Aktuelle Veranstaltungen

Abwässer sind längst zu einer kostbaren Ressource geworden, um etwa Nährstoffe wie Phosphat zu recyceln oder Wasser in den Kreislauf zurückzuführen. Zuvor müssen jedoch sämtliche Schadstoffe wie Arzneirückstände oder Korrosionsschutzmittel aus den Abwässern entfernt werden. Meist geschieht das mit Aktivkohle. An diesem kohlenstoffhaltigen und porösen Material bleiben die Schadstoffe problemlos hängen. Doch Aktivkohle wird überwiegend aus Braun- und Steinkohle gewonnen. Pro Tonne Aktivkohle aus fossilen Rohstoffen fallen rund 8,5 Tonnen CO₂-Äquivalente an, die das Klima belasten.

Kohlenstoffkreisläufe schließen

Forschende der Universität Kassel wollen nun gemeinsam mit der kommunalen Abfall- und Abwasserwirtschaft der Stadt untersuchen, inwiefern sich auch Bioabfälle als Abwasserreiniger eignen. Im Fokus des SDG-Graduiertenprogrammes CirCles steht die Herstellung biogener Aktivkohlen aus Kartoffelschalen, Essensresten oder anderen Küchenabfällen. Mit der Bereitstellung und Aufbereitung dieser biogenen Reststoffe will das inter- und transdisziplinäre Team vor allem eins: urbane Kohlenstoffkreisläufe schließen.

Aktivkohle aus biogenen Abfällen

In den kommenden dreieinhalb Jahren werden daher vier Doktorandinnen und Doktoranden am Beispiel Kassel analysieren, mit welchen Abfällen und mit welchen Verfahrensschritten sich die besten Ergebnisse erzielen lassen. Im Fokus stehen dabei die zielgerichtete Aufbereitung des Bioabfalls für die Aktivkohleherstellung sowie die Entwicklung angepasster Pyrolyse- und Aktivierungsprofile, um hochwertige biogene Aktivkohlen für die Abwasserreinigung zu erzeugen.

Das im Juni 2022 gestartete Vorhaben wird von der Universität Kassel bis Dezember 2025 finanziert.

Wastewater has long since become a valuable resource for recycling nutrients such as phosphate or returning water to the cycle. For this, however, all pollutants such as pharmaceutical residues or corrosion protection agents must be removed from the wastewater. This is usually done with activated carbon, because the pollutants easily stick to this carbonaceous and porous material. But activated carbon is mainly obtained from lignite and hard coal. For every ton of activated carbon made from fossil raw materials, around 8.5 metric tons of CO2 equivalents are produced, which pollute the climate.

Closing carbon cycles

Researchers at the University of Kassel, in collaboration with municipal waste and wastewater management, want to investigate the extent to which biowaste is also suitable as a wastewater purifier. The SDG graduate program CirCles focuses on the production of biogenic activated carbon from potato peels, food waste or other kitchen waste. By providing and processing these biogenic residues, the inter- and transdisciplinary team aims to close urban carbon cycles.

Activated carbon from biogenic waste

Over the next three and a half years, four doctoral students will therefore use the example of Kassel to analyze which wastes and which process steps can achieve the best results. The focus will be on the targeted processing of biowaste for activated carbon production and the development of adapted pyrolysis and activation profiles for the production of high-quality biogenic activated carbons for wastewater treatment.

The project, which began in June 2022, is funded by the University of Kassel until December 2025.

Jahrzehntelang wurden Moore gezielt zur Landgewinnung trockengelegt. Nur etwa fünf Prozent der Landfläche Deutschlands sind noch Moore. Mit der Trockenlegung wurde nicht nur der Lebensraum vieler Pflanzen und Tiere zerstört, sondern auch ein wichtiger CO₂-Speicher. Bund und Länder haben sich daher vor zwei Jahren darauf verständigt, mehr als 330 Mio. Euro in den kommenden Jahren in Projekte zum Moorbodenschutz zu investieren. Dabei geht es vor allem um die großflächige Wiedervernässung entwässerter Moore. Die Paludikultur steht dafür, Moore als CO₂-Speicher auf nachhaltige und schonende Weise wiederzubeleben.

Bis zu 85% CO₂-Einsparung

Forschende der Universitäten Greifswald und Rostock liefern nun erstmals eine Klimabilanz zur Torfmoos-Paludikultur auf wiedervernässten Hochmoorflächen. Die Daten dazu stammen von einem langjährigen Feldversuch, der im Hankhauser Moor in Niedersachsen durchgeführt wurde. Die Studie belegt: Bei einer nassen Bewirtschaftung mit Torfmoosen auf Hochmoorböden waren die Emissionen um mindestens 20 Tonnen CO₂-Äquivalente pro Hektar und Jahr niedriger als beim Anbau auf entwässertem Grünland. Bei einer Verbesserung des Paludikultur-Anbaubausystems könnte die CO₂-Einsparung der Studie zufolge sogar 85% betragen.

Nasse Torfmoosflächen sind echte Treibhausgassenken

Damit liefern die Forschenden erstmals eine umfassende Treibhausgasbilanz für den Anbau der Torfmoos-Paludikultur und belegen: Torfmoose auf wiedervernässten Hochmoorflächen sind echte Treibhausgassenken. Die Forschenden betrachteten den gesamten Zyklus vom Ausbringen der Moose bis hin zur Ernte.

Neues Verbundprojekt gestartet

Um Treibhausgasemissionen in relevanter Größenordnung einzusparen, bedarf es mehr geeigneter Flächen und mehr Saatgut. Genau hier setzt das Projekt MOOSstart an. In dem soeben gestarteten dreijährige Verbundprojekt soll ein Verfahren weiterentwickelt werden, bei dem vegetatives Pflanzenmaterial in einem Photobioreaktor steril vermehrt werden kann. Im Ergebnis sollen ein preiswerter Bioreaktor entstehen und eine geeignete Technik zum Ausbringen des produzierten Saatgutes sowie weitere Verfahren zur Ertragssteigerung entwickelt werden. An dem Projekt beteiligt sind neben der Universität Greifswald die Universität Freiburg, die Hochschule Anhalt sowie das Unternehmen Niedersächsische Rasenkulturen (NIRA).

For decades, moors were deliberately drained for land reclamation. Only about five percent of Germany's land area is still moorland. The drainage not only destroyed the habitat of many plants and animals, but also an important CO2 reservoir. Two years ago, the federal and state governments therefore agreed to invest more than 330 million euros in projects to protect peatlands. The main focus is on the large-scale rewetting of drained peatlands. Paludiculture stands for reviving peatlands as CO2 reservoirs in a sustainable and gentle way.

Up to 85% CO2 savings

Researchers at the Universities of Greifswald and Rostock are now providing the first climate assessment of peat moss paludiculture on rewetted raised bog areas. The data comes from a long-term field trial conducted in the Hankhauser Moor in Lower Saxony. The study shows: Wet cultivation with peat mosses on raised bog soils had lower emissions by at least 20 tons of CO2 equivalents per hectare per year than cultivation on drained grassland. If the paludiculture cultivation system is improved, the CO2 savings could be as high as 85%, according to the study.

Wet peat moss areas are real greenhouse sinks

This is the first time that researchers have provided a comprehensive greenhouse gas balance for the cultivation of peat moss paludiculture, demonstrating that peat mosses on rewetted raised bog areas are genuine greenhouse gas sinks. The researchers considered the entire cycle from the application of the mosses to harvesting.

New joint project launched

To cut greenhouse gas emissions to a relevant extent, more suitable land and more seeds are needed. This is the starting point for the MOOSstart project. In the three-year joint project that has now started, a process is to be further developed with which vegetative plant material can be sterilely propagated in a photobioreactor. As a result, a low-cost bioreactor is to be created and a suitable technique for spreading the seeds produced as well as further methods for increasing yields are to be developed. In addition to the University of Greifswald, the University of Freiburg, the Anhalt University of Applied Sciences and the company Niedersächsische Rasenkulturen (NIRA) are involved in the project.

Rund 750 Teilnehmende kamen am 28. und 29. März auf den Deutschen Biotechnologietagen (DBT) in Wiesbaden zu ihrem jährlichen Austausch zusammen, so viele wie vor der Pandemie. Bei dem jährlichen Branchentreff stand neben der Diskussion aktueller Themen auch der Austausch untereinander und mit der Politik im Vordergrund. Ausgerichtet werden die Biotechnologietage vom Branchenverband BIO Deutschland gemeinsam mit dem Arbeitskreis der BioRegionen. Regionaler Gastgeber war diesmal Hessen Trade and Invest und Technologieland Hessen.

Das Programm der Biotechnologietage beleuchtete die zahlreichen Anwendungsbereiche, in denen Biotechnologie als Schlüsseltechnologie zur Anwendung kommt. Der Schwerpunkt lag dieses Jahr bei der biobasierten, nachhaltigen Wirtschaft, der Bioökonomie, und der Kreislaufwirtschaft. Aber auch die medizinische Biotechnologie, Digitalisierung und Fachkräftemangel waren Thema.

Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck betonte in seinem Videogrußwort, dass ihm die Biotechnologie am Herzen liege. Biotechnologie bringe Wirtschaft, Klimaschutz und Innovation zusammen und sei eine Game-Changer-Technologie, sagte der Bundesminister.

Geförderte Bioökonomie-Forschung vielfach präsent

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) war mit eigenem Stand präsent, zudem wurden in mehreren Sessions durch das BMBF geförderte Projekte vorgestellt.

Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind die Megatrends unserer Zeit. Doch wie digitalisiert ist die industrielle Biotechnologie bereits – welche Chancen eröffnen sich, wo liegen die Herausforderungen? Darüber diskutierte Enrico Barsch, Referent im Bioökonomie-Referat des BMBF, mit drei Biotech-Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft. Martin Langer, Managing Director BioScience Operations bei BRAIN Biotech, verdeutlichte, wie zentral die Digitalisierung schon heute für das Biotech-Geschäft ist und vor allem in Zukunft sein wird. Entscheidend sei heute nicht mehr die Datenproduktion sondern vielmehr die Datenanalyse. Im Zuge von sogenannten Metagenom-Analysen hat BRAIN große Datenbanken mit Sequenzinformationen aufgebaut. „Diese mikrobielle Diversität durchmustern wir nach neuartigen Biokatalysatoren.“ Auch in der Entwicklung maßgeschneiderter Proteine via rationalem Design habe es riesige Fortschritte gegeben: „Hier können Proteine mittlerweile innerhalb von Wochen optimiert werden“, sagte Langer. Noch in den Kinderschuhen sieht Langer indes das Konzept der digitalen Zwillinge, die in anderen Industriezweigen längst integraler Bestandteil des Produktionsprozesses seien.

Besonders sensible Exemplare gibt es nicht nur unter Menschen, sondern auch bei Pflanzen und Tieren. Die Echte Schlüsselblume ist eine solche Art, die bereits auf kleine Veränderungen in ihrer Umwelt reagiert. Für die Forschung ist sie deshalb ein Frühindikator für Einflüsse auf die Biodiversität in einer Region. Das EU-Forschungsprojekt „FuncNet“ untersucht die Echte Schlüsselblume daher, um Maßnahmen zum Schutz von Ökosystemen und deren Arten abzuleiten.

Abhängig von Insekten

„Die Blume ist ein Frühblüher und liefert Insekten im Frühjahr wichtige Nahrung“, erläutert Sabrina Träger vom Institut für Biologie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). „Sie reagiert empfindlich auf Veränderungen ihres Lebensraums und gibt so verhältnismäßig schnell Auskunft über dessen Zustand.“ Gleichzeitig ist sie für ihre Fortpflanzung darauf angewiesen, dass Insekten sie bestäuben.

Das Forschungsprojekt soll nun klären, wie Landschaften diese Bestäubungsfunktion unterstützen können. Welchen Einfluss hat es beispielsweise, wenn Verkehrswege Landschaften zerschneiden, oder wenn Siedlungen oder andere Landnutzungen Landschaften verkleinern? Die Forschenden vergleichen dazu in mehreren Ländern Europas jeweils eine möglichst naturbelassene Graslandschaft mit einer stark zerstückelten.

Vergleich zwischen EU-Ländern

Die Projektbeteiligten erheben sowohl die pflanzliche Artenvielfalt als auch jene der bestäubenden Insekten. Eine Frage lautet dabei, wie häufig Insekten die Echten Schlüsselblumen in den Wiesen anfliegen. „Wir möchten herausfinden, wie stark der Einfluss der Habitatfragmentierung auf die Echte Schlüsselblume ist und ob man Unterschiede zwischen den Partnerländern erkennen kann“, erklärt Träger.

Berücksichtigen wollen die Fachleute dabei sowohl die aktuell selbst erhobenen Befunde als auch Daten aus historischen Untersuchungen. Unterstützung bekommen sie außerdem aus dem Citizen-Science-Projekt „Findet die Schlüsselblume“. Darin dokumentieren interessierte Laien seit 2019 Standorte der Schlüsselblume. Bislang sind mehr als 900.000 Funde in 30 Ländern zusammengekommen.

Teil einer EU-Maßnahme zum Artenschutz

Das Forschungsprojekt ist Teil der EU-Maßnahme „Biodiversa+“ und wird daraus mit 1,2 Mio. Euro gefördert. Die Leitung liegt bei der Universität Tartu in Estland. Neben der MLU beteiligen sich die Tschechische Akademie der Wissenschaften, die Schwedische Universität für Agrarwissenschaften und die Katholische Universität Leuven in Belgien.

Zehn Jahre ist es her, dass AMSilk biotechnisch hergestellte Spinnenseide erstmals zu Fasern verarbeitete. Mittlerweile stecken die künstlichen Spinnenseiden-Fäden namens Biosteel in zahlreichen Hightech-Produkten wie Laufschuhen, Uhrenarmbändern, Türgriffschlaufen oder Flugzeugflügeln. Auch in Medizin und Kosmetik kommen die Spinnenseiden-Proteine zum Einsatz.

Gesamtvolumen der Finanzierungsrunde steigt auf 54 Mio. Euro

Dem Unternehmen zufolge konnte AMSilk nun in einer seit Mitte 2021 laufenden Serie-C-Finanzierungsrunde weitere 25 Mio. Euro einwerben. Damit erhöht sich das Gesamtvolumen des Investments auf 54 Mio. Euro. Der Erlös aus der Finanzierung werde AMSilk in die Lage versetzen, die laufende Ausweitung seiner Industrialisierungs- und Kommerzialisierungsprojekte weltweit zu beschleunigen, um die ständig steigende Nachfrage nach den innovativen Materialien von AMSilk zu befriedigen, heißt es. Die Finanzierung wird neben MIG Capital von den bestehenden Investoren unter Leitung von ATHOS (AT Newtec) und mit Beteiligung von Novo Holdings und Cargill durchgeführt.

Skalierung und Erweiterung der Technologie

„Wir freuen uns über den Abschluss dieser erfolgreichen Finanzierungsrunde, die unsere Technologie validiert und unsere kontinuierliche Entwicklung bei der Skalierung und Erweiterung unserer kommerziellen Aktivitäten untermauert",so Ulrich Scherbel, Geschäftsführer von AMSilk. „Wir werden in Technologie investieren, um sicherzustellen, dass wir unseren Kunden weiterhin innovative, attraktive Lösungen anbieten und die kommerzielle Versorgung unserer Produkte verbessern, um unser Geschäft auszubauen.“

Die AMSilk GmbH gilt als Pionier der industriellen Biotechnologie. Das Team hat eine Methode entwickelt, bei der Mikroorganismen abgewandelte Seidenproteine produzieren (die ein wesentlicher Bestandteile des natürlichen Seidenfadens sind). Diese können dann zu Pulver, Hydrogelen, Fasern und Beschichtungen weiterverarbeitet werden. Die daraus hergestellten Seidenmaterialien bestehen zu 100% aus Proteinen und sind vollständig biologisch abbaubar.

Erst kürzlich ist das Unternehmen aus dem Innovations- und Gründerzentrum IZB, das seit der Gründung des TUM-Spin-offs 2008 die Heimat der Seidenforscher war, in die größeren Räumlichkeiten am neuen Campus Neuried umgezogen.

bb/gkä

It has been ten years since AMSilk first processed biotechnologically produced spider silk into fibers. Today, the artificial spider silk threads called Biosteel are used in numerous high-tech products such as running shoes, watch straps, door handle loops and aircraft wings. Spider silk proteins are also used in medicine and cosmetics.

Total volume of financing round rises to 54 million euros

According to the company, AMSilk has now been able to raise a further EUR 25 million in a Series C financing round that has been running since mid-2021. This brings the total volume of the investment to 54 million euros. The proceeds from the financing will enable AMSilk to accelerate the ongoing expansion of its industrialization and commercialization projects worldwide to meet the ever-increasing demand for AMSilk's innovative materials, it says. In addition to MIG Capital, the financing is led by existing investors ATHOS (AT Newtec), with participation from Novo Holdings and Cargill.

Scaling and expansion of the technology

"We are pleased to close this successful financing round, which validates our technology and underpins our continued development in scaling and expanding our commercial activities," said Ulrich Scherbel, CEO of AMSilk. "We will invest in technology to ensure we continue to provide innovative, attractive solutions to our customers and improve the commercial supply of our products to grow our business."

AMSilk is considered a pioneer in industrial biotechnology. The team has developed a process in which microorganisms produce modified silk proteins, which in turn are an essential component of the natural silk thread. These can then be processed into powders, hydrogels, fibers and coatings. The resulting silk materials consist of 100% protein and are completely biodegradable.

The company only recently moved from the Innovation and Start-up Center IZB, where the silk researchers had been based since the TUM spin-off in 2008, to the larger premises on the new Neuried campus.

bb/gkä

Nicht nur auf Feldern und Ackerböden, auch in Wäldern leben in Deutschland immer weniger Insekten. Dies ist das Ergebnis einer Studie der Technischen Universität (TU) Darmstadt in Zusammenarbeit mit der TU München.

Untersucht wurde die Bestandsentwicklung von 1.805 Insektenarten an 140 verschiedenen Standorten zwischen 2008 und 2017. Bei über 60% der untersuchten Insektenarten waren die Bestände in diesem Zeitraum rückläufig. Da sich somit auch die Nahrungsnetze verschieben, werde sich das Artensterben sehr wahrscheinlich auf alle Organismen in deutschen Wäldern auswirken, warnt die Studie. Einen besonders starken Rückgang der Insektenzahl verzeichneten die Forschenden in Wäldern mit vielen Nadelbäumen. In den untersuchten Gebieten waren häufig Nadelbäume wie Fichten und Kiefern angepflanzt und gehörten nicht zum natürlichen Baumbestand. Geringer fiel der Verlust im heimischen Buchenwald aus.

Ein weiteres Ergebnis: In vergleichsweise stabilen Populationen lebten Insekten innerhalb geschützter Wälder ohne forstwirtschaftliche Nutzung. Das Insektensterben in intensiv bewirtschafteten Wäldern fiel dagegen höher aus. Der Studie zufolge könnte eine Waldbewirtschaftung, eine Förderung natürlicher Baumarten und eine reduzierte Holzfällung die Fortsetzung des Insektensterbens abschwächen.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Communications Biology veröffentlicht.

Fewer and fewer insects live in Germany, not only on fields and farmland, but also in forests. This is the result of a study conducted by the Technical University (TU) of Darmstadt in cooperation with the Technical University of Munich.

The population trends of 1,805 insect species at 140 different sites between 2008 and 2017 were examined. Since food webs are thus also shifting, species extinction will very likely affect all organisms in German forests, the study warns. The researchers recorded a particularly sharp decline in insect numbers in forests with many conifers. In the areas studied, conifers such as spruce and pine were often planted and were not part of the natural tree population. The loss in the native beech forest was less pronounced.

Another result: Insects lived in comparatively stable populations within protected forests without forestry use. Insect mortality in intensively managed forests, on the other hand, was higher. According to the study, forest management, promotion of natural tree species and reduced logging could mitigate the continuation of insect mortality.

The study was published in the journal Communications Biology.

Die Hannover Messe präsentiert sich 2023 erstmals nach der Corona-Zeit wieder als Groß-Event. Mehr als 4.000 Unternehmen aus dem Maschinenbau, der Elektro- und Digitalindustrie sowie der Energiewirtschaft werden vom 17. bis 21. April auf dem Messegelände in Hannover ihre Industrielösungen für morgen vorstellen – darunter globale Tech-Unternehmen und Forschungseinrichtungen sowie mehr als 300 Start-ups. Unter dem Leitthema „Industrial Transformation – Making the Difference" werden vor allem Lösungen für eine ressourceneffiziente, klimaneutrale und resiliente Produktion gezeigt.

Grüne Innovationen im Schaufenster Bioökonomie

Welchen Beitrag die Bioökonomie für eine nachhaltige Zukunft leisten kann, davon können sich die Besuchenden der weltgrößte Industrieschau im Schaufenster Bioökonomie in Halle 2 (Future Hub) überzeugen. Der Gemeinschaftsstand A33 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) bietet zu den Themenfelder „Automotive, Baustoffe, Prozesstechnik und Biowerkstoffe" Einblicke in insgesamt 19 aktuelle Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Zu sehen sind unter anderem nachhaltige Verpackungslösungen, Einweggeschirr oder Mulchfolien aus Biokunststoff oder Schaumdämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffe. Organisiert wird die Ausstellung vom Projektträger Jülich (PtJ), der BIOPRO Baden-Württemberg und der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR).

Unser Multimedia-Exponat mit dabei

Auch die Informationsplattform bioökonomie.de ist vor Ort und präsentiert im „Schaufenster Bioökonomie“ ihr interaktives Multimedia-Exponat. Eine Modelllandschaft bietet Besucherinnen und Besuchern die Möglichkeit, den Facettenreichtum der Bioökonomie auf eine ganz besondere Weise zu erleben. Das Exponat lädt die Messebesuchenden per Tablet zu einer digitalen Erlebnisreise in fünf Themenwelten ein: eine Stadt mit biobasierten Innovationen, Lebensmittel der Zukunft, ein Bioökonomie-Einkaufszentrum, eine Bioraffinerie ein Biotech-Forschungsinstitut. In Videos und Multimedia-Storys bekommen Besuchende spannende Einblicke in verschiedene Bereiche der Bioökonomie und BMBF-geförderte Forschungsprojekte.

Darüber hinaus können sich Messegäste in Halle 2 über die neuesten Trend aus den Innovationsschmieden von Forschung und Industrie informieren. So stellt die Hochschule Anhalt am Stand B 52 eine Technologie vor, die eine effizient Gewinnung von Wertstoffen aus der Mikroalge Botryococcus braunii ermöglicht. Mithilfe der sogenannten Algentankstelle können extrazellulären Verbindungen wie ölhaltige Stoffe direkt und zerstörungsfrei während der Kultivierung extrahiert werden. Welche Chancen die Digitalisierung für eine ertragreichere und nachhaltigere Landwirtschaft bietet, zeigt hingegen das Projekt „Zukunftslabor Agrar“ (Stand A 40).

Algen kultivieren im Hightech-Photobioreaktor

Auch abseits des Future Hub sind bioökonomische Innovationen auf der Hannover Messe präsent. Am Stand D 31 in Halle 7 demonstriert das auf Automatisierungstechnik spezialisierte Unternehmen Festo anhand eines Hightech-Photobioreaktors, wie mit Automatisierungs- und Regelungstechnik die Kultivierung von Algenbiomasse und die Bindung von CO₂ im großen Stil, kontrolliert und hocheffizient möglich ist.

Konventionelle Materialien wie Leder, Textilien oder Kunststoffe haben viele ökologische Nachteile. Besonders die Herstellung von Leder schadet der Umwelt durch die Verwendung gefährlicher Chemikalien und verursacht immenses Tierleid. Materialien aus erdölbasierten Kunststoffen sind nicht biologisch abbaubar. Auch die Massenproduktion pflanzlicher Textilfasern wie Baumwolle oder Viskose kann mit Problemen für die Umwelt einhergehen – z.B. durch den hohen Wasser- und Landverbrauch beim Anbau der Pflanzen.

Bakterielle Nanocellulose – ein Alleskönner?

Ein Leipziger Start-up erforscht eine mikrobiell hergestellte, nachhaltige Alternative, um solche Materialien zu ersetzen. Bakterielle Nanocellulose (BNC) wird von Bakterien- und Hefekulturen produziert, wie sie auch auf dem Getränk Kombucha zu finden sind. Bei der Fermentation von Kohlenhydraten entsteht BNC als Stoffwechselprodukt und bildet ein feingeknüpftes Netz aus unterschiedlich langen Fasern. BNC-Fasern sind ähnlich fest wie Stahl, vegan, plastikfrei und kompostierbar.

Das Material eignet sich aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften besonders gut als Lederersatz, hat aber eine bessere Ökobilanz. Aufgrund seiner ultrafeinen Faserstrukturen könnte es zukünftig auch Baumwolle oder Viskose in Textilien ersetzen. BNC ist nicht brennbar und sehr reißfest, deshalb gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in der Bekleidungs- Automobil- und Möbelindustrie, auch als Spezialpapier oder Plastikersatz.

Marktreife

Erste Produktprototypen wie Tragetaschen, Motorradwesten, Schuhe und Masken wurden bereits vorgestellt. Die Firma erarbeitet mit der Automobilindustrie Alternativen für Sitzbezüge aus Leder und hat mit einem Schuhhersteller bereits Kinderschuhe auf den Markt gebracht.

Wie sieht die Lebensmittelproduktion der Zukunft aus? In den Städten leben schon heute mehr Menschen als auf dem Land. Das Gros der Nahrungsmittel wird jedoch im ländlichen Raum produziert. Auf Grund des Klimawandels gibt aber immer weniger Flächen, die sich für den Anbau von Nahrungsmitteln eignen. Im Verbundprojekt CUBES Circle arbeiten Forschende seit Jahren an einer Alternative. Ihre Vision ist es, Nahrungsmittel „in miteinander verbundenen, kommunizierenden und standardisierten Produktionsmodulen“, sogenannten CUBES, zu produzieren – und zwar dort, wo sie konsumiert werden – in der Stadt.

Nahrungsmittelproduktion in der Stadt neu definieren

Am 14. April wurde nun das Gebäude der neuen Forschungsanlage CUBES Circle auf dem Dahlemer Campus der Humboldt-Universität zu Berlin in der Lentzeallee feierlich eröffnet. Unter den Gästen der Parlamentarische Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung, Stefan Müller. „Unsere Weltgemeinschaft steht vor der großen Herausforderung, zukünftig bis zu zehn Milliarden Menschen mit gesunden Nahrungsmitteln zuverlässig zu versorgen, während immer mehr Menschen in Städten leben werden“, sagt Projektleiter Christian Ulrichs vom Albrecht-Daniel-Thaer Institut der Humboldt-Universität zu Berlin und Sprecher des Verbundvorhabens. „Das kann uns nur gelingen, wenn wir die Nahrungsmittelproduktion in urbanen Räumen neu definieren und in einen Kreislaufprozess überführen, wo Reststoffe, Abwärme und Abwasser zu Zutaten qualitativ hochwertiger und frischer Nahrungsmittel werden.“

Pflanzen, Fische und Insekten im Kreislauf produzieren

Die Forschungsanlage ist weltweit einmalig. Hier soll die Produktion von Lebensmitteln über drei verschiedene Stufen der Nahrungskette, konkret der Pflanzen, Fische und Insekten, erprobt werden. Die einzelnen Produktionseinheiten sollen in sogenannten Cubes etabliert werden, die stapelbar, genormt und miteinander vernetzt sind und idealerweise im geschlossenen Kreislaufsystem ohne Emissionen und Abfallstoffe arbeiten.

Forschungslabor bis Herbst fertiggestellt

„Der Kreislauf der drei Module wurde bereits erfolgreich simuliert“, berichtet Dieter Simon von der Humboldt-Universität zu Berlin im Gespräch mit bioökonomie.de. Denn noch ist das Gebäude nicht komplett. Die drei CUBES – Fisch, Pflanze, und Insekt, müssen noch integriert und vernetzt werden. Doch die Arbeiten laufen auf Hochtouren: Mit dem Bau des Pflanzen-CUBES in Form eines Gewächshauses auf dem Dach des neuen Forschungsgebäudes wird Simon zufolge noch im April begonnen. „Bis Herbst sollen alle Produktionsmodule integriert und in einem geschlossenen Kreislaufsystem miteinander agieren“, sagt Simon.

Die Forschungsanlage ist ein Ergebnis des Konsortiums CUBES Circle, das im Rahmen der „Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030“ in der Förderlinie „Agrarsysteme der Zukunft“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung seit 2019 über fünf Jahre mit insgesamt 7,9 Mio. Euro gefördert wird. An dem Verbundprojekt sind neben der Humboldt-Universität beteiligt: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, Technische Universität Berlin, Technische Universität Braunschweig, Technische Universität Chemnitz, Hochschule Geisenheim University, Julius-Kühn-Institut sowie die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf.

What will food production look like in the future? Already today, more people live in cities than in the countryside. However, the majority of food is produced in rural areas. Due to climate change, however, there is less and less land that is suitable for growing food. In the joint project CUBES Circle, researchers have been working on an alternative for years. Their vision is to produce food "in interconnected, communicating and standardized production modules" known as CUBES - where it is consumed - in the city.

Redefining food production in the city

On April 14, the building of the new research facility CUBES Circle on the Dahlem campus of Humboldt-Universität zu Berlin in Lentzeallee was officially opened. Among the guests was the Parliamentary State Secretary at the Federal Ministry of Education and Research, Stefan Müller. "Our global community faces the major challenge of reliably supplying up to ten billion people with healthy food in the future, while more and more people will be living in cities," says project leader Christian Ulrichs from the Albrecht Daniel Thaer Institute at Humboldt-Universität zu Berlin and spokesperson for the collaborative project. "We can only succeed in this if we redefine food production in urban areas and transform it into a closed-loop process in which residual materials, waste heat and wastewater become components of high-quality, fresh food."

Production of plants, fish and insects in the cycle

The research facility is unique in the world. Here, the production of food via three different stages of the food chain, namely plants, fish and insects, is to be tested. The individual production units are to be set up in so-called cubes, which are stackable, standardized and interconnected and ideally operate in a closed cycle without emissions and waste materials.

Research laboratory completed by fall

"The cycle of the three modules has already been successfully simulated," reports Dieter Simon of Humboldt University in Berlin in an interview with bioökonomie.de. The building is not yet finished, because the three CUBES - fish, plant and insect - still have to be integrated and networked. According to Simon, construction of the plant CUBES will begin in April in the form of a greenhouse on the roof of the new research building. "By fall, all production modules should be integrated and interacting with each other in a closed loop," Simon says.

The research facility is a result of the CUBES Circle consortium, which is funded by the Federal Ministry of Education and Research as part of the "National Research Strategy BioEconomy 2030" in the funding line "Agricultural Systems of the Future" with a total of 7.9 million euros over five years starting in 2019. In addition to Humboldt-Universität, the collaborative project involves: Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries, Technische Universität Berlin, Technische Universität Braunschweig, Technische Universität Chemnitz, Geisenheim University of Applied Sciences, Julius Kühn Institute and Weihenstephan-Triesdorf University of Applied Sciences.

Keine zwei Jahre ist es her, dass ein Forschungsteam der Universität Leipzig berichtete, ein Enzym entdeckt zu haben, das in hoher Geschwindigkeit den Kunststoff Polyethylenterephthalat – besser bekannt als PET – abbaut. Jetzt haben die Fachleute nachgelegt und dieses Enzym noch weiter verbessert.

Aufbau auf erfolgreicher Vorarbeit

„Unser vorangegangener Artikel zur Entdeckung dieses Enzyms im Sommer 2021 hat bereits hohe Wellen geschlagen“, erinnert sich Christian Sonnendecker, der maßgeblich an der Erstveröffentlichung beteiligt war. „Diese hervorragende Teamarbeit avancierte zum erfolgreichsten Forschungsartikel, den es bislang im Journal ChemSusChem gegeben hat.“ Im renommierten Fachjournal „Nature Communications“ beschreiben die Forschenden nun Veränderungen des Enzyms, die dessen Effizienz als Katalysator für den Abbau von PET verbessert haben.

Begonnen hat diese Arbeit damit, die räumliche Struktur der sogenannten Polyesterhydrolase PHL7 aufzuklären. Auf dieser Grundlage stellten weitere Arbeitsgruppen quantenmechanische Berechnungen an und simulierten am Computer die Proteindynamik, um den Reaktionsmechanismus des Enzyms genauer zu verstehen. Welchen Aminosäuren des Enzyms kommen entscheidende Funktionen zu? Wie müsste man das Enzym verändern, um die Reaktion noch effizienter ablaufen zu lassen? „Diese Vorhersagen und Berechnungen sind extrem hilfreich, um ein Enzym rational zu verbessern“, erklärt Sonnendecker, „aber am Ende entscheidet natürlich das Experiment“.

Aktivität und Stabilität gesteigert

Dank der theoretischen Vorarbeiten verlief eben dieses Experiment höchst erfolgreich, wie Sonnendecker weiter ausführt: „Wir haben die vorgeschlagenen Veränderungen des Enzyms gentechnisch realisiert und konnten sowohl die Aktivität als auch die Stabilität weiter steigern, was für technische Anwendungen enorm wichtig ist.“

Das Ende der Forschung ist damit jedoch noch nicht erreicht. Mittels der noch jungen Kernresonanz-Spektroskopie wollen die Forschenden die Wechselwirkung zwischen Enzym und Kunststoff noch genauer untersuchen. Außerdem ist eine dritte Generation des Enzyms in Arbeit, das diesmal nicht primär durch rationales Design durch Menschen entwickelt wird. Erstmals berücksichtigen die Forschenden beim Aufbau des Enzyms auch Vorhersagen einer Künstlichen Intelligenz.

Kunststoff der Zukunft ist biobasiert

Die Zukunft allerdings, da sind sich die Projektbeteiligten einig, gehört nicht dem Recycling von Kunststoffen auf Erdölbasis wie dem PET, sondern biobasierten Kunststoffen, die von vornherein einfacher biologisch abbaubar sind.

Less than two years ago, a team of researchers at the University of Leipzig reported that they had discovered an enzyme that degrades the plastic polyethylene terephthalate - better known as PET - at high speed. Now the experts have followed up and improved this enzyme even further.

Building on successful groundwork

"Our previous article on the discovery of this enzyme in the summer of 2021 had already attracted attention," recalls Christian Sonnendecker, who was instrumental in the initial publication. "This outstanding team effort advanced to become the most successful research article to date in the journal ChemSusChem." In the renowned journal Nature Communications, the researchers now describe modifications to the enzyme that have improved its efficiency as a catalyst for the degradation of PET.

This work began with unraveling the spatial structure of the so-called polyester hydrolase PHL7. On this basis, other research groups performed quantum mechanical calculations and simulated the protein dynamics on the computer to understand the enzyme's reaction mechanism in more detail. Which amino acids of the enzyme have crucial functions? How would the enzyme need to be modified to make the reaction even more efficient? "These predictions and calculations are very helpful in rationally improving an enzyme," Sonnendecker explains, "but in the end, of course, the experiment decides."

Increased activity and stability

Theoretical preliminary work made the experiment very successful, Sonnendecker added: "We implemented the proposed changes to the enzyme by genetic engineering and were able to further increase both activity and stability, which is enormously important for technical applications."

This is not the end of the research. Using nuclear magnetic resonance spectroscopy, which is still in its infancy, the researchers want to study the interaction between enzyme and plastic in even greater detail. A third generation of the enzyme is in the works, this time not primarily designed by humans through rational design. The researchers also take artificial intelligence predictions into account when building the enzyme.

The future of plastics is bio-based

Those involved in the project agree that the future does not belong to the recycling of petroleum-based plastics such as PET, but to biobased plastics that are more easily biodegradable.

Innovationen im Bereich Life Scienes haben das Potenzial, die Nahrungsmittelproduktion der Zukunft zu sichern und nachhaltiger zu machen. Um Innovationen durch Neugründungen in den Bereichen Landwirtschaft, Lebensmitteltechnologie und Biotechnologie zu beschleunigen, haben die Technische Universität München (TUM) und UnternehmerTUM das TUM Venture Lab Food-Agro-Biotech (FAB) ins Leben gerufen. Das Lab FAB ist eines von mittlerweile elf TUM Venture Labs, die Forschende und Studierende der TUM bei unternehmerischen Ausgründungen in den verschiedenen technologiebasierten Bereichen unterstützen sollen.

Enger Kontakt mit Innovationstreibern

Mit dem Nahrungsmittelunternehmen Dr. Oetker konnte die Münchner Start-up-Schmiede nun einen weiteren Partner gewinnen. „Mit Blick auf eine dynamische, digitalisierte Zukunft und unser aller Herausforderungen in Bezug auf Nachhaltigkeit sehen wir es als essentiell an, Innovationen durch Austausch mit und Investitionen in Start-ups und jungen Gründern zu fördern. Unser Ziel mit dieser Sponsorship ist es, im engen Kontakt mit den Innovationstreibern zu sein und dazu beizutragen, ein produktives Wettbewerbsklima zu erschaffen, welches die gesamte Industrie – inklusive Dr. Oetker – fordert und vorantreibt“, so Claudia Willvonseder, Mitglied der Geschäftsführung der Dr. August Oetker Nahrungsmittel KG.

Innovationen in den Life Scienes beschleunigen

Das TUM Venture Lab Food-Agro-Biotech fördert gezielt interdisziplinäre Innovationen in den Lebenswissenschaften, von der Forschung in der Genetik und Biologie über die Herausforderungen im Agrarbereich bis hin zur Produktions- und Prozesstechnologie der Lebensmittel und Getränke der Zukunft. Es bietet Gründerteams auf dem Campus Weihenstephan die notwendige Infrastruktur, um ihre Forschungsergebnisse zu marktfähigen und praxistauglichen Innovationen weiterzuentwickeln. Dafür stehen den Teams unter anderem Laborräume und Werkstätten zur Verfügung. Im Rahmen von Fortbildungs- und Inkubatorprogrammen werden die Gründungswilligen individuell von der Teamfindung über die Entwicklung des Geschäftsmodells bis hin zur Unterstützung bei der Finanzierung von Fachleuten begleitet.

„Wir freuen uns sehr, mit Dr. Oetker einen innovativen und zutiefst unternehmerisch geprägten Partner gewonnen zu haben", so Venture-Labs-Chef Philipp Gerbert. Angaben, in welcher Höhe der Nahrungsmittelkonzern die Start-up-Schmiede fördert, werden nicht gemacht. Im Oktober 2021 konnte das TUM Venture Lab Food-Agro-Biotech (FAB) bereits die BayWa AG als Sponsor gewinnen. Das Unternehmen wird 1,4 Mio. Euro für Neugründungen im Bereich Landwirtschaft, Lebensmitteltechnologie und Biotechnologie bereitstellen.

Innovations in the field of life sciences secure the food production of the future and make it more sustainable. To accelerate innovation through start-ups in the fields of agriculture, food technology and biotechnology, the Technical University of Munich (TUM) and UnternehmerTUM have launched the TUM Venture Lab Food-Agro-Biotech (FAB). The Lab FAB is one of now eleven TUM Venture Labs, which are designed to support TUM researchers and students in entrepreneurial spin-offs in the various fields of technology.

Close contact with the drivers of innovation

With the food company Dr. Oetker, the Munich-based startup incubator has now gained another partner. "For a dynamic, digitized future and the challenges we all face in terms of sustainability, we see it as essential to promote innovation by exchanging ideas with and investing in startups and young founders. Our goal with this sponsorship is to be in close contact with the drivers of innovation and to create a productive competitive climate that challenges and drives the entire industry - including Dr. Oetker," says Claudia Willvonseder, member of the Executive Board of Dr. August Oetker Nahrungsmittel KG.

Accelerating innovation in the life sciences

The TUM Venture Lab Food-Agro-Biotech specifically promotes interdisciplinary innovations in the life sciences: from research in genetics and biology to the challenges in the agricultural sector to the production and process technology of the food and beverages of the future. It offers start-up teams on the Weihenstephan campus the necessary infrastructure to develop their research results into marketable and practical innovations. Among other things, the teams have access to laboratories and workshops. Within the framework of training and incubator programs, those seeking to found a company are individually accompanied by experts, from finding a team to developing the business model to support with financing.

"We are delighted to have gained an innovative and deeply entrepreneurial partner in Dr. Oetker," says Venture Labs CEO Philipp Gerbert. No details are given as to how much the food company will fund the start-up incubator. In October 2021, the TUM Venture Lab Food-Agro-Biotech (FAB) was already able to win BayWa AG as a sponsor, which will provide 1.4 million euros for start-ups in the fields of agriculture, food technology and biotechnology.