Agrarwissenschaften 1981 nach Wien an die Universität für Bodenkultur begleitete. Doch seine „Berührungsängste" waren, wie er sagt, schnell verflogen. „Es war erstaunlich, wie ich nach den ersten Vorlesungen sofort infiziert war. Es hat sich geradezu etwas gelöst im Inneren", erinnert sich von Tiedemann. Nach nur vier Semestern wechselte er von Wien nach Göttingen, wo er, wie einst sein Vater, an der Universität in Agrarwissenschaften diplomierte.

Mit Mikroorganismen gegen Pilzerreger

Das Thema seiner Diplomarbeit war schließlich der Katalysator für seine Karriere als Pflanzendoktor. Damals galt seine Aufmerksamkeit der Zwiebelweißfäule, die von einem bodenbürtigen Pilzerreger verursacht wird. „Die Krankheit ist schwierig zu bekämpfen, weil sie die Zwiebel vom Boden aus befällt und im Grunde nicht mit klassischem Pflanzenschutz kontrolliert werden kann. So kam die Idee auf, einen biologischen Pflanzenschutzansatz zu finden, also Mikroorganismen, die als Gegenspieler zur Kontrolle der Weißfäule eingesetzt werden können."

Die Suche nach natürlichen Antagonisten, die Pflanzenkrankheiten bekämpfen, zieht sich dem Forscher zufolge seither „wie ein roter Faden" durch sein Leben. Die Protagonisten seiner Arbeit variierten dabei. 1985 promovierte er in Göttingen auf dem Gebiet der Pflanzenpathologie, konkret zu Pilzerkrankungen bei der Weinrebe. 1993 folgte die Habilitation. Hier untersuchte er, welchen Einfluss Ozon auf Kulturpflanzen wie Weizen oder Bohnen hat. Während eines Forschungsaufenthaltes in den USA am Boyce-Thompson-Institut in Ithaca von 1994 bis 1996 widmete er sich dem Grauschimmelerreger, der bevorzugt Obstpflanzen wie Erdbeeren angreift. 1996 wurde von Tiedemann zum Professor für Phytomedizin an der Universität Rostock ernannt. 2001 kehrte er an seine frühere Wirkungsstätte an die Universität in Göttingen zurück, wo er seither den Lehrstuhl für Pflanzenpathologie und Pflanzenschutz leitet und einen europaweit einmaligen Masterstudiengang dazu etabliert hat.

Biologische Pflanzenschutzmittel und ihre Grenzen

Wie vielen andere Forscherkarrieren war der des preisgekrönten Phytomediziners nicht immer nur Erfolg beschienen, aber selbst dann war sie überaus lehrreich. Der Agrarwissenschaftler musste die Erfahrung machen, dass seine natürlichen Protagonisten im Feld nicht immer die im Labor erzielte Wirkung erreichen. „In dem sehr komplizierten Netzwerk, in dem Lebewesen untereinander in Wechselwirkung stehen, im Freiland, im Boden oder auf dem Feld, steht natürlich auch der Antagonist, den man einsetzt, unter dem Einfluss anderer", erklärt von Tiedemann. Tiefschläge konnten ihn bei seiner Suche nach natürlichen Gegenspielern für Pflanzenkrankheiten jedoch nicht aufhalten.

Erfolg durch „Misserfolg"

Im Gegenteil: Einen seiner spektakulärsten „Misserfolge" hat der Forscher sogar ganz bewusst publiziert, um auf die Grenzen des biologischen Pflanzenschutzes hinzuweisen. Damals hatte ein Mikroorganismus, der im Labor gegen eine Pilzkrankheit beim Raps eine beeindruckende Wirkung erzielte, im Feld komplett versagt. Eineinhalb Jahre hat der Forscher damals für die Veröffentlichung gekämpft. „Ich wollte zeigen, dass ein biologisches Pflanzenschutzmittel erst dann ein brauchbares Instrument ist, wenn es sich im Feld auch so darstellt", erklärt von Tiedemann. „Doch es ist wahnsinnig schwer, solche negativen, aber auch wichtigen Ergebnisse zu publizieren. Das sehe ich als ein großes Problem in unserer Wissenschaftskultur." Doch der Erfolg des Papers gab dem Forscher im Nachhinein recht und motiviert ihn weiterzumachen.

Der Forscher ist überzeugt, dass biologische Pflanzenschutzmittel bei bestimmten Krankheiten wesentlich besser funktionieren als chemische Substanzen. „Heutige Pflanzenschutzmittel wirken in der Regel über die oberen Pflanzenteile. Dort sind sie sehr gut und leistungsfähig. Aber was die Bodenseite und die Wurzelgesundheit betrifft, die erreichen wir damit nicht." Genau diese Lücke könnte laut von Tiedemann mit biologischen Mitteln geschlossen werden.

Chemischer Pflanzenschutz ist nicht ersetzbar

Nach all diesen Erfahrungen überrascht es wenig, dass selbst der erfahrene Experte für biologischen Pflanzenschutz im eigenen Garten – wenn es nicht anders geht – zu herkömmlichen Fungiziden oder Herbiziden greift, um Schädlinge zu vertreiben. „Die Möglichkeiten, die Natur zu nutzen, sind – wie ich heute weiß – sehr eingeschränkt. Ich habe mich längst davon verabschiedet, dass biologische Pflanzenschutzmittel den chemischen Pflanzenschutz ersetzen könnten. Das ist eine Illusion. Aber es ist immer wieder den Versuch wert, doch was zu finden."

Evidenz statt Hypothese

Seinen Optimismus hat sich der Phytomediziner trotz allem Realismus bewahrt. Denn neben der Forschung ist es die Lehre, die dem promovierten Pflanzendoktor am Herzen liegt. Sein Credo: den Studenten vermitteln, dass die Einhaltung wissenschaftlicher Standards das wichtigste ist und stets zwischen Evidenz und Hypothese unterschieden werden muss. Problematisch sieht der Forscher, dass heutzutage in der Öffentlichkeit „ganz oft hypothesen- und weniger evidenzbasiert" gehandelt werde. „Das kann zu einem riesigen Problem werden, wo gravierende Fehlentscheidungen zustandekommen", argumentiert er. Deshalb drängt der Professor seine Studenten zu den oft mühsamen, aber notwendigen Feldversuchen und warnt davor, dass „die Feldbetrachtung in der modernen Agrarwissenschaft hinten runterfällt".

Hier folgt von Tiedemann dem Weg seines großen Vorbildes, dem Göttinger Phytomediziner Rudolf Heitefuß: „Er hat immer gesagt: Ein guter Agrarwissenschaftler steht immer mit einem Bein in der Furche." Die Landwirtschaft ist dem „Stadtkind" von Tiedemann längst ans Herz gewachsen und zur Richtschnur seiner Karriere geworden: „Es wäre für mich schon befriedigend, wenn ich am Ende Erkenntnisse gewonnen habe, die die Landwirtschaft weiterbringen."

Autorin: Beatrix Boldt

Whether grey mould or boxwood borer: pests that stray into Andreas von Tiedemann's garden are at a disadvantage. After all, they are dealing with an expert who is passionate about plant protection. For almost 40 years, the agricultural scientist and doctor of phytomedicine has been searching for new strategies to effectively combat plant diseases. He was recently honoured with the highest award a "plant doctor" can receive: In August 2018, Tiedemann was awarded the Anton de Bary Medal by the German Phytomedical Society for his "life's work". Thus, the Göttingen professor of plant pathology and plant protection is in line with those luminaries who - as he says - once seemed "unattainable" to him. The 62-year-old does not see the medal as a reason to rest on his laurels: "I still have a lot to do. The award motivates me to continue," says the researcher.

The Brazilian-born son of a German plant breeder was literally born with a passion for plants. "In the 1950s, my father went to Brazil for a Swedish seed company to breed malting barley for the Brazilian beer industry and set up a breeding station there," explains the researcher. Von Tiedemann was four years old when the family returned to Germany. He spent his childhood and youth in Worms in Rhineland-Palatinate. His interest in biology grew during his school years. In addition to experiments with water fleas, it was above all his mother's vegetable garden that inspired him as a child. "I have seen what it is like to sow something and grow something. This was an opportunity that not everyone growing up in the city has. But that brought me closer to the subject of plants."

Nevertheless, it was skepticism that accompanied the boy from the city to Vienna in 1981 to study agricultural sciences at the University of Natural Resources and Applied Life Sciences. But, as he says, his "reservations" quickly vanished. "It was amazing how I was immediately infected after the first lectures. Something within me came free," recalls von Tiedemann. After only four semesters, he moved from Vienna to Göttingen, where, like his father, he obtained a degree in agricultural sciences from the university.

Mit Mikroorganismen gegen Pilzerreger

Biological plant protection products and their limits

Like many other research careers, the award-winning phytomedical scientist's career has not always been successful, but even then it has been very instructive. The agronomist had to learn that his natural protagonists in the field did not always achieve the effect achieved in the laboratory. "In the very complicated network in which living organisms interact with each other in the field, the antagonist that is used is of course also influenced by others," explains von Tiedemann. However, setbacks could not stop him in his search for natural antagonists for plant diseases.

Success through "failure"

On the contrary, the researcher has even deliberately published one of his most spectacular "failures" in order to point out the limits of biological plant protection. At the time, a microorganism that achieved an impressive effect in the laboratory against a fungal disease in rape had failed completely in the field. The researcher spent a year and a half fighting for publication. "I wanted to show that a biological pesticide is only a useful instrument if it also performs in the field," explains von Tiedemann. "But it is incredibly difficult to publish such negative but also important results. I see this as a big problem in our scientific culture." But the success of the paper later proved the researcher right and motivated him to continue.

The scientist is convinced that biological pesticides work much better in certain diseases than chemical substances. "Today's crop protection products usually act via the upper parts of the plant. There they are very good and efficient. But as far as the soil side and root health are concerned, this is not the case. According to von Tiedemann, it is precisely this gap that could be closed by biological means.

Chemical crop protection cannot be replaced

After all these experiences, it is hardly surprising that even the experienced expert in biological plant protection in his own garden - if there is no other way - uses conventional fungicides or herbicides to drive out pests. "The possibilities of using nature are - as I know today - very limited. I have long since abandoned the idea that biological pesticides could replace chemical pesticides. That is an illusion. But it's always worth trying to find something."

Evidence instead of hypothesis

Despite all his realism, the plant expert has retained his optimism. In addition to research, it is teaching that is close to the doctor's heart. His credo: to teach students that adherence to scientific standards is the most important thing and that it is always necessary to distinguish between evidence and hypothesis. The researcher sees it as problematic that nowadays in society, actions are taken that are "very often hypothesis- and less evidence-based". "This can become a huge problem where serious mistakes are made," he argues. The professor therefore urges his students to carry out the often arduous but necessary field trials and warns that "field observation is falling behind in modern agricultural science".

Here von Tiedemann follows the path of his great role model, the Göttingen phytomedical scientist Rudolf Heitefuß: "He used to say that a good agricultural scientist always has one foot in the furrow." Tiedemann has long grown fond of agriculture and it has become the guiding principle of his career: "It would be satisfying for me if in the end I gain knowledge that will help agriculture to progress."

Author: Beatrix Boldt

Weg von fossilen Rohstoffen: Dieses Ziel verfolgen der Energiesektor ebenso wie die chemische Industrie im Zuge der Klimakrise mit erhöhtem Tempo. Eine wichtige regenerative Alternative zum Erdöl ist dabei die Lignocellulose, ein Verbund verschiedener pflanzlicher Polymere, der in den Zellwänden verholzter Pflanzen vorkommt. Typische Quellen sind Holz und Reststoffe wie Stroh oder Papierabfälle. Bislang sind chemische Grundstoffe auf Basis von Lignocellulose jedoch recht teuer. Einen der wesentlichen Kostentreiber hat nun das Projekt „TrickleZyme“ eliminiert.

Rieselstromreaktor ersetzt Batchverfahren

„Das Problem sind die Enzymkosten für die Umwandlung“, erläutert Stefan Dröge vom Prüf- und Forschungsinstitut (PFI) in Pirmasens. Drei Gruppen von Enzymen sind daran beteiligt, aus Lignocellulose Glukose zu gewinnen, die als Ausgangspunkt vieler Plattformchemikalien und Biokraftstoffe dienen kann: Cellobiohydrolasen, Endoglucanasen und Beta-Glucosidasen. Erzeugt werden diese Enzyme bislang durch Pilzkulturen in Bioreaktoren. Mit jeder Charge werden Pilze und Produkte entnommen und anschließend die Pilzkulturen für die nächste Charge neu angeimpft.

„Wir setzen stattdessen auf einen Rieselstromreaktor“, beschreibt Dröge. Zunächst wird das Stroh mit Wärme und Säure vorbehandelt. Dann fließt dieses Substrat in dem selbst entwickelten Reaktor über ein Festbett aus Kunststoffkörpern, an denen der Pilz wächst. Auf festen Körpern bildet der Pilz Aspergillus nigulans ein flächiges Myzel und schüttet besonders viele Beta-Glucosidasen aus. „Der Vorteil besteht darin, dass der Pilz nur auf den Oberflächen der Kunststoffkörper wächst und die Enzyme direkt ins Medium abgibt“, erklärt der Projektleiter. Das erleichtert die Aufreinigung des Produkts und ermöglicht eine kontinuierliche Prozessführung, die erheblich Zeit einspart und damit eine höhere Produktivität besitzt.

Pilzmutante mit steuerbarem Wachstum

Allerdings gibt es ein Problem: „Die Pilze erzeugen auch Biomasse, und mit der Zeit verstopft der Reaktor“, so Dröge. „Unser Ansatz sind daher spezielle Pilze, deren Wachstum wir gezielt stoppen können. Dann produzieren sie nur noch Enzyme, aber keine Biomasse mehr.“ Möglich macht das eine spezielle Mutante, die die Projektpartner an der Oklahoma State University entwickelt haben: Diesen Pilzen fehlt ein bestimmter Wachstumsfaktor. Sie vermehren sich daher nur, solange dem Nährmedium eben dieser Wachstumsfaktor hinzugegeben wird.

Doch damit entstand ein neues Problem, wie das Forscherteam bald feststellen musste: Das Fehlen des Wachstumsfaktors war für die Pilze Stress, so dass diese verstärkt Melanin bildeten. „Melanin verbraucht Zucker, verunreinigt die Lösung und verklebt den Reaktor“, schildert Dröge. Über die Zusammensetzung der Spurenstoffe in der Nährlösung gelang es schließlich aber, die Melaninproduktion so weit zu verringern, dass sie für den Prozess keine Störung mehr bedeutete.

Ob Makro- oder Mikroalge: so verschieden sie in Form, Größe und Farbe sind, so vielfältig sind auch ihre Eigenschaften und damit Einsatzmöglichkeiten. Über 100.000 Algen gibt es. Nahrungsmittel-, Kosmetik- sowie Pharmaindustrie nutzen diese aquatischen Organismen seit Jahren. Auch als Rohstoff für neue Chemikalien, Materialien oder zur Biospritherstellung stehen bestimmte Algen bereits im Fokus der Forschung. Die faszinierende Welt der Algen auch Fachfremden näherzubringen – dieser Aufgabe haben sich Algenforscher der Sektion Phykologie bei der Deutschen Botanischen Gesellschaft verschrieben.

Algenvielfalt erforschen

Mit einem soeben gestarteten Wettbewerb zum Thema „Mit Algen die Zukunft gestalten“ fordern die Wissenschaftler nun erstmals Schülerinnen und Schüler auf, ihren Ideen zum Thema Algen freien Lauf zu lassen. Gesucht sind Projekte, die auf neue Anwendungsmöglichkeiten zielen und Algen für die Zukunft breiter nutzbar machen. Themen könnten beispielsweise die Algen-Diversität im Schulteich betreffen, sich aber auch auf die Analyse von Algen-Inhaltsstoffen oder die Kultivierung von Algen beziehen.

Der Aufruf richtet sich an alle Schüler ab 16 Jahre. Sie können ihre Projektskizzen in elektronischer Form, entweder als Text, Poster, Diashow oder auch Video- und Audiosequenz an den Vorstand der Sektion Phykologie per E-Mail an Schueler-Preis@dbg-phykologie.de schicken. Einsendeschluss ist der 15. Januar 2020.

Preisträger treffen Forscher

Den Preisträgern winkt neben einer Urkunde und einem Preisgeld in Höhe von 200 Euro die Teilnahme an der nächsten wissenschaftlichen Tagung der Sektion vom 8. bis 11. März 2020 im Kloster Steinfeld in der Eifel. Hier können sie ihre Projekte vor Experten präsentieren, mit Algenforschern kommunizieren und Einblick in das Tagungsprogramm erhalten. Die besten Projekte werden schließlich auf der Website der Sektion Phykologie veröffentlicht.

Neue Ehren für altes Handwerk

Allerdings verdanken wir dem Zunderschwamm einiges mehr als nur die Gewinnung von Zunder, die dem Baumpilz seinen Namen gab. Bereits im 18. Jahrhundert entstand in Deutschland und Osteuropa ein goldenes Handwerk um den Zunderschwamm. Kleine Familienbetriebe fertigten ein weiches, lederartiges Material, das zu Texilien, Hüten und Zundermaterial für Pfeifen weiterverarbeitet wurde.

Im Rahmen ihrer Masterarbeit forschte eine Berliner Designerin am Zunderpilz und ließ das alte Handwerk wieder aufleben. Das Zunderschwammleder, das in Berlin beispielsweise zu Geldbörsen weiterverarbeitet wird, kommt aus Transsilvanien, einer Region mit einem hohen Vorkommen an Zunderschwämmen. Die Pilze werden naturschonend von Hand geerntet, bis zu einem Jahr getrocknet, anschließend geschält und aufwendig weiterverarbeitet.

Pilz mit hervorragenden Eigenschaften

Das gewonnene Material ist organisch, gluten- und chemikalienfrei und hat eine marmorierte, samtige Oberfläche. Optisch ähnelt es tierischem Leder. Es ist jedoch ein veganes Produkt mit absorbierenden, antibakteriellen und antiseptischen Eigenschaften.

Das handgefertigte Zunderschwammleder wird in Berlin weiterverarbeitet. Dabei werden die Materialeigenschaften den Produktansprüchen angepasst, etwa um das absorbierende Zunderschwammleder vor Nässe zu schützen und es strapazierfähiger zu machen. Neben der Herstellung von Kompositen aus Biotextilien und Pilzleder werden auch verschiedene Beschichtungen verwendet. Großen Wert legt die Berliner Gründerin auch auf die komplette Nutzung des Zunderschwamms. Aus diesem Grund gibt es keinen Abfall, selbst aus dem Ausschuss des Zunderschwammleders werden Fasern gewonnen, die beispielsweise in Einlegesohlen verarbeitet werden.

Marktreife

Die Geldbörse und diverse andere Produkte werden seit 2017 über das Label „Zvnder“ vertrieben.

Ob Kinderspielzeug, Essgeschirr oder Einkaufstüten: Viele Alltagsprodukte bestehen bereits heute aus Bioplastik, und die Tendenz ist steigend. Doch der Einsatz biobasierter Kunststoffe ist keinesfalls unumstritten. Biobasiertes Plastik besteht zwar meist aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais oder Stärke und ersetzt damit fossile Rohstoffe. Doch Bioplastik ist keinesfalls automatisch biologisch abbaubar, sondern oft genauso schwer abbaubar wie seine erdölbasierten Pendants. Noch mehr Bioplastik wird Bonner Forschern zufolge also weder das Plastikmüllproblem lösen noch die CO₂-Bilanz erheblich verbessern. Ein Ausweg könnte die Nutzung pflanzlicher Abfälle für die Bioplastik-Produktion sein.

Behandlung und Entsorgung von Plastikabfällen

Solche und ähnliche Innovationen sollen im Rahmen des EU-Verbundprojektes BIOPLASTIC EUROPE entwickelt werden. Dabei konzentrieren sich die Forscher auch auf das Problem der Behandlung und Entsorgung von Plastikabfällen. Das Vorhaben mit insgesamt 22 Partnern aus elf Ländern wird von der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) Hamburg koordiniert und über das EU-Forschungsprogramm HORIZON 2020 in den kommenden vier Jahren mit insgesamt 8,4 Mio. Euro finanziert.

Neue biobasierte Ersatzstoffe für Plastik

„Es reicht nicht mehr aus, den Plastikverbrauch zu reduzieren. Dies ist zwar ein wichtiger Schritt, genauso aber müssen neuartige Plastikersatzstoffe hergestellt werden, und zwar mit biobasierten Materialien“, betont Projektkoordinator Walter Leal von der Fakultät Life Science der HAW Hamburg und Leiter der European School of Sustainability Science and Research (ESSSR).

Rund acht Millionen Tonnen Plastikmüll landen jedes Jahr in den Weltmeeren. Insbesondere Mikroplastikpartikel belasten nachweislich aquatische Ökosysteme sowie das Leben der Meeresbewohner und der Menschen. Mit einem Verbot von Einwegplastik ab dem Jahr 2021 will das EU-Parlament das Plastikproblem angehen.

From children's toys to crockery and shopping bags, many everyday products are already made of bioplastics, and the trend is on the rise. However, the use of biobased plastics is by no means without controversy. Bio-based plastics usually consist of renewable raw materials such as corn or starch and thus replace fossil raw materials. However, bioplastics are by no means automatically biodegradable and are often just as difficult to degrade as their petroleum-based counterparts. According to researchers in Bonn, an increase in bioplastics will neither solve the plastic waste problem nor considerably improve the CO2 balance. One way out of this dilemma could be the use of plant waste for the production of bioplastics.

Treatment and disposal of plastic waste

Such and similar innovations are to be developed within the framework of the EU joint project BIOPLASTIC EUROPE. The researchers are also concentrating on the problem of the treatment and disposal of plastic waste. The project with a total of 22 partners from eleven countries will be coordinated by the Hamburg University of Applied Sciences (HAW) and funded by the EU research program HORIZON 2020 with a total of 8.4 million euros over the next four years.

New biobased substitutes for plastics

"It is no longer enough to reduce plastic consumption. Although that is an important measure, novel plastic substitutes must also be produced using biobased materials," stresses project coordinator Walter Leal from the Life Science Faculty of HAW Hamburg and head of the European School of Sustainability Science and Research (ESSSR).

Around eight million tons of plastic waste end up in the oceans every year. Microplastic particles in particular have been proven to pollute aquatic ecosystems as well as the lives of marine life and humans. With a ban on disposable plastic from 2021, the EU Parliament wants to tackle the plastic problem.

bb/um

Wenn es Tieren an Nahrung mangelt, ziehen sie weiter und suchen neue Futterquellen. Auch Pflanzen sind wechselnden Nährstoffangeboten ausgesetzt, denen sie aber an Ort und Stelle mit Anpassungsreaktionen begegnen müssen. Von einer solchen Anpassungsreaktion haben nun Forscher des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung Gatersleben die molekularbiologischen Zusammenhänge aufgeklärt.

Foraging-Reaktion aufgeklärt

Im Fachjournal „Nature Communications“ berichten die Pflanzenforscher von dem regulatorischen Mechanismus, der hinter der sogenannten Foraging-Reaktion steckt. Damit bezeichnen die Wissenschaftler eine bestimmte Art des Wurzelwachstums, die die Ackerschmalwand dann zeigt, wenn in ihrem Wurzelraum Stickstoffarmut herrscht. Gegenüber dem normalen Wurzelwachstum erschließen die Pflanzen sich so ein größeres Bodenvolumen und verbessern ihre Stickstoffaufnahme. Stickstoff ist zentral für das pflanzliche Wachstum und auch die Ertragsleistung von Ackerpflanzen.

Brassinosteroide spielen eine Schlüsselrolle

Mit molekularbiologischen Methoden verglichen die Forscher rund 200 Akzessionen der Ackerschmalwand und stießen so auf das Enzym BSK3. Dieses reguliert die Produktion von Hormonen aus der Gruppe der Brassinosteroide. Bei Stickstoffmangel bilden die Wurzeln besonders viele sogenannte BAK1-Rezeptoren und machen die Zellen besonders sensitiv für Brassinosteroide. In der Folge passt die Pflanze ihr Wurzellängenwachstum an und kann somit aus einem größeren Bodenvolumen Stickstoff gewinnen.

Potenzial für neue Sorten mit besserer Stickstoffaufnahme

Für die Pflanzenzüchtung ist die Entdeckung von großer Bedeutung. Denn Stickstoff ist zwar ein wichtiger Dünger, doch wird Stickstoff im Boden, der nicht schnell genug von pflanzlichen Wurzeln aufgenommen wird, zu einem Problem für das Grundwasser. Mit dem neuen Wissen könnten Züchter neue Sorten entwickeln, die längere Wurzelsysteme ausbilden und dadurch Stickstoff besser aufnehmen.

Frisches Gemüse und Kräuter aus kleinen Gewächshäusern direkt in Restaurants und Supermärkten wachsen lassen – das Konzept von Infarm überzeugt immer mehr Investoren. Mit dem Londoner Risikokapitalgeber Atomico konnte das Berliner Start-up nun einen der bekanntesten Investoren Europas an Bord holen, wie das Handelsblatt berichtet. Demnach gelang es dem jungen Unternehmen im Rahmen einer Serie-B-Finanzierungsrunde, insgesamt 100 Mio. US-Dollar einzusammeln.

Frisches Kapital für Expansion

Das 2013 gegründete Start-up entwickelt vertikale Gewächshäuser für die nachhaltige Aufzucht von Obst und Gemüse. In den Glasschränken wachsen auf verschiedenen Etagen und von Algorithmen gesteuert, Salat und Kräuter in einer speziellen Nährstofflösung. Der Vorteil: Die Pflanzen werden dort geerntet, wo sie auch gebraucht oder verkauft werden. Damit entfallen Transport und Lagerung, wodurch nicht nur Nährstoffe erhalten bleiben, sondern auch der Herstellungsprozess nachhaltiger ist. 2015 wurde das Gründertrio Guy und Erez Galonska sowie Osnat Michaeli für die Idee mit dem Green Alley Award ausgezeichnet.

Mehrere hundert Infarm-Geräte sind mittlerweile in Restaurants und Supermärkten sowie bei Großhändlern in Deutschland, Luxemburg, der Schweiz und Frankreich aufgestellt. Mit dem frischen Kapital will Infarm nun weiter international expandieren. Der Blick geht dabei Richtung USA und Asien.

Vertical Farming - ein Megatrend

Wie viel Potenzial in der Geschäftsidee steckt, zeigt das Interesse der Investoren in der aktuellen Finanzierungsrunde. „Wir glauben, dass Vertical Farming ein Megatrend ist, der unsere Gesellschaft verändern wird“, sagt Hiro Tamura, Partner des neuen Infarm-Investors Atomico gegenüber dem Handelsblatt. „Die globale Produktion von Früchten und Gemüse konzentriert sich auf nur wenige Klimazonen. In vielen Fällen liegen Produktion und Verkaufsstelle 2.500 Kilometer auseinander. Auch deshalb liegt der CO₂-Fußabdruck von Lebensmitteln bei 17% der globalen Emissionen.“ Neben Atomico sind an der Finanzierungsrunde auch frühere Investoren wie Balderton Capital, Astanor Ventures, Cherry Ventures und TriplePoint Capital beteiligt.

Neben den großen Forschungseinrichtungen gibt es bundesweit zahlreiche private Institute, die gemeinsam eine anwendungsnahe Forschung auf dem breiten Feld der Bioökonomie in enger Kooperation mit mittelständischen Firmen betreiben. Mit der Gründung der Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse e.V. im Jahr 2015 haben die Einrichtungen erstmals ein gemeinsames Sprachrohr. Präsident Ralf-Uwe Bauer macht sich dafür stark, den Instituten der Zuse-Gemeinschaft bei der Forschungsförderung eine Stimme zu geben und damit auch der Bioökonomie mehr Geltung zu verschaffen.

Im Mai legte der Weltbiodiversitätsrat (IPBES) mit dem „Global Assessment“ erstmals einen umfassenden Bericht zum Rückgang der Artenvielfalt und zum Zustand der Ökosysteme vor. Das Fazit der internationalen Expertengruppe ist alarmierend: Noch nie war das Artensterben so gravierend wie derzeit. Etwa eine Million der derzeit bekannten acht Millionen Tier- und Pflanzenarten ist im Laufe der nächsten Jahre vom Aussterben bedroht, wenn der Mensch seine Lebensweise nicht ändert, so die Autoren des IPBES-Berichts.

Neue Lösungsansätze zum Schutz der Artenvielfalt

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat zum Thema Biodiversitätsforschung nun eine neue Fördermaßnahme gestartet: Unter dem Titel „Wertschätzung und Sicherung von Biodiversität in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft“ werden sozial-ökologisch orientierte Verbundprojekte mit inter- und transdisziplinären Forschungsansätzen gefördert. Ziel ist es, durch die Entwicklung innovativer Bewertungskonzepte, Governancestrukturen und Politikmaßnahmen den Stellenwert für Ökosystemleistungen und Naturkapital auf unternehmerischer und gesellschaftlicher Ebene zu steigern. Es sollen Lösungsansätze sowie Innovationen entwickelt werden, die den Wandel sozial-ökologischer Systeme unter Beibehaltung der biologischen Vielfalt ermöglichen.

Die neue Fördermaßnahme ist Teil der „Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt“, die Bundesforschungsministerin Anja Karliczek auf dem FONA-Forum im Mai in Berlin vorstellte. Etwa 200 Mio. Euro sollen für entsprechende Forschungs- und Entwicklungsvorhaben in den kommenden fünf Jahren bereitgestellt werden. Vor dem Hintergrund des IPBES-Berichtes appellierte die Ministerin: „Wir müssen neu denken, um die Artenvielfalt zu schützen. Wir brauchen Lösungswege, die eine praktische Umsetzung ermöglichen."

Biologische Vielfalt und Naturkapital sichern

Die Forschungsförderung ist daher ausdrücklich an eine enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlern mit Akteuren aus Gesellschaft, Wirtschaft und Politik gebunden. Drei Themenfelder werden gefördert: Politik/Governance, Unternehmen, gesellschaftliche Wertschätzung.

Politikinstrumente und Governancestrukturen zur Erhaltung, Sicherstellung und Förderung von biologischer Vielfalt: Betrachtet werden Möglichkeiten und Grenzen sowie Effektivität von aktuellen und potenziellen Politikinstrumenten und Governancestrukturen zur Steuerung des Verhaltens von Entscheidungsträgern.

Naturkapital in Unternehmen: Hier steht die Sicherung und Wertschätzung von Naturkapital in Unternehmen aus verschiedenen Sektoren und Branchen im Fokus. Dies betrifft vor allem Betriebe der Land- und Forstwirtschaft, aber auch Unternehmen aus anderen Bereichen, beispielsweise Wasserwirtschaft, Lebensmittelindustrie, Handel, Textilindustrie oder Bergbau.

Wertschätzung von biologischer Vielfalt in der Gesellschaft und integrierte Wege zur Transformation in Richtung Nachhaltigkeit in politisch-administrativer Praxis, Wirtschaft und Gesellschaft: Hier geht es um gesellschaftliche Fragen, die für die Bewertung und Wertschätzung von Biodiversität eine Rolle spielen. Es sollen Wege aufgezeigt werden, wie Verhaltensänderungen in politisch-administrativer Praxis, Wirtschaft und Bürgerschaft verwirklicht werden können, und welche Wirkungen dadurch erzeugt werden könnten.

Die Forschung soll auch zeigen, wie sich politische, unternehmerische und gesellschaftliche Entscheidungen konkret auf Ökosystemleistungen, Artenvielfalt und das Wohlbefinden der Menschen auswirken. Dafür sollten Konzepte erarbeitet werden, die eine ökologische sowie ökonomische Bewertung dieser Entscheidungen ermöglichen und zugleich neue Maßnahmen zum Schutz der Biodiversität auf den Weg gebracht werden.

Die Projektförderung erfolgt in zwei Stufen. Antragsberechtigt sind neben Hochschulen und außerhochschulischen Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU), die ihren Sitz in Deutschland haben. Förderanträge können bis zum 13. September 2019 eingereicht werden. Mit der Abwicklung der Fördermaßnahme wurde der Projektträger Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt (DLR) beauftragt. Ansprechpartner sind Stephanie Lorek und Ingo Becker.

BMBF/bb

Fleischverzicht für das Klima

Auto abschaffen, Strom sparen, Flugreise streichen: Viele Menschen in Deutschland möchten etwas für das Klima tun. Darum verzichten sie auch auf Schnitzel und Roulade, denn Fleischkonsum hat erhebliche Auswirkungen auf die persönliche Klimabilanz. Ein Burger darf nun trotzdem auf den Grill kommen: Firmen aus den USA und Großbritannien haben einen Fleischersatz entwickelt, der wie ein Burger aus Rindfleisch schmeckt, aber vegan ist.

Echtem Fleisch so ähnlich wie möglich

Pflanzen wie Erbsen, Mungobohnen und brauner Reis bilden die Grundlage der saftigen Frikadelle vom US-amerikanischen Unternehmen Beyond Meat, Rote Bete und Granatapfel sorgen für die fleischähnliche Farbe. Um bei der Rezeptur zu landen, die einem Rinderburger am nächsten kommt, analysierten die Forscher bei Beyond Meat Fleisch auf der molekularem Ebene. Dann bauten sie ihren neuen Burger mit pflanzlichen Stoffen nach, so dass er die gleichen Eigenschaften aufweist. Und davon profitiert das Klima: die Herstellung des Pflanzenburgers benötigt 99% weniger Wasser und reduziert den Treibhausgasausstoß um 90%. Und auch die Verbraucher haben etwas davon: der Burger enthält 20 Gramm Pflanzenprotein, jedoch etwa ein Viertel weniger Fett als sein Vorbild. Außerdem enthält er weder Antibiotika noch Hormone.

Konkurrenz aus Großbritannien

Auch der Burger des britischen Lebensmittelherstellers Moving Mountains kommt mit rein pflanzlichen Zusatzstoffen aus: Jeder Moving-Mountains-Burger enthält 25 Gramm pflanzliches Eiweiß aus Austernpilzen, Erbsen, Weizen und Sojasprossen sowie Hafer. Außerdem ist Vitamin B12 zugesetzt.

Marktreife

Seit 2018 liegt der Beyond Meat-Burger auch in Europa in den Supermarkt-Regalen. Der Burger von Moving Mountains wurde in Großbritannien bereits erfolgreich eingeführt. In Deutschland kann er nur in den Restaurants der Burger-Kette „What's Beef" probiert werden. Neben Burgern bieten die Hersteller Hackfleisch und Bratwurst aus ihrem Fleischersatz an.

Avoiding meat for the climate

Get rid of the car, save power, cut out air travel: A lot of people in Germany want to do something to protect the climate. Many people do without schnitzel and meatloaf as meat consumption has a considerable impact on their personal climate balance. But you can still have a burger on the grill: Companies from the USA and Great Britain have developed a meat substitute that tastes like a beef burger but is vegan.

As similar as possible to real meat

Plants such as peas, mung beans and brown rice form the basis of the juicy meatball from the US company Beyond Meat, beetroot and pomegranate provide the meat-like color. In order to arrive at the recipe that comes closest to a beef burger, the researchers at Beyond Meat analyzed meat at the molecular level. They then reconstructed their new burger with plant substances to give it the same properties. This benefits the climate: the production of the plant-based burgers requires 99% less water and reduces greenhouse gas emissions by 90%. Consumers also benefit: the burger contains 20 grams of plant protein, but about a quarter less fat than its animal-based counterpart. It also contains neither antibiotics nor hormones.

Since 2018, the burger has also been on supermarket shelves in Europe. In addition to burgers, manufacturers offer minced meat and bratwurst made from their meat substitute.

Competition from Great Britain

The burgers from the British food manufacturer Moving Mountains also contain only plant ingredients: Each Moving Mountain burger contains 25 grams of vegetable protein from oyster mushrooms, peas, wheat and soya bean sprouts as well as oats. Vitamin B12 is also added. The burger has already been successfully launched in Great Britain. In Germany it can only be sampled in the restaurants of the burger chain "What's Beef".

Zugleich ist die Mehrheit der Befragten unzufrieden mit dem Klimaschutz von Industrie und Politik, aber auch mit dem eigenen Engagement.

Rund zwei Drittel der Befragten (64%) schätzen Umwelt- und Klimaschutz als eine sehr wichtige Herausforderung ein. Das sind elf Prozent mehr als noch 2016. Der Zustand der Umwelt in Deutschland wird deutlich schlechter bewertet als in früheren Umfragen. Nur noch 60% der Befragten bewerten ihn als gut, bei der letzten Befragung 2016 waren es noch 75%. Mehr Tempo bei der Energiewende wünschen sich immerhin 81% der Befragten.

Die Ende Mai veröffentlichte Studie wurde zum dritten Mal in Folge vom Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) und des Umweltbundesamtes (UBA) durchgeführt. Alle zwei Jahre wird die Entwicklung des Umweltbewusstseins und -verhaltens der Deutschen untersucht. Für die Studie wurden in der zweiten Jahreshälfte 2018 rund 4000 Personen befragt.

2011 erschütterte ein Skandal die Lebensmittelbranche: In Deutschland traten rund 4.000 Fälle von Infektionen mit EHEC auf, dem krankheitsauslösenden enterohämorrhagischen Bakterium Escherichia coli, die in einem Viertel der Fälle auch noch besonders schwer verliefen. 53 Menschen starben. Kontaminierte Sprossen gelten als Ursache des EHEC-Ausbruchs. Wissenschaftler des Max-Rubner-Instituts (MRI), dem Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel, haben nun untersucht, wie stark Gemüse und Salate gegenwärtig mikrobiell belastet sind. Die Resultate sind sehr unterschiedlich, aber decken ein großes Problem auf.

Probleme bei Fertigsalaten und Sprossen

Rund 600 frische pflanzliche Produkte aus Supermärkten in Nord- und Süddeutschland haben die MRI-Forscher im Verlauf von drei Jahren untersucht. Erschreckend waren dabei die Resultate für verzehrfertige Mischsalate: 42% der Proben lagen bei der mikrobiellen Belastung über dem Richtwert der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie. Die höher angesetzten Warnwerte überschritten immer noch 9% der Proben hinsichtlich der Belastung mit Bacillus cereus und 22% der Proben aufgrund von Schimmelpilzen. B. cereus erzeugt durch toxische Stoffe Lebensmittelvergiftungen, und eine Untergruppe des Bakteriums kann eine Milzbrand-ähnliche Erkrankung verursachen.

Diese Ergebnisse seien besonders besorgniserregend, da verzehrfertige Produkte nicht noch einmal gewaschen und damit von einem Teil der Keime befreit würden, warnen die Wissenschaftler. Auch bei Sprossen fanden sie in jeder neunten Probe Überschreitungen des Warnwertes für B. cereus. „Aufgrund der Überschreitung der Warnwerte für präsumtive Bacillus cereus in einigen verzehrfertigen Mischsalaten und Sprossen ist eine Gesundheitsgefährdung von Verbrauchern nicht auszuschließen“, resümieren die Forscher in einer Mitteilung zu ihrem Abschlussbericht.

Gurken, Karotten und Speisepilze unbedenklich

Ebenfalls hohe Belastungen mit Mikroorganismen wiesen in der Studie Kräuter auf, allerdings fanden sich dabei keine krankheitserregenden Keime. Ähnlich ist das Bild bei Kopf-, Blatt- und Pflücksalaten: Zwar liegt auch hier eine gewisse Keimbelastung vor, doch nur wenige davon sind für den Menschen problematisch – und hier dürfte vor dem Verzehr durch das Waschen die Zahl der Keime noch einmal deutlich sinken. Sehr gute Untersuchungsergebnisse wiesen Karotten und Speisepilze aus. Bei Gurken gab es überhaupt keine Beanstandungen.

Als Ursache der teils hohen Keimbelastung vermuten die MRI-Forscher zu lange und zu warme Lagerungsbedingungen. Sie empfehlen, Sprossen nie roh zu essen, sondern immer zu blanchieren, und verzehrfertige Mischsalate nur kurz und bei weniger als vier Grad Celsius zu lagern und nach dem Öffnen der Verpackung direkt zu konsumieren.

In 2011, a scandal shook the food industry: In Germany, around 4,000 cases of infection with EHEC, the enterohaemorrhagic bacterium Escherichia coli, occurred, and a quarter of these cases were particularly severe. 53 people died. Contaminated sprouts were identified as the cause of the EHEC outbreak. Scientists at the Max Rubner Institute (MRI), the Federal Research Institute for Nutrition and Food, have now investigated the extent to which vegetables and salads are currently microbially contaminated. The results vary greatly, but reveal a major problem.

Problems with ready-made salads and sprouts

The MRI researchers have investigated around 600 fresh herbal products from supermarkets in northern and southern Germany over a period of three years. The results for ready-to-eat mixed salads were alarming: 42% of the samples were above the level recommended by the German Society for Hygiene and Microbiology for microbial contamination. 9% of the samples even exceeded the higher safety levels for Bacillus cereus and 22% of the samples those for to moulds. B. cereus produces food poisoning by toxic substances, and a subgroup of the bacterium can cause a anthrax-like disease.

These results are particularly worrying as ready-to-eat products are not re-washed and thus freed from some of the germs, the scientists warn. In the case of sprouts, they also found that every ninth sample exceeded the safety level for B. cereus. In a communication on their final report, the researchers summed up: "Since the safety level for presumtive Bacillus cereus was exceeded in some ready-to-eat mixed salads and sprouts, a health hazard for consumers cannot be ruled out".

Cucumbers, carrots and mushrooms are safe

Herbs were also found to be highly contaminated with microorganisms in the study, but no pathogenic germs were found. The picture is similar for lettuce: Although there is a certain bacterial load, only a few germs are problematic for humans. Additionally, the number of germs is likely to decrease significantly before consumption as a result of washing. Carrots and edible mushrooms showed very good test results. With cucumbers, there were no objections at all.

The MRI researchers suspect that the reason for the high germ contamination may have been overly long and warm storage conditions. They recommend never eating sprouts raw, but rather blanching them, and storing ready-to-eat mixed salads only briefly and at less than four degrees Celsius and consuming them directly after opening the packaging.

bl/um

Peptide maßzuschneidern ist ein erklärtes Ziel vieler Forscher. Dabei eifern Wissenschaftler der Natur nach, in der Mikroorganismen die winzigen Eiweißmoleküle wie am Fließband zusammenbauen können. Eine wichtige Etappe bei der Peptidsynthese hatten Forscher der Frankfurter Goethe-Universität bereits im vergangenen Jahr gemeistert. Nun haben die Biotechnologen um Helge Bode ihre neue Methode weiterentwickelt und so den Biosyntheseprozess noch einmal deutlich verbessert.

Naturstoffe wie Antibiotika sind Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen. Bei ihrer Entstehung in der Zelle spielen bestimmte Enzyme, die nicht-ribosomalen Peptid-Synthetasen (NRPS), eine entscheidende Rolle. Sie sorgen mit dem regelmäßigen Einbau von Aminosäuren für die Fließbandproduktion der Peptide. Die NRPS-Enzyme einfach und effizient zu modifizieren oder neu zusammenzubauen, so dass Mikroben viele neuartige Peptide produzieren, war bisher nicht möglich.

Mit veränderten Enzymen zu neuen Naturstoffen

Das ist dem Frankfurter Team nun gelungen, indem sie diese Enzyme so veränderten, dass völlig neue Naturstoffe entstehen können. Mit der neuen Methode könnten nun auch Peptidbibliotheken einfacher als bisher erzeugt werden, berichten die Forscher im Fachjournal „Nature Chemistry“. „Wir nutzen Fragmente natürlicher NRPS-Systeme aus Bakterien als Bausteine, die wir über von uns identifizierte Schnittstellen neu zusammenfügen“, erläutern Andreas Tietze und Janik Kranz.

Naturstoffausbeute erhöht

Den Biosyntheseweg haben die Forscher so verbessert, dass nun selbst Anfänger nach kurzer Einarbeitung neue Peptide herstellen können. Auch die Naturstoffausbeute konnten sie damit erhöhen. Der Studie zufolge ist die durch Biosynthese erreichte Peptidausbeute vergleichbar mit dem, was die Natur an Naturstoffen produziert. Die Arbeiten wurden durch die Landesexzellenzinitiative LOEWE im Rahmen des Projektes MegaSyn finanziell mit unterstützt.

Als nächstes wollen die Frankfurter Wissenschaftler die ersten klinisch relevanten Wirkstoffe mit dem optimierten Verfahren modifizieren und biotechnologisch herstellen.

Tailoring peptides is a declared goal of many researchers. Scientists are emulating nature in which microorganisms are able to assemble tiny protein molecules like on an assembly line. Researchers at Frankfurt's Goethe University had already taken an important step in peptide synthesis last year. The biotechnologists led by Helge Bode have now further developed their new method and thus significantly improved the biosynthesis process.

Natural substances, such as antibiotics, are metabolic products of microorganisms. Certain enzymes, the non-ribosomal peptide synthetases (NRPS), play a decisive role in their formation in the cell. With the regular incorporation of amino acids, they enable the assembly line production of peptides. Up to now, it has not been possible to modify or reassemble NRPS enzymes simply and efficiently so that microbes produce many novel peptides.

Using modified enzymes to produce new natural substances

The Frankfurt team has now succeeded in doing this by modifying these enzymes in such a way that completely new natural substances can be produced. The researchers reported in the scientific journal "Nature Chemistry" that the new method would make it easier to produce peptide libraries. "We use fragments of natural NRPS systems from different bacteria as building blocks that we connect to each other using specific assembly points we have identified," explained Andreas Tietze and Janik Kranz.

Increased yield of natural substances

The researchers have improved the biosynthetic pathway in such a way that even beginners can now produce new peptides after a short training period. They have also been able to increase the yield of natural substances. According to the study, the peptide yield achieved by biosynthesis is comparable to that of natural substances produced by nature.

Next, the Frankfurt scientists want to modify and biotechnologically produce the first clinically relevant active substances using the optimized process. The work was financially supported by the Landesexzellenzinitiative LOEWE as part of the MegaSyn project.

Nachhaltigkeit und Künstliche Intelligenz (KI) sind zwei Megatrends in der Wirtschaft. Wo diese Trends möglicherweise kollidieren oder sich gegenseitig befruchten können, hat nun das Institut für Innovation und Technik (IIT) in Berlin im Auftrag des Umweltbundesamtes in einer Kurzstudie analysiert. Herauskamen sechs Szenarien mit den jeweiligen Ansatzpunkten für eine moderne Umweltpolitik.

Gesellschaftlichen Mehrwert berücksichtigen

„In Europa und seinen Mitgliedsstaaten findet aktuell eine breite Debatte über den adäquaten Umgang mit KI statt“, erläutert Tobias Jetzke vom IIT. Einerseits gehe es darum, deutliche förder- und innovationspolitische Impulse zu setzen, um der momentanen Wissens- und Technologieführerschaft von Staaten wie China und den USA selbstbewusst zu begegnen und die Wettbewerbsfähigkeit der hiesigen Wirtschaft zu sichern. Andererseits müssten neben der Technologieentwicklung auch ethische Aspekte künstlicher Intelligenz integriert und nicht nur ökonomische, sondern auch gesellschaftliche Mehrwerte ins Zentrum rücken.

Einschätzung der Nachhaltigkeitspotenziale

„Die Studie liefert eine erste Einschätzung zukünftiger Nachhaltigkeitspotenziale“, resümiert IIT-Forscher Stephan Richter. Sie solle „als Basis einer weiterführenden Diskussion dienen, auch bei der Ausgestaltung der umweltpolitischen Digitalagenda des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, deren Eckpunkte auf der diesjährigen re:publica vorgestellt wurden“.

Wandel umweltverträglich gestalten

Das Interesse des Umweltbundesamtes am Thema KI begründet dessen Mitarbeiterin Sylvia Veenhoff, die die Studie betreut hat: „Das Umweltbundesamt versteht sich als ein Frühwarnsystem, das neue aufkommende Technologien wie Künstliche Intelligenz auf mögliche zukünftige Beeinträchtigungen des Menschen und der Umwelt frühzeitig untersucht, praktikable Lösungen vorschlägt und Chancen dieser Technologien auf die Umwelt zu nutzen weiß.“ In der Praxis bedeutet das der Studie zufolge, den Wandel, den die neuen KI-Möglichkeiten mit sich bringen, umweltverträglich zu gestalten. Außerdem sollten die neuen Potenziale dahingehend gefördert werden, dass sie nachhaltige sozioökologische Innovationen ermöglichen.

Sustainability and Artificial Intelligence (AI) are two megatrends in the economy. The Institute for Innovation and Technology (IIT) in Berlin has now carried out a study on behalf of the Federal Environment Agency to analyze where these trends could possibly collide or mutually enrich each other. The result was six scenarios with the respective starting points for a modern environmental policy.

Taking social added value into account

"Europe and its member states are currently engaged in a broad debate on how to deal adequately with AI," explains Tobias Jetzke of IIT. On the one hand, it is a matter of setting clear impulses for promotion and innovation policy in order to confidently counter the current knowledge and technology leadership of countries such as China and the USA and to secure the competitiveness of the local economy. On the other hand, in addition to technology development, ethical aspects of artificial intelligence must also be integrated and not only economic, but also social added value must take center stage.

Assessment of sustainability potential

"The study provides an initial assessment of future sustainability potential," sums up IIT researcher Stephan Richter. It should "serve as a basis for further discussion, including the design of the digital environmental policy agenda of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, the cornerstones of which were presented at this year's re:publica".

Shaping change in an environmentally compatible way

Sylvia Veenhoff, who supervised the study, explains the Federal Environment Agency's interest in AI: "The Federal Environment Agency sees itself as an early warning system that investigates new emerging technologies such as artificial intelligence for possible future impairments of humans and the environment at an early stage, suggests practicable solutions and knows how to exploit the opportunities of these technologies for the environment". According to the study, in practice this means making the changes brought about by the new AI possibilities environmentally compatible. In addition, the new potentials should be promoted in such a way that they enable sustainable socio-ecological innovations.

bl/um