Aktuelle Veranstaltungen

Kulinarische Köstlichkeiten aus aller Welt sowie technische Innovationen für Ackerbau und Pflanzenzucht erwarten Besucher der Internationalen Grünen Woche vom 17. bis 26. Januar in den Berliner Messehallen am Funkturm. Über 1.800 Aussteller aus 73 Ländern präsentieren in diesem Jahr wieder Neuheiten rund um die Themen Ernährung, Landwirtschaft und Gartenbau. Partnerland ist Kroatien. Für Neugierige und Liebhaber exotischer Genüsse ist die Grüne Woche seit jeher ein Highlight. Die 85. Auflage macht einmal mehr deutlich: nachhaltige und biobasierter Produkte – nicht nur aus der Lebensmittelwirtschaft – sind auf dem Vormarsch.

Wissenschaftsjahr Bioökonomie mit Ausstellung präsent

Die Bioökonomie auf der Grünen Woche geht jedoch weit über Algenpulver, Brot aus Bierresten oder Insektensnacks hinaus. Intelligente Verpackungen, Produkte aus Lebensmittelresten oder alternative Proteinquellen sind nur einige Beispiele für eine nachhaltige Lebensmittelproduktion. Wie biobasierte und nachhaltige Produkte bereits unseren Alltag bestimmen und woran Wissenschaftler derzeit forschen, verdeutlicht die Ausstellung zum Wissenschaftsjahr Bioökonomie. In der neu eröffneten Messehalle hub27 am Stand 206 des Bundesforschungsministeriums können Besucher rund 80 Exponate aus der biobasierten Wirtschaft  – vom Prototyp bis hin zum marktfähigen Produkt – bestaunen.

Vegane Käsealternativen haben eines gemein: Sie enthalten weder Casein noch Molkeprotein – dabei sind diese Eiweiße für den charakteristischen Geschmack und die Textur von Käse aus tierischer Milch wesentlich. Das Berliner Start-up Legendairy Foods erzeugt diese Proteine mithilfe von Mikroben im Labor, um damit mittelfristig vegane Milchprodukte herzustellen, insbesondere Käse. Dafür hat das 2019 gegründete Unternehmen kürzlich 4 Mio. Euro von dem zu Merck gehörenden Risikokapitalgeber Agronomics and M Ventures sowie von CPT Capital eingesammelt. Am Biotech-Start-up ist außerdem der Frühphaseninvestor Atlantic Food Labs beteiligt.

Ohne Cholesterin und Allergene

Gemeinsam mit der Universität Graz haben die Berliner ein biotechnisches Verfahren entwickelt, bei dem umfunktionierte Mikroorganismen die Herstellung von Casein und Molkeprotein übernehmen. Nun produzieren Hefen diese Milchkomponenten – allerdings noch in sehr geringem Umfang. Zusammen mit pflanzlichen Fetten und Kohlenhydraten erzeugt Legendairy Foods daraus Käse. Nicht drin sind dafür Cholesterin und Allergene.

Marktreife nicht vor 2022

Zwar soll es in diesem Jahr erste Prototypen eines Mozzarellas in marktüblicher Größe geben, marktreife Produkte erwarten die Gründer aber frühestens 2022. Bis dahin arbeiten sie am Upscaling, aber auch an weiteren Käsesorten. Grundsätzlich ließen sich auf diesem Weg alle traditionellen Käsesorten erzeugen, aber auch gänzlich neue Geschmacksrichtungen kreieren, erklärte Legendairy Foods. Später soll es dann auch Milch und weitere Milchprodukte aus dem Labor geben. Allerdings benötigen diese Molke, die biotechnologisch schwer zu erzeugen ist.

Fraglich ist derzeit, ob die Produkte auf dem deutschen Markt erhältlich sein werden. Die Novel-Food-Verordnung der Europäischen Union schreckt die Gründer ab. Wahrscheinlicher sei daher der Markteintritt in Asien oder Amerika, heißt es. In den USA gibt es bereits erste Produkte mit vegan erzeugten Milchproteinen.

bl

Die Bundesregierung unterstützt den Wandel zu einer stärker auf erneuerbaren Ressourcen beruhenden, rohstoffeffizienteren und kreislauforientierten Wirtschaft. Am heutigen Mittwoch hat das Bundeskabinett dazu die Nationale Bioökonomiestrategie beschlossen.

Biobasierte Wirtschaft ausbauen

Die Nationale Bioökonomiestrategie setzt den Rahmen für eine nachhaltige Erschließung und Nutzung biologischer Ressourcen und umwelt- und naturschonende Produktionsverfahren in allen Wirtschaftsbereichen. Die Bundesregierung bündelt mit der Gesamtstrategie die bisherigen Aktivitäten aller Bundesministerien zur Bioökonomie und stellt die Weichen für die weitere Gestaltung. Federführend sind das Bundesforschungs- und das Bundeslandwirtschaftsministerium.

Bundesforschungsministerin Anja Karliczek und Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner stellten die neue Bioökonomiestrategie in einem Pressegespräch in Berlin vor. „Nicht zuletzt der Klimawandel zwingt uns zum Umdenken. Wir müssen alles dafür tun, unsere Lebensgrundlagen zu erhalten und dabei wirtschaftlich stark zu bleiben. Die Bioökonomie ist für beides ein Schlüssel“, sagte Karliczek.

Daher sollen mit der neuen Bioökonomiestrategie noch stärker biologisches Wissen, sowie Ressourcen, Prozesse und Systeme in allen Wirtschaftsbereichen genutzt werden.

Kleidung und Schuhe aus Pflanzenfasern oder Fischabfällen, Taschen aus recycelten Plastikflaschen – und das alles fair und nachhaltig produziert zum Schutz der Umwelt: Die Modewelt ist im Wandel. Davon zeugt die internationale Modemesse NEONYT, die im Rahmen der Fashion Week vom 14. bis 16. Januar in Berlin stattfand. Schauplatz für nachhaltige Mode war in diesem Jahr der ehemaligen Flughafen Berlin-Tempelhof. In Hangar 4, wo einst Flugzeuge gewartet wurden, konnten Besucher in die Welt der nachhaltigen Mode abtauchen. Mit Halle X wurde auf dem angrenzenden Flugfeld sogar ein extra Pavillon errichtet, um die Vielzahl der Aussteller unterzubringen. Mit mehr als 200 Labels aus 22 Ländern hat die NEONYT 2020 einen neuen Rekord erreicht.

Start-ups dominieren grüne Mode

Die Messe macht eines deutlich: Nachhaltige Mode ist lässig, schick und modern und weit weg vom früheren Image der Ökomode. Auch wenn große Textilunternehmen in Richtung faire Textilien steuern, sind es doch vor allem Start-ups, die auf der NEONYT das Feld der grüne Mode dominieren. Allen Ausstellern gemein ist der Leitgedanke der Nachhaltigkeit, viele Labels sind zertifiziert, setzen auf natürliche Materialien, umweltschonende Verfahren mit einem geringen CO₂-Abdruck. Biobasierte und nachhaltige Materialien aus Reststoffen und Pflanzenfasern sowie recycelten PET-Flaschen und Plastikmüll aus dem Meer prägten das Bild der diesjährigen NEONYT besonders.

In der Landwirtschaft trägt Phosphor als Dünger zu höheren Erträgen bei. Auch in Aquakulturen hat das Element als Dünger oder Futtermittelzusatz diese Funktion. Während die Phosphordüngung in der Landwirtschaft reguliert ist, ist sie für Aquakulturen nicht geregelt. 80% des dort eingesetzten Phosphors werde verschwendet – mit langfristig gravierenden Folgen, wie ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Universität Augsburg jetzt im Fachjournal "Nature Communications" berichtet.

Vier Fünftel verbleiben im Wasser

Ob Fische, Krusten- oder Weichtiere: In Aquakulturen wird durchschnittlich nur ein Fünftel des zugegebenen Phosphors von den Tieren aufgenommen und somit wieder geerntet. Vier Fünftel verbleiben im Wasser, wo der Stoff die Ökosysteme beeinträchtigt und beispielsweise zu Algenblüten führt oder Arten gefährdet.

Wild lebende Fische decken ihren Phosphorbedarf aus ihren natürlichen Nahrungsquellen wie anderem Fisch oder Plankton. Noch in den 1950er Jahren stammten rund 95% des vom Menschen verzehrten Fisches aus Wildfängen. Dadurch gab es einen Phosphorfluss vom Wasser in Richtung Land. Heute wird die Hälfte der verzehrten Fische in Aquakulturen erzeugt und der Phosphorfluss hat sich umgekehrt.

Begrenzt verfügbare Ressource

Diese Form der Rohstoffverschwendung bedeutet nicht nur ökologische Probleme. Die gut zu erschließenden Phosphorquellen sind endlich und der Bedarf für die Nahrungsproduktion ist groß. Die EU hat Phosphor daher unter den 20 kritischen Rohstoffen mit gefährdeter Versorgungssicherheit gelistet. „Der Phosphor, der in Flüsse und Ozeane gelangt, kann als verloren angesehen werden, da es äußerst schwierig ist ihn wiederzugewinnen. Solche Verluste sollten weitestmöglich vermieden werden, um sicherzustellen, dass auch für zukünftige Generationen genügend Phosphor verfügbar ist“, erklärt Geograf Daniel Goll von der Universität Augsburg.

Nutzungseffizienz mehr als verdoppeln

Die Forscher fordern, dass sich die Effizienz der Phosphornutzung in Aquakulturen bis 2050 mehr als verdoppeln müsse. „Phosphor ist ein nicht erneuerbarer, begrenzter und lebenswichtiger Nährstoff für Nutzpflanzen und -tiere. Wir sollten uns überlegen, wie wir Phosphor in der Fischwirtschaft recyceln und wiederverwenden können, um damit mehr Feldfrüchte anzubauen. Gleichzeitig sollten wir den Phosphor, den wir in der Aquakultur ins Wasser geben, auf ein Minimum reduzieren“, resümiert Yuanyuan Huang, Hauptautorin der Studie.

bl

In agriculture, phosphorus as a fertilizer contributes to higher yields. In aquacultures, the element also has this function as a fertilizer or feed additive. While phosphorus fertilization in agriculture is strictly regulated, there are no such regulations for aquacultures. 80% of the phosphorus used in aquaculture is wasted - with serious long-term consequences, as an international team of researchers with the participation of the University of Augsburg now reports in the journal "Nature Communications".

Four fifths remain in the water

Whether fish, crustaceans or molluscs: In aquacultures, on average only one fifth of the phosphorus added is absorbed by the animals and thus re-harvested. Four-fifths remain in the water where the substance impairs ecosystems and can lead to algal blooms or endanger species.

Wild fish cover their phosphorus requirements from their natural food sources such as other fish or plankton. As recently as the 1950s, around 95% of the fish consumed by humans came from wild catches. As a result, there was a flow of phosphorus from water to land. Today, half of the fish consumed is produced in aquacultures and the phosphorus flow has reversed.

Limited resource

This form of waste of raw materials does not only result in ecological problems. The easily accessible phosphorus sources are finite and the demand for food production is high. The EU has therefore listed phosphorus among the 20 critical raw materials with an endangered security of supply. "The phosphorus that enters rivers and oceans can be considered lost because it is extremely difficult to recover. Such losses should be avoided as far as possible to ensure that sufficient phosphorus is available for future generations," explains geographer and climate scientist Daniel Goll of the University of Augsburg.

Use efficiency needs to double

The researchers call for the efficiency of phosphorus use in aquaculture to more than double by 2050. "Phosphorus is a non-renewable, limited and vital nutrient for crops and animals. We should consider how we can recycle and reuse phosphorus in the fishing industry to grow more crops. At the same time, we should minimize the amount of phosphorus we put into water in aquaculture," concludes Yuanyuan Huang, lead author of the study.

bl/um

Die Artenvielfalt ist aus unterschiedlichen Gründen stark rückläufig, auch bei Insekten. Einfluss hat dabei auch die Gestaltung privater Gärten und öffentlicher Grünflächen. Die sollen nach der Vorstellung des Bundesumweltministeriums (BMU) künftig naturnäher gestaltet werden und so die Artenvielfalt fördern. Dazu hat das Ministerium Ende 2019 das Projekt „Tausende Gärten – Tausende Arten. Grüne Oasen, heimische Tiere und Pflanzen“ gestartet und bis 2025 mit rund 2 Millionen Euro ausgestattet. Die inhaltliche Begleitung liegt beim Bundesamt für Naturschutz (BfN).

Startersets mit Saatgut- oder Pflanzmischungen

Wie das Projekt funktionieren soll, erläutert BfN-Präsidentin Beate Jessel: „Im Projekt wird ein großes Netzwerk von Saatgutbetrieben, Gärtnereien, Baumschulen und Gartenmärkten aufgebaut, das Privatpersonen dabei unterstützt, ihre Gärten artenreicher und insektenfreundlicher zu gestalten. Die Akteure entwickeln Pflanzenpakete mit gemischten einheimischen Wildstauden, die einen wichtigen Beitrag für die heimische Fauna leisten können. Diese Startersets werden auf ihre Fähigkeit, Samen zu produzieren, geprüft und unter anderem im Hinblick auf ihre Standorteignung, Blühdauer und Vermarktbarkeit evaluiert." Neben Privatpersonen sollen auch Kommunen, Vereine und Unternehmen dafür gewonnen werden, ihre Flächen naturnah umzugestalten.

Drei Projektbausteine

Hilfestellung gibt eine Online-Plattform, die sowohl der Information dient als auch die Akteure vernetzt. Saatgutbetriebe und Gärtnereien sollen bei der Vermarktung geeigneter Saatgut- und Pflanzmischungen unterstützt werden. Öffentlichkeitsarbeit, die der Bevölkerung die Bedeutung artenreicher Gärten näherbringt, rundet das Maßnahmenpaket ab.

Räume der Naturerfahrung

„In Deutschland verfügen etwa 36 Millionen Menschen über einen Garten. Diese Fläche stellt für die biologische Vielfalt in Deutschland ein großes Potenzial dar. In Anbetracht des vielfach belegten Insektenschwunds ist es wichtig, solche Potenziale auszuschöpfen“, erläutert Bundesumweltministerin Svenja Schulze. Das Projekt schaffe Lebensräume für heimische Tiere und Pflanzen, stärke so die Natur in Städten und Gemeinden. Profitieren soll von den naturnahen Gärten aber nicht nur die Natur, sondern auch der Mensch, wie Schulze betont: „Solche Orte sind zugleich wertvolle Räume der Naturerfahrung.“

Das Projekt ist Teil des 2011 aufgelegten Bundesprogramms Biologische Vielfalt. Durchgeführt wird das Vorhaben von der Deutschen Gartenbau-Gesellschaft 1822 e. V. in Zusammenarbeit mit dem Wissenschaftsladen Bonn e. V. und der Agentur für nachhaltige Kommunikation tippingpoints GmbH sowie dem Naturgarten e.V. als sachkundigem Kooperationspartner.

bl

Eine neue Halle mit viel Platz für die Lebenswelt Bioökonomie: Auf der Internationalen Grünen Woche ist die hub27 ein echter Publikumsmagnet geworden. Ein Highlight in diesem Jahr: Der Bioökonomie-Pavillon, den die Organisatoren des Wissenschaftsjahres 2020 zusammen mit der ehemaligen Geschäftsstelle des Bioökonomierates und dem Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau gestaltet haben.

Die große Ausstellung spiegelt mit rund 80 Exponaten – vom Prototyp bis hin zum marktfähigen Produkt – das Potenzial der biobasierten Wirtschaft wider. Die Bandbreite reicht vom biobasierten Nagellack, über Bier aus Brotresten bis hin zu biologisch abbaubarer Kleidung aus Eukalyptusfasern und Taschen aus Apfelleder. Am 22. Januar machte auch Bundesforschungsministerin Anja Karliczek bei ihrem Rundgang auf der Grünen Woche am Pavillon Station.

Im vergangenen August gab es den Startschuss für eine Initiative, die den Strukturwandel im Rheinischen Revier weg von Braunkohle hin zu einer nachhaltigen Bioökonomie unterstützen soll: die Modellregion BioökonomieREVIER Rheinland. Zusätzlich zu den 3,9 Mio. Euro für das Projektbüro und die Strategieentwicklung investiert das Bundesforschungsministerium nun weitere rund 21 Mio. Euro in ein zweites Teilprojekt der Initiative, mit denen 15 Innovationslabore eingerichtet werden sollen. Sie sollen an der Schnittstelle zwischen (Land-)Wirtschaft und Wissenschaft den schnellen Transfer neuer Verfahren von der Wissenschaft in die Wirtschaft ermöglichen.

Die Innovationslabore zeichnen sich durch ihre Themenvielfalt aus: Von digitalisierter Bioökonomie über die Automatisierung von Bioindustrie-Prozessen bis zur Agrarrobotik und Agrarphotovoltaik, von der Abwasserreinigung durch Algen, Bioraffinerie-Konzepten bis zur Elektro-Biotechnologie (mehr Informationen dazu gibt es hier).

Neue Produkte, Verfahren und Arbeitsplätze

„Mit der Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung wollen wir die Bioökonomie in die Anwendung bringen und so zu neuen Produkten, neuen Produktionsverfahren und neuen Arbeitsplätzen kommen“, erläuterte Forschungsstaatssekretär Thomas Rachel bei der offiziellen Übergabe der Förderurkunden am 21. Januar. Beteiligt sind das Forschungszentrum Jülich, die Fraunhofer Gesellschaft, die RWTH Aachen und die FH Aachen sowie Unternehmen aus der Region. So sollen die Projektpartner das gesamte Spektrum von der Grundlagenforschung bis zur Anwendung abdecken. „Das BioökonomieREVIER steht sowohl für unsere enge Zusammenarbeit mit den Partnern aus der Region als auch für den Umbruch der Region hin zum nachhaltigen Wirtschaften", fasst Wolfgang Marquardt, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich, die Ziele zusammen.

Die maßgeschneiderte, minimalistische Zelle, die lebensfähig ist, aber in der nur ausgewählte Prozesse ablaufen, ist der Traum vieler Forscher auf dem Feld der Synthetischen Biologie. Sie könnte dazu dienen, biologische Prozesse noch besser zu verstehen, wäre aber vor allem ein wertvolles Werkzeug für die Biotechnologie. Forscher des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden und des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam haben jetzt einen wichtigen Schritt auf diesem Weg getan: Sie haben eine künstliche Zelle erzeugt, die über rudimentäre Organisationsstrukturen – sogenannte Kompartimente – verfügt.

Kompartimente ermöglichen gezielte Reaktionen

Damit in einer Zelle biochemische Prozesse ablaufen können, müssen die entscheidenden Reaktionspartner zur selben Zeit am selben Ort sein und dort die richtigen Reaktionsbedingungen vorfinden. Deshalb verfügen natürliche Zellen über unterschiedliche Kompartimente, spezifische Teilräume, in denen die Reaktionen ablaufen. Meist sind diese Bereiche durch Membranen begrenzt, jedoch gibt es davon auch Ausnahmen.

Künstliche Zelle reagiert auf pH-Wert-Änderung

Die künstliche Zelle der Max-Planck-Forscher besitzt ein großes Kompartiment mit einer Membran, in dessen Inneren membranfreie Teilräume existieren. Abhängig von Umweltfaktoren, in diesem Fall dem pH-Wert, können sich diese Unterkompartimente bilden oder wieder auflösen, wie das Team im Fachjournal „Angewandte Chemie“ berichtet. „So wie wir mit unseren Geschmacksnerven salzig oder sauer schmecken können, so können auch Komponenten im Inneren einer Zelle auf den Säuregehalt einer Umgebung reagieren“, erläutert Celina Love, Erstautorin der Studie. „Wir haben herausgefunden, dass wir durch die Veränderung des pH-Wertes der Umgebung das Verhalten der aufeinandertreffenden Moleküle und ihre Fähigkeit, membranfreie Kompartimente zu bilden, beeinflussen können.“ Es sei besonders spannend gewesen zu beobachten, wie chemische Reaktionen durch Veränderung des Säuregrades innerhalb der synthetischen Zelle an- und ausgeschaltet werden konnten.

Grundlegende Stoffwechselfragen beantworten

Die Bedeutung für das Feld der synthetischen Biologie fasst Studienleiterin Dora Tang zusammen: „Unsere Arbeit ist ein großer Schritt nach vorn, um komplexere synthetische Zellen zu bauen, die biologisches Verhalten imitieren können. Dieses regulierbare synthetische System eröffnet spannende Möglichkeiten, um grundlegende Fragen der Biologie zu beantworten, wie zum Beispiel Zellen viele und verschiedene Signale aus der Umwelt aufnehmen können, um grundlegende zelluläre Funktionen wie den Stoffwechsel in Gang zu setzen und zu regulieren.“

Das Projekt war Teil des Forschungsnetzwerks MaxSynBio, an dem neun Max-Planck-Institute beteiligt sind und das vom Bundesforschungsministerium seit 2014 gefördert wird. Der aktuelle zweite Förderzeitraum endet im Juli 2020.

bl

The custom-made, minimalist cell that is viable but in which only selected processes take place is the dream of many researchers in the field of synthetic biology. It could be used to understand biological processes even better, but above all, it would be a valuable tool for biotechnology. Researchers at the Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics in Dresden and the Max Planck Institute of Colloids and Interfaces in Potsdam have now taken an important step in this direction: they have created an artificial cell that has rudimentary organizational structures - so-called compartments.

Compartments enable targeted reactions

In order for biochemical processes to take place in a cell, the decisive reaction partners must be at the same place at the same time and under the right reaction conditions. This is why natural cells have different compartments, specific subspaces, in which the reactions take place. These compartments are usually limited by membranes, but there are exceptions.

Artificial cell reacts to changes in pH

The artificial cell of the Max Planck researchers has a large compartment with a membrane, in the interior of which membrane-free compartments exist. Depending on environmental factors, in this case the pH value, these subcompartments can form or dissolve again, as the team reports in the international edition of "Angewandte Chemie". "Just like our taste buds can let us experience tastes that are salty or sour, components inside a cell can also respond to the acidity of an environment," explains Celina Love, lead author of the study. "We found that by changing the pH of the environment, we can affect the behavior of molecules coming together and their ability to form sub-compartments." It had been particularly exciting to observe how chemical reactions could be switched on and off by changing the acidity level within the synthetic cell, the researchers said.

Answering basic metabolic questions

The significance for the field of synthetic biology is summarized by Dora Tang, head of the study: "Our work is a major step forward in the design of more complex synthetic cells that can mimic biological behaviors. This tunable synthetic system presents exciting possibilities in addressing fundamental questions in biology, such as how cells integrate a multitude and variety of signals from the environment to perform and tune basic cellular functions such as metabolism."

The project was part of the MaxSynBio research network, in which nine Max Planck Institutes are involved and which has been funded by the Federal Ministry of Education and Research since 2014. The current second funding period ends in July 2020.

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120 Gigatonnen Kohlendioxid (CO₂) werden durch die sogenannte Boden- und Vegetationsatmung weltweit jedes Jahr freigesetzt. Pflanzen binden gleichzeitig etwa 123 Gigatonnen CO₂. Dieses Beinah-Gleichgewicht wird jedoch durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe gestört – mit gravierenden Folgen für das Klima. Forscher weltweit suchen daher nach Wegen, die Zunahme des Klimagases in der Atmosphäre einzudämmen. Würzburger Forscher scheinen eine Lösung parat zu haben: Sie wollen Pflanzen effektiver machen, indem sie den Stoffwechsel so modifizieren, dass Pflanzenzellen mehr Kohlendioxid binden.

CO₂-Bindung um das Fünffache erhöht

In den vergangenen Monaten hat ein Team um den Würzburger Bioinformatiker Thomas Dandekar die Machbarkeit mithilfe mathematischer Modelle am Computer überprüft. Um den Stoffwechsel zu modulieren, kombinierte sein Team zwei unterschiedliche Methoden. Das Ergebnis der aufwendigen und komplizierten Berechnungen stellen die Forscher im Fachjournal Trends in Biotechnology vor. Darin integrieren sie in den pflanzlichen Stoffwechsel den sogenannten CETCH-Zyklus, mittels dessen die Pflanzen Kohlendioxid fixieren sollen, und binden in diese Reaktionskette noch einen Bypass ein. Durch die Kombination der beiden Maßnahmen konnten die Pflanzen rechnerisch fünfmal mehr CO₂ binden als zuvor.

Experimente mit Tabak und Ackerschmalwand

Dieses beeindruckende Ergebnis hoffen die Forscher nun auch in der Praxis zu erzielen. „Wir werden mit der leicht transformierbaren Tabakpflanze und der Ackerschmalwand experimentieren“, erläutert Naseem. Entsprechende Laborversuche sollen noch in diesem Jahr starten – in Abu Dhabi. Verantwortlich dafür ist Dandekars Kollege Muhammad Naseem, der auch an der Zayed University in Abu Dhabi arbeitet. Die Anpassung an den Klimawandel sei für Länder außerhalb Europas aktuell noch wichtiger als für Deutschland. Gerade in den Vereinigten Arabischen Emiraten seien die Folgen bereits deutlich spürbar, so Nassem.

Sollten sich die Computeranalysen mit den Ergebnissen aus der Pflanzenforschung decken, könnten die Forscher gleich zwei Probleme auf einmal lösen. „Es geht zum einen um den Klimawandel und zum anderen um die Ernährung, und beides hängt eng zusammen“, erklärt Naseem. Pflanzen mit verändertem Stoffwechsel würden demnach nicht nur mehr CO₂ aufnehmen können, sagt Naseem. Mithilfe des gentechnischen Eingriffs würden Pflanzen auch mehr Ertrag liefern.

Mit schnellwachsenden Algen CO₂-Fußabdruck senken

Bioinformatiker Dandekar ist überzeugt, dass diese Methode auch deutschen Unternehmen wie zum Beispiel Zementherstellern bei der Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks helfen kann. Modifizierte Kieselalgen könnten dazu beitragen, diese hohen Ausstoßmengen zu reduzieren. "Man könnte diese schnell wachsenden Algen direkt in den Sandgruben halten“, erklärt der Würzburger Forscher. 

bb

Every year, 120 gigatonnes of carbon dioxide (CO₂) are released worldwide through the so-called soil and vegetation respiration. Plants simultaneously bind about 123 gigatons of CO₂. However, this near-balance is disturbed by the burning of fossil fuels - with serious consequences for the climate. Researchers around the world are therefore looking for ways to curb the increase of greenhouse gases in the atmosphere. Würzburg researchers now present a solution: They want to make plants more efficient by modifying their metabolism so that plant cells bind more carbon dioxide.

CO2 binding increased fivefold

Over the last few months, a team led by the Würzburg bioinformatician Thomas Dandekar has been checking the feasibility of the project on the computer using mathematical models. In order to modulate the metabolism, his team combined two different methods. They integrate the CETCH cycle into the plant metabolism, which the plants use to fix carbon dioxide, and integrate a bypass into this reaction chain. By combining the two measures, the plants were mathematically able to bind five times more carbon dioxide than before. The researchers present the results of their elaborate and complicated calculations in the journal Trends in Biotechnology.

Experiments with tobacco and thale cress

The researchers now hope to achieve this impressive result in practice. Corresponding laboratory tests are to start this year - in Abu Dhabi. Responsible for this is Dandekar's colleague Muhammad Naseem, who also works at Zayed University in Abu Dhabi. Adaptation to climate change is currently even more important for countries outside Europe than for Germany. According to Naseem, the consequences are already being clearly felt in the United Arab Emirates. "We will experiment with tobacco plants and thale cress, also known as Arabidopsis thaliana, which are both easy to modify," explains Naseem.

If the computer analyses were to coincide with the results from plant research, the researchers would be able to solve two problems at once. "The two problems of climate change and feeding the world population are closely connected," explains Naseem. Plants with altered metabolism would therefore not only be able to absorb more carbon dioxide, says Nassem. With the help of genetic engineering, plants would also produce higher yields.

Using fast-growing algae to reduce the CO₂ footprint

Bioinformatician Dandekar is convinced that this method can also help German companies such as cement manufacturers to reduce their CO₂ footprint. Modified diatoms could help reduce these high emissions as the professor explains: "These fast-growing algae could be cultivated directly in the sand pits."

bb/um

Ob Knödel aus Altbrot, Frühstücksflocken aus Lebensmittelresten oder Burger aus Insekten: Mit immer neuen Ideen beleben Food-Start-ups die Lebensmittelbranche und zeigen, dass gesunde Kost auch nachhaltig sein kann. Die Lebensmittelindustrie hat das Potenzial erkannt und fördert die Innovationen der jungen Tüftler. Starthilfe bei der Umsetzung neuer Geschäftsideen bietet seit kurzem in Berlin der neue Food-Inkubator Kitchentown.

Bahlsen unterstützt Food-Start-ups

Mit Unterstützung des Backwarenherstellers Bahlsen aus Hannover eröffnete das in San Francisco ansässige Unternehmen im November vergangenen Jahres in der Nähe des Alexanderplatzes seine zweite Dependance. Neben Büroräumen bietet der Inkubator jungen Unternehmen das nötige Know-how und die Räumlichkeiten, um ihre Produkte zu entwickeln. „Wir sind ein kreatives Food-Labor, in dem man seine Ideen durch den richtigen Support sehr schnell realisieren kann“, erklärt Katharina Rütze, die bei Kitchentown für die Produktentwicklung verantwortlich ist. In der ehemaligen Kantine der Mercedes-Benz-Bank feilen seit drei Monaten nun Start-ups der Food-Szene an Konzepten, entwickeln Rezepturen und erste Chargen ihrer Produkte.

Finanzielle Hilfe und maßgeschneiderte Entwicklungsprogramme

Mit dem Accelerator-Programm wurde zugleich ein Förderinstrument geschaffen, um innovative Food-Konzepte schnell zur Marktreife zu bringen. Die ersten Teilnehmer stehen fest: Vier Start-ups werden in den kommenden sechs Monaten von Kitchentown bei der Umsetzung ihrer Ideen mit jeweils 30.000 Euro unterstützt. „Neben der Finanzierung und unserer Infrastruktur bieten wir ein maßgeschneidertes Entwicklungsprogramm. Damit bereiten wir die Start-ups auf die verschiedenen Herausforderungen in der Lebensmittelbranche vor“, so Lukas Neuß, der gemeinsam mit Eike Kieras die Berliner Filiale gegründet hat.

Es ist ein Ausrufezeichen auf dem Weg weg vom Erdöl in eine biobasierte Zukunft: Der traditionsreiche Chemiepark Leuna wird Standort einer industriellen Bioraffinerie. Diese Pläne hat der finnische Konzern UPM, einer der weltweit führenden Hersteller von Papier-, Zellstoff- und Holzprodukten, am 30. Januar 2020 bekanntgegeben. Das Unternehmen wird die beeindruckende Summe von 550 Mio. Euro in die Errichtung der Anlage investieren. In der Bioraffinerie sollen Biochemikalien auf Holzbasis hergestellt werden. Sachsen-Anhalts Wirtschaftsminister Armin Willingmann kündigte an, dass die InfraLeuna GmbH zudem rund 100 Mio. Euro in die Infrastruktur des Chemieparks investieren werde. Rund 200 neue Arbeitsplätze sollen entstehen.

220.000 Tonnen Jahresproduktion

Die geplante Bioraffinierie soll mehrere Chemikalien herstellen: Monoethylenglykol für Textilien, PET-Flaschen, Verpackungen und Enteisungsmittel, Monopropylenglykol für Verbundwerkstoffe, Arzneimittel, Kosmetika und Waschmittel, außerdem Füllstoffe als Ersatz für Industrieruß und Silicate sowie Industriezucker. Die jährliche Gesamtproduktion soll bei 220.000 Tonnen liegen. Als Rohstoffe will UPM Reststoffe aus Sägewerken sowie als nachhaltig zertifiziertes Laubholz aus der Region verwenden. „Nachhaltige Chemikalien aus Biomasse sind eines der drei strategischen Wachstumsfelder für unser Unternehmen und zentral für unser Bestreben, Innovationen für eine Zukunft ohne fossile Rohstoffe zu schaffen“, begründete Jussi Pesonen, Präsident und CEO von UPM, die Investition. „Derzeit ist das Angebot an Biochemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen sehr begrenzt.“ Auch aus diesem Grund sei der Markt für nachhaltige Alternativen sehr lukrativ.

Kurze Wege zu Rohstoffen und Kunden

UPM betont neben der offensichtlichen Verbesserung des CO₂-Fußabdrucks der sonst erdölbasierten Produkte die regionale und damit nachhaltige Produktion: „Es ist uns auch wichtig, dass wir über eine rein europäische Wertschöpfungskette verfügen“, so Juuso Konttinen, Vizepräsident von UPM Biochemicals. Außerdem könnten die Produkte problemlos in den bestehenden Produktionsverfahren der Kunden eingesetzt und in bestehende Recyclinginfrastrukturen integriert werden. Der finnische Konzern hob die Bedeutung Deutschlands als europäisches Zentrum der chemischen Industrie ebenso hervor wie die Nähe zu wichtigen Kunden und das Angebot an nachhaltiger Waldwirtschaft. Außerdem befindet sich in der Nachbarschaft das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP), ein Bioraffinerie-Forschungszentrum.

Produktionsstart Ende 2022

„Dass sich das finnische Unternehmen für Leuna entschieden hat, ist ein klarer Fingerzeig für die Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandorts“, freute sich Minister Willingmann. Auch durch die Investition in die Bioraffinerie werde Sachsen-Anhalt immer mehr zum Land der Zukunftstechnologien. UPM kündigte an, die Ausschreibungen für die Anlage, den Personalaufbau und den Genehmigungsprozess umgehend zu beginnen. Produktionsstart soll Ende 2022 sein.

bl

It is a big step on the way away from crude oil and towards a bio-based future: The chemical park Leuna, steeped in tradition, will become the site of an industrial biorefinery. Finnish group UPM, one of the world's leading manufacturers of paper, pulp and wood products, announced the plans on 30 January 2020. The company will invest the impressive sum of 550 million euros in the construction of the plant. The biorefinery will produce wood-based biochemicals. Saxony-Anhalt's Economics Minister Armin Willingmann announced that InfraLeuna GmbH will also invest around 100 million euros in the chemical park's infrastructure. Around 200 new jobs are to be created.

220,000 tons of annual production

The planned biorefinery will produce several chemicals: monoethylene glycol for textiles, PET bottles, packaging and deicing agents, monopropylene glycol for composites, drugs, cosmetics and detergents, as well as fillers to replace industrial soot and silicates and industrial sugar. Total annual production is expected to be 220,000 tonnes. UPM intends to use sawmill residues and sustainably certified hardwood from the region as raw materials. "Molecular bioproducts form one of UPM’s three strategic focus areas for growth and are at the core of innovating for a future beyond fossils," Jussi Pesonen, President and CEO of UPM, explained the investment. "Currently the supply of biochemicals is very limited." This is another reason why the market for sustainable alternatives is very lucrative.

Short distances to raw materials and customers

In addition to the obvious improvement in the carbon footprint of otherwise oil-based products, UPM emphasizes regional and therefore sustainable production: "We can also take pride in creating an entirely European value chain, thus being a sustainable local producer," says Juuso Konttinen, Vice President of UPM Biochemicals. Furthermore, the products could easily be used in customers' existing production processes and integrated into existing recycling infrastructures. The Finnish group stressed the importance of Germany as a European centre for the chemical industry, as well as the proximity to key customers and the availability of sustainable forest management. The Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes (CBP), a biorefinery research center, is also located in the neighborhood.

Start of production end of 2022

"The fact that the Finnish company has chosen Leuna is a clear indication of the competitiveness of the business location," commented Minister Willingmann with pleasure. The investment in the biorefinery will also make Saxony-Anhalt ever more a state of future technologies. UPM announced that it will immediately start tendering for the plant, the personnel expansion and the approval process. Production is scheduled to start at the end of 2022.

bl/um