Aktuelle Veranstaltungen

Auf die Prophezeiung folgt das Wunder: 2019 erzielte das Forschungsprojekt PROPHECY Einsichten, was auf molekularer Ebene während der künstlichen Photosynthese geschieht, also wenn Sonnenlicht und Kohlendioxid als Ausgangsstoffe für eine chemische Reaktion genutzt werden. Methan und Wasserstoff lassen sich beispielsweise auf diesem Weg herstellen. Bis 2023 soll nun das Nachfolgeprojekt PRODIGY die Palette möglicher Produkte erweitern, indem es das Verständnis der molekularen Abläufe derartiger Reaktionen weiter vertieft. Dazu wollen die beteiligten Forscher am Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) gemeinsam mit weiteren deutschen Forschungseinrichtungen neue Katalysatoren und Reaktionspartner erproben.

Günstige Reaktionsbedingungen

Die künstliche Photosynthese birgt eine Reihe von Vorteilen: Zum einen nutzt sie das Treibhausgas Kohlendioxid als Rohstoff und verbindet so Klimaschutz mit niedrigen Rohstoffpreisen. Zum anderen laufen die Reaktionen bei Raumtemperatur und Normaldruck ab, was gegenüber üblichen Prozessbedingungen in der Chemie enorm Energie und Kosten einspart. Bislang allerdings ist die Prozessausbeute gering, zu gering für eine industrielle Nutzung. Das liege daran, dass Forscher bislang vorrangig das Ziel hatten, „das CO₂ möglichst einfach und elegant umzusetzen“, erläutert Projektkoordinatorin Jennifer Strunk vom LIKAT.

Damit auch geringe Ausbeuten wirtschaftlich interessant sein können, wollen die Forscher nun hochwertigere Produkte als Methan und Wasserstoff erzeugen, beispielsweise Alkohole, Aldehyde, Carbonsäuren und Aceton. Dazu muss die künstliche Photosynthesereaktion allerdings ergänzt werden um weitere Reaktionspartner. Diese sollen bevorzugt aus Biogas gewonnen werden, damit der Prozess weiterhin nachhaltig ist.

Katalysatoren optimieren

„Noch wissen wir zu wenig über die molekularen Mechanismen dieser Reaktionen“, weist Strunk auf eine große Herausforderung hin. Diese Lücke wollen die Forscher schließen und systematisch verschiedene Reaktionsbedingungen und unterschiedliche Katalysatoren, darunter vor allem Metalloxide, testen. Mit den gewonnen Erkenntnissen sollen die Katalysatoren so optimiert werden, dass sie ein möglichst breites Spektrum des Sonnenlichts nutzen können.

Durchbruch wird dauern

Einen Durchbruch erwartet Projektleiterin Strunk erst „in ein paar Jahren“. Ursache dafür ist der anspruchsvolle Reaktionsaufbau: Kohlendioxid ist sehr reaktionsträge, sodass immer ausgeschlossen werden muss, dass eine andere Kohlenstoffverbindung, beispielsweise aus einer Verunreinigung oder der Versuchsapparatur, für das beobachtete Produkt verantwortlich ist. Zunächst bis 2023 fördert das Bundesforschungsministerium das Vorhaben mit 380.000 Euro.

bl

In 2019, the PROPHECY research project gained insights into what happens at the molecular level during artificial photosynthesis, i.e. when sunlight and carbon dioxide are used as the starting materials for a chemical reaction. For instance, methane and hydrogen can be produced in this way. By 2023, the follow-up project PRODIGY is expected to expand the range of possible products by further deepening the understanding of the molecular processes of such reactions. To this end, the participating researchers at the Leibniz Institute for Catalysis (LIKAT) want to test new catalysts and reaction partners together with other German research institutions.

Favorable reaction conditions

Artificial photosynthesis has a number of advantages: Firstly, it uses the greenhouse gas carbon dioxide as a raw material, thus combining climate protection with low raw material prices. On the other hand, the reactions take place at room temperature and normal pressure, which saves tremendous amounts of energy and costs compared to normal process conditions in chemistry. So far, however, the process yield is low - too low for industrial use. This is because researchers have so far had the primary goal of "converting the CO2 as simply and elegantly as possible," explains project coordinator Jennifer Strunk from LIKAT.

To ensure that even low yields can be economically interesting, the researchers now want to produce products of higher quality than methane and hydrogen, for example alcohols, aldehydes, carboxylic acids and acetone. To achieve this, however, the artificial photosynthesis reaction must be supplemented by other reaction partners. These should preferably be obtained from biogas so that the process is still sustainable.

Optimizing catalysts

"We still know too little about the molecular mechanisms of these reactions," said Strunk, pointing out a major challenge. The researchers want to close this gap and systematically test different reaction conditions and different catalysts, especially metal oxides. The knowledge gained will be used to optimize the catalysts so that they can use the broadest possible spectrum of sunlight.

Breakthrough will take time

Project manager Strunk does not expect a breakthrough "before several years". The reason for this is the sophisticated reaction structure: carbon dioxide is very inert. Therefore, it must always be ruled out that another carbon compound, for example from a contamination or the test apparatus, is responsible for the observed product. The Federal Ministry of Education and Research is funding the project with 380,000 euros until 2023.

bl/um

Wegwerfprodukte aus Kunststoff sollen ab 2021 vom europäischen Markt verschwinden. So hat es das EU-Parlament im November 2018 entschieden. Seither wird verstärkt an Alternativen zu Einwegplastikartikeln wie Trinkstäbchen oder Essbesteck geforscht, die von dem Verbot betroffen sind. Zwei Master-Absolventen der SRH Hochschule Heidelberg haben eine schmackhafte Lösung für das Problem parat: Sie entwickeln essbare Löffel.

Essbare Löffel für eine abfallfreie Welt

„Wir wollen den europäischen Markt bei seinen ersten Schritten in eine komplett abfallfreie Welt unterstützen”, sagen die aus Indien stammenden Erfinder Abhinav Ramachandran und Phanindra Gopala Krishna. Auf die Idee kamen die Heidelberger Absolventen während eines sogenannten Entrepreneurship-Moduls, das den Unternehmergeist der Absolventen im Studiengang International Business and Engineering fördern sollte. Hier erfuhren sie, dass Einweggeschirr zu den Top-Umweltverpestern gehört, wie Abhinav berichtet: „Der Wert von Einwegbesteck ist nur vorhanden, bis die Person ihre Mahlzeit beendet hat. Danach hat es keinen Wert mehr.“

Löffel mit Geschmack aus pflanzlichen Stoffen

Bei der Suche nach pflanzlichen Inhalten und natürlichen Geschmacksstoffen ließ sich das Duo von der indischen, amerikanischen und deutschen Küche gleichermaßen inspirieren. Aromen wie scharfe Minze, Barbecue, Currywurst, Cookie oder Kakao sollen das Esserlebnis erweitern. Die Bio-Löffel können zudem auch ohne Probleme entsorgt werden, da sie innerhalb von 25 bis 30 Tagen kompostieren. Mit den essbaren Löffeln wollen deren Entwickler vor allem eines: eine nachhaltige Alternative zum Einwegbesteck schaffen und damit die Umwelt ein Stück sauberer machen.

Friendly environment – kurz Frenvi – ist damit Name und Programm des Start-ups, das die beiden Absolventen gegründet haben, um mit ihrem essbaren Besteck ihre Vision einer abfallfreien Welt voranzutreiben. Noch werden die Löffel namens Ecobites von Hand gefertigt. An einer maschinellen Lösung wird bereits gearbeitet. Bei der Entwicklung und Umsetzung der Ecobites wird das junge Unternehmen vom Gründer-Institut der SRH Hochschule Heidelberg sowie dem EXIST-Gründerprogramm des Bundeswirtschaftsministeriums unterstützt.

bb

Disposable plastic products are to disappear from the European market from 2021. This was decided by the EU Parliament in November 2018. Since then, more research has been conducted into alternatives to disposable plastic articles such as drinking straws or cutlery that are affected by the ban. Two master's graduates of the SRH University of Applied Sciences in Heidelberg have a tasty solution to the problem: they are developing edible spoons.

Edible spoons for a waste-free world

"We want to support the European market in its first steps towards a completely waste-free world," say Indian-born inventors Abhinav Ramachandran and Phanindra Gopala Krishna. The Heidelberg graduates came up with the idea during a so-called entrepreneurship module, which was designed to promote the entrepreneurial spirit of graduates in the International Business and Engineering course. Here they learned that disposable tableware is among the top polluters of the environment, Abhinav reports: " Disposable cutlery only has value until the person has finished their meal. After that, it has no value."

Spoon with vegetable flavor

In their search for plant-based ingredients and natural flavors, the duo was inspired by Indian, American and German cuisine in equal measure. Aromas such as spicy mint, barbecue, curried sausage, cookies or cocoa are intended to enhance the dining experience. The organic spoons can also be disposed of without any problems, as they compost within 25 to 30 days. With the edible spoons, their developers want to achieve one goal above all others: to create a sustainable alternative to disposable cutlery and thus make the environment a bit cleaner.

Friendly environment - or Frenvi for short - is thus the name and the program of the start-up company that the two graduates have founded. The spoons called Ecobites are still made by hand. An automated solution is already being worked on. In the development and implementation of Ecobites, the young company is supported by the Gründer-Institut of the SRH University of Applied Sciences Heidelberg and the EXIST start-up program of the Federal Ministry of Economics.

bb/um

Von allen Getreidearten liefert Weizen nach Mais die weltweit größten Ernteerträge. Mit 730 Millionen Tonnen im Anbaujahr 2018/19 trägt er in erheblichem Maße dazu bei, die weltweite Ernährung zu sichern. Doch insbesondere klimatische Veränderungen und Extremwetterereignisse sind eine zunehmende Bedrohung für die Ernten. Auch schwinden durch Bodendegradation und -versiegelung Anbauflächen. Schädlingsbefall macht den Pflanzen das Leben zusätzlich schwer. Das Projekt BRIWECS (Breeding Innovation in Wheat for Resilient Cropping Systems) hat es sich zum Ziel gesetzt, die Grundlagen für robustere Weizensorten sowie widerstandsfähige Anbausysteme zu erarbeiten.

Förderung für Innovationen in der Weizenproduktion

BRIWECS ist ein Forschungsverbund der Universitäten Bonn, Kiel, Gießen und Hannover sowie des Julius Kühn-Instituts für Resistenzforschung in Quedlinburg und des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben. Von 2015 – 2019 erhielt das Verbundvorhaben eine Förderung des BMBF in Höhe von fünf Millionen Euro aus dem Förderprogramm „Innovative Pflanzenzüchtung im Anbausystem (IPAS)“.

In sieben Teilprojekten wurden in einer ersten Phase zunächst die züchterischen Innovationen der letzten 50 Jahre in fast 200 Weizensorten getestet. Über drei Jahre hinweg wurden die Sorten sowohl unter intensiven Anbaubedingungen als auch unter extensiven Bedingungen, also mit stark reduzierter Stickstoffdüngung und ohne Pflanzenschutzmitteleinsatz, angebaut. Ertrag, Pflanzenhöhe, Biomasse und Blühverhalten wurden anschließend quantifiziert und verglichen.

Dank dieser umfangreichen Bestandsaufnahme war es nun möglich, die optimalen Bedingungen für die untersuchten Sorten zu bestimmen. Welche Sorte benötigt besonders viel Sonne? Welche ist besonders widerstandsfähig gegen Trockenstress? Welche Züchtung wird von welchen Krankheiten befallen? Während an einem Standort der Anbau besonders robuster Sorten notwendig sein kann, sind an anderen Standorten ertragreichere Sorten gefragt. Bei dem Projekt ging es daher nicht um die Suche nach dem besten Weizen, sondern nach der passendsten Sorte für die jeweils gegebenen Anbaubedingungen.

Das Ergebnis überrascht

Die Annahme, dass moderne Sorten unter konventionell intensiven Anbaubedingungen am leistungsfähigsten sind, bestätigte sich wenig überraschend. Entsprechende Züchtungen erzielten, unter den zuvor ermittelten, jeweils besten Bedingungen, durchschnittlich 32 Kilogramm pro Hektar und Jahr.

Neu hingegen war die Erkenntnis, dass die modernen Sorten auch unter extensiven Bedingungen ihren Ertragsvorteil gegenüber den alten Sorten behielten oder sogar übertrafen. Die Erklärung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler: Die intensive Züchtung der vergangenen Jahre, die primär auf höhere Erträge ausgerichtet war, hat indirekt auch die Gesamtleistung der Sorten verbessert. Über die Jahre fand eine fortlaufende Akkumulation von vorteilhaften Genvarianten statt, die insgesamt zu robusteren, widerstandsfähigeren und ertragsstabileren Sorten geführt hat. Eine wichtige und zugleich überraschende Erkenntnis, denn nun ist klar, dass eine ressourceneffiziente und nachhaltige Landwirtschaft, mit wenig Einsatz von Dünger und Pestiziden, am besten mit den neuesten Sorten gelingen wird.

Zukunftsweisende Erkenntnisse

Der Genpool der modernen Weizensorten sei groß genug, um die Erträge um weitere 23 Prozent zu steigern, so die Wissenschaftler. Trotzdem sei es für die künftige Züchtung essenziell, die genetischen Ressourcen alter Sorten zu bewahren, um weiterhin widerstandsfähige und an die unterschiedlichsten Umweltbedingungen angepasste Weizensorten zu entwickeln.

Mit ihrer Arbeit leisten die Forschenden im Project BRIWECS einen wichtigen Beitrag zu den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen, insbesondere zu Ziel 2 „Zero Hunger".

Autor: Simon Schöbinger

Of all grains, wheat provides the world's highest yield after corn. With 730 million tonnes in the 2018/19 crop year, it makes a significant contribution to securing the world's food supply. But climatic changes and extreme weather events in particular are a growing threat to harvests. Areas under cultivation are also dwindling due to soil degradation and sealing. Pest infestation is making life even more difficult for plants. The BRIWECS (Breeding Innovation in Wheat for Resilient Cropping Systems) project aims to develop the basis for more robust wheat varieties and resistant cultivation systems.

Funding for innovations in wheat production

BRIWECS is a research association of the universities of Bonn, Kiel, Gießen and Hanover as well as the Julius Kühn Institute for Resistance Research in Quedlinburg and the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research in Gatersleben. From 2015 - 2019, the joint project received BMBF funding of five million euros from the "Innovative Plant Breeding in Cultivation Systems (IPAS)" funding programme.

In a first phase, seven subprojects were conducted to test the breeding innovations of the last 50 years in almost 200 wheat varieties. Over a period of three years, the varieties were cultivated both under intensive cultivation conditions and under extensive conditions, i.e. with greatly reduced nitrogen fertilization and without the use of pesticides. Yield, plant height, biomass and flowering behavior were then quantified and compared.

Thanks to this extensive inventory, it was now possible to determine the optimal conditions for the varieties examined. Which strain needs the most sun? Which one is particularly resistant to drought stress? Which variety is affected by which diseases? While the cultivation of particularly robust varieties may be necessary at one location, higher-yielding varieties are called for at other locations. The project was therefore not about finding the best wheat, but rather the most suitable variety for the given growing conditions.

Surprising result

The assumption that modern varieties perform best under conventionally intensive cultivation conditions was confirmed, which was not surprising. Corresponding breeds achieved an average of 32 kilograms per hectare per year under the best conditions determined beforehand.

What was new, however, was the realization that even under extensive conditions modern varieties maintained or even exceeded their yield advantage over the old varieties. The scientists' explanation: The intensive breeding of the past few years, which was primarily aimed at higher yields, has also indirectly improved the overall performance of the varieties. Over the years, there has been a continuous accumulation of advantageous gene variants, which has led to more robust, resistant and yield-stable varieties. This is an important and surprising finding, as it is now clear that resource-efficient and sustainable agriculture, with little use of fertilizers and pesticides, is best achieved with the latest varieties.

Future-oriented findings

According to the scientists, the gene pool of modern wheat varieties is large enough to increase yields by another 23 percent. Nevertheless, it is essential for future breeding to preserve the genetic resources of old varieties in order to continue to develop resistant wheat varieties that are adapted to the most diverse environmental conditions.

With their work, the researchers in Project BRIWECS are making an important contribution to the sustainability goals of the United Nations, in particular to Goal 2 "Zero Hunger".

Author: Simon Schöbinger

Wälder sind ein wichtiger Rohstofflieferant und als CO₂-Speicher für das Klima von entscheidender Bedeutung. Experten favorisieren seit langem eine nachhaltige Bewirtschaftung, um die Dienstleistungen des Ökosystems Wald nicht weiter zu gefährden. Forscher am Jenaer Max-Planck-Institut für Biogeochemie haben nun untersucht, wie sich die Klimabilanz nachhaltig bewirtschafteter Areale von der nicht bewirtschafteter Wälder unterscheidet.

Wälder binden CO₂ und nutzen das Treibhausgas, um Biomasse aufzubauen. Gleichzeitig geben sie durch ihre Atmung und die Zersetzung des Totholzes Kohlendioxid wieder frei. In unbewirtschafteten Wäldern hält sich beides in etwa die Waage. Ganz anders sieht es jedoch bei Wäldern aus, die nachhaltig bewirtschaftet werden. Sie binden wesentlich mehr CO₂, wie die Forscher im Fachjournal Global Change Biology-Bioenergy berichten.

Höherer Holzzuwachs durch Steuerung des Baumbestandes

Der Grund: Der Holzzuwachs ist höher als in wilden Wäldern, weil der Baumbestand gezielt gesteuert wird. Bäume werden zwar gefällt, aber durch Neupflanzungen ersetzt. So bleiben die Holzvorräte konstant. Für die Klimabilanz entscheidend ist, dass der gezielte Zuwachs an Bäumen der Nutzung von Holz als Brennstoff oder zur Produktion von kurz– oder langlebigen Produkten wie Toilettenpapier oder Bauholz dient und fossile Alternativen ersetzt. Langlebige Holzprodukte wie Möbel haben den Forschern zufolge den CO₂-einsparenden Effekt nur solange, wie sie genutzt werden.

Nachhaltige Holzernte ersetzt fossile Brennstoffe

Eine dauerhafte Klimawirksamkeit zeigt sich der Studie zufolge aber erst, wenn das Holz direkt oder nach seiner Nutzung energetisch verwendet wird. Erst dann würden fossile Brennstoffe tatsächlich ersetzt, heißt es. Die nachhaltige Holzernte in einem Wirtschaftswald könnte nach den Berechnungen der Forscher pro Hektar und Jahr etwa 900 Liter Heizöl ersetzen oder 7,4 Megawattstunden Elektrizität und Wärme erzeugen. Dies entspricht etwa 3,5 Tonnen CO₂, die als Emissionen fossilen Ursprungs eingespart werden. „Die vollständige Herausnahme von Wäldern aus der Bewirtschaftung schmälert daher deutlich deren Beitrag zum Klimaschutz“, resümiert Max-Planck-Forscher Ernst-Detlef Schulze. Bisherige Klimabilanzen hatten den Fakt, wie viel Holz als Energieträger verbraucht wird, nur unzureichend berücksichtigt.

Mit CO₂-Steuer nachhaltige Waldbewirtschaftung fördern

Auch wird derzeit die CO₂-Emission Waldbesitzern bei der Holzernte in Rechnung gestellt, obwohl die Treibhausgase erst bei Verbrennung im Privathaushalt oder in der Industrie freigesetzt werden. Die Wissenschaftler kritisieren die fehlende Anerkennung einer nachhaltigen Waldbewirtschaftung und plädieren daher für einen Kurzwechsel. „Wir schlagen vor, dass die geplante CO₂-Steuer auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe dazu eingesetzt werden sollte, die nachhaltige Erzeugung von Holz zu unterstützen, um somit einen größtmöglichen Beitrag zum Klimaschutz zu erreichen“, so Schulze.

bb

2017 wurde sie entdeckt, inzwischen ist sie in Europa, Asien und den USA zum Patent angemeldet: die „Drei-Eltern-Kreuzung“. Sie ermöglicht die Züchtung von Pflanzen, die eine Mutter und zwei Väter und somit drei Chromosomensätze haben. Nachgewiesen hat den Mechanismus der sogenannten Polyspermie die Arbeitsgruppe der Molekularbiologin Rita Groß-Hardt von der Universität Bremen. Ihr Team berichtet im Fachjournal „eLife“, dass sich die Methode eignet, um die Verwandtschaftskontrolle vor der Befruchtung zu umgehen.

Ohne Verwandtschaft stirbt der Same ab

„In der Pflanze wird an verschiedenen Stellen überprüft, ob die Gene des Vaters verwandt genug mit denen der Mutter sind“, erklärt Groß-Hardt. „Diese Barrieren liegen nicht nur in der Eizelle. Viel kritischer ist, dass das Erbgut auch durch das umgebende Nährgewebe muss. Dieses führt eine regelrechte Qualitätskontrolle durch und prüft die DNA hinsichtlich Chromosomenzahl und Verwandtschaftsgrad. Wenn die DNA des Vaters dieser Prüfung nicht standhält, stirbt der Same ab.“

Zweiter Vater umgeht die Kontrolle

Nun zeigte Groß-Hardts Arbeitsgruppe, dass diese Qualitätskontrolle im Fall der Polyspermie teilweise umgangen werden kann. „Was unser Team – allen voran Yanbo Mao – nun herausgefunden hat: Während die DNA des ersten Vaters durch die Qualitätskontrolle des Nährgewebes muss, kann das Erbgut des zweiten Vaters an diesem Kontrollpunkt vorbeigeschleust werden.“ Das Erbgut des zweiten Vaters müsse somit nicht zwingend eng mit dem der anderen beiden Eltern verwandt sein, was es ermöglicht, väterliches Erbgut in die nächste Generation zu „schmuggeln“.

Die guten Eigenschaften von zwei verschiedenen Pflanzen durch Kreuzung zu vereinen, ist ein Ziel der Pflanzenzüchtung. Die sogenannte Hybridisierung hat jedoch auch Grenzen. Wenn die beiden Pflanzen nur entfernt miteinander verwandt seien, funktioniert die Kreuzung oftmals nicht, so die Forscherin.

Potenzial für Hybridzüchtung

Die Erkenntnisse des Teams tragen im Wesentlichen zu einem besseren Verständnis der Fortpflanzung der Pflanzen bei. Sie können aber auch Auswirkungen auf die Landwirtschaft haben. „Die konventionelle Pflanzenzucht kommt mit den starken Veränderungen durch den Klimawandel nicht hinterher“, erläutert die Forscherin.

„Wir benötigen dringend Pflanzen mit einer erhöhten Widerstandsfähigkeit beispielsweise gegen Trockenheit und Hitze. Wenn wir jetzt durch unsere Forschungsergebnisse einige Hybridisierungsbarrieren umgehen und dadurch auch die positiven Eigenschaften von weiter entfernten Arten nutzbar machen können, wäre das ein Beitrag für die landwirtschaftlichen Herausforderungen der Zukunft“, so Groß-Hardt. Den Weg in die züchterische Praxis hat die Entdeckung bereits gefunden: Das Saatgutunternehmen KWS hat mit der Bremer Forschungsgruppe eine Kooperation begonnen.

bl/ml

Lebensmittelverpackungen sollen vor allem Eines: Lebensmittel schützen, damit diese genießbar bleiben und unbeschadet beim Kunden ankommen. Je nach Verwendung müssen die Materialien daher hitzebeständig sein und eine hohe Stabilität aufweisen. Doch der Trend weg von fossilen Rohstoffen stellt auch die Verpackungsindustrie vor immer neue Herausforderungen. Nachhaltige Alternativen sind gefragt, um Ressourcen und Umwelt gleichermaßen zu schonen. Eine Möglichkeit dazu könnten Bananenblätter sein.

Verpackungen aus Pflanzenblättern optimieren

Hierzulande eher ungewöhnlich, ist es in afrikanischen oder asiatischen Ländern weit verbreitet, Gerichte wie Reis oder Maisbrei zum Transport in Blätter zu wickeln. Wissenschaftler der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn wollen sich bei der Suche nach alternativen Verpackungen davon nun inspirieren lassen. Gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Benin werden sie in den kommenden drei Jahren nachhaltige Verpackungen aus natürlichen Materialien wie Bananenblättern für das westafrikanische Land entwickeln. Das Vorhaben „West African local food packaging (WALF-Pack)“  wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert.

Alte Techniken mit neuen kombinieren 

„Da Benin zu einem der ärmsten Länder der Welt gehört, in dem immer noch mehr als eine Million Menschen unterernährt sind, ist der Schutz von Lebensmitteln durch Verpackungen besonders wichtig“, sagt die Leiterin des Projektes Judith Kreyenschmidt. Ziel des Vorhabens ist es, die alten Techniken der Verpackung mit Pflanzenblättern weiterzuentwickeln und durch die Kombination mit neuen Technologien zu optimieren. Ein Ansatz ist beispielsweise, Bioplastik mit nachhaltigen aktiven Beschichtungen so zu kombinieren, dass es Lebensmittel vor dem Verderben schützt.

Wasserhyazinthen als Verpackungsmaterial

Im Projekt arbeiten Bonner Forscher eng mit Wissenschaftlern der Universität Abomey-Calavi sowie mit lokalen Verpackungsunternehmen, Händlern, Produzenten und auch Nichtregierungsorganisationen (NGO) zusammen. Neben Bananenblättern wird untersucht, inwiefern sich die Wasserhyazinthe als Verpackungsmaterial in Benin eignet. Die Wasserpflanze ist ein schnellwachsendes Gewächs, das Flüsse und Seen überwuchert. Erste Laboruntersuchungen bestätigen, dass es nicht mit Schwermetallen belastet ist und somit für Lebensmittelverpackungen geeignet wäre. „Die NGO JEVEV möchte in Zukunft ihr Portfolio durch die Produktion von Papier auf der Basis von Wasserhyazinthen ausweiten, um dadurch zusätzliche ökonomische Strukturen und Arbeitsplätze zu schaffen und dies mit dem Arten- und Umweltschutz zu verbinden“, berichtet Barbara Götz von der Universität Bonn.

bb

Food packaging is designed to do one job above all others: to protect food so that it remains edible and arrives at the customer unscathed. Depending on their use, the materials must therefore be heat-resistant and have a high degree of stability. But the trend away from fossil resources also presents the packaging industry with ever new challenges. Sustainable alternatives are in demand in order to conserve both natural resources and the environment. One such alternative might be banana leaves.

Optimizing packaging from plant leaves

While it is rather unheard of in this country, it is common in African or Asian countries to wrap dishes such as rice or corn porridge in leaves for transport. Scientists at the Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn now want to draw inspiration from this in their search for alternative packaging. Together with scientists from Benin, they will develop sustainable packaging made of natural materials such as banana leaves for the West African country over the next three years. The "West African local food packaging" (WALF-Pack) project is funded by the German Federal Ministry of Food and Agriculture.

Combining old techniques with new ones

"As Benin is one of the poorest countries in the world, where more than one million people are still undernourished, the protection of food through packaging is of particular importance," says project leader Judith Kreyenschmidt. The aim of the project is to further develop the old techniques of packaging with plant leaves and optimize them by combining them with new technologies. One approach, for example, is to combine bioplastics with sustainable active coatings in a way that protects food from spoiling.

Water hyacinths as packaging material

In the project, researchers from Bonn work closely with scientists from the University of Abomey-Calavi as well as with local packaging companies, traders, producers and also non-governmental organisations (NGOs). In addition to banana leaves, the project is investigating the extent to which water hyacinth is suitable as a packaging material in Benin. The water plant is a fast-growing plant that overgrows rivers and lakes. Initial laboratory tests confirm that it is not contaminated with heavy metals and would therefore be suitable for food packaging. "In the future, the NGO JEVEV would like to expand its portfolio by producing paper on the basis of water hyacinths in order to create additional 

bb/um

Die Bundesregierung verfolgt das Ziel, den Wandel von einer überweigend auf fossilen Rohstoffen basierenden Wirtschaft hin zu einer an natürlichen Stoffkreisläufen orientierten, nachhaltigen biobasierten Wirtschaftsweise zu unterstützen. Mit der im Januar 2020 veröffentlichten Nationalen Bioökonomiestrategie legt die Bundesregierung die Leitlinien und Ziele ihrer Bioökonomie-Politik fest und stellt damit die Weichen für einen biobasierten Wandel von Industrie und Gesellschaft.

Es werden sechs strategische Ziele formuliert:

• Bioökonomische Lösungen für die Nachhaltigkeits­agenda entwickeln

• Potenziale der Bioökonomie innerhalb ökologischer Grenzen erkennen und erschließen
• Biologisches Wissen erweitern und anwenden
• Ressourcenbasis der Wirtschaft nachhaltig ausrichten
• Deutschland zum führenden Innovationsstandort der Bioökonomie ausbauen
• Gesellschaft einbinden, nationale und internationale Kooperationen intensivieren

Für die strategischen Ziele werden konkrete Umsetzungsziele in der Forschungsförderung, der Gestaltung von Rahmenbedingungen und bei übergreifenden Instrumenten festgelegt.
Der folgende Text ist ein Auszug aus der langen Fassung der Nationalen Bioökonomiestrategie: Es handelt sich um das Kapitel 3, in dem die Forschungsförderung dargestellt wird.

Kartoffeln sind in vielen Ländern ein wichtiges Grundnahrungsmittel. In Folge des Klimawandels sind die Ernten jedoch zunehmend durch Extremwetter und Schädlingsbefall gefährdet. Wissenschaftler der Hochschule Rhein-Waal und der FH Bielefeld wollen gemeinsam mit den Industriepartnern BIOCARE und Feldsaaten Freudenberger das Kartoffelsaatgut so vorbehandeln, dass die jungen Pflanzen widerstandsfähiger sind.

Schutz vor Nematoden

Das Forschungsprojekt „Entwicklung von innovativen Formulierungsverfahren mit Nutzpilzen als neuartige Pflanzenstärkungsmittel für die Kartoffelfruchtfolge“ (FORK) soll sowohl die Behandlung des Saatgutes mit chemischen Pflanzenschutzmitteln optimieren und auch den biologischen Pflanzenschutz. Für letzteres soll das Saatgut mit Pilzkulturen ummantelt werden. Sie beeinflussen das Mikrobiom der Pflanze und können deren Nährstoffversorgung verbessern oder mikrobielle Schädlinge verdrängen. Außerdem wollen die Forscher auf diesem Weg die Bodenvoraussetzungen für eine Zwischenfrucht verbessern, die ihrerseits wieder für bessere Bedingungen für die Kartoffel sorgt. So kann die Zwischenfrucht im Herbst das Vorkommen von Fadenwürmern verringern, die sonst die Knollenpflanze im nächsten Frühjahr schädigen würden. Auch das Saatgut der Zwischenfrucht, beispielsweise der Bienenweide, soll mit Nutzpilzen ummantelt werden.

Potenzial auch für andere Nutzpflanzen

„Aufgabenschwerpunkt an der Hochschule Rhein-Waal sind die Wirksamkeitstests der entwickelten Produkte im System Pflanze-Boden in Gefäßversuchen im Klimahaus und mittels Laboranalysen“, erläutert Projektleiter Florian Wichern von der Hochschule Rhein-Waal. Darüber hinaus werde die Wirksamkeit der Verfahren auch im Feld in Kooperation mit landwirtschaftlichen Betrieben getestet. „Der Schwerpunkt der Forschung bei uns an der FH liegt darauf, die Formulierungen zu entwickeln“, ergänzt Jakobs-Schönwandt von der FH Bielefeld. „Das bedeutet, dass wir sicherstellen, dass alle Bestandteile des Coatings aktiv arbeiten und somit die Pflanze stärken.“ Bei Erfolg könnte die Methode auf das Saatgut anderer Nutzpflanzen übertragen werden.

FORK wird vom Bundesforschungsministerium mit 330.000 Euro für die Hochschule Rhein-Waal und 400.000 Euro für die FH Bielefeld gefördert.

bl

Potatoes are an important staple in many countries. However, as a result of climate change, harvests are increasingly threatened by extreme weather conditions and pest infestation. Scientists at Rhine-Waal University of Applied Sciences and Bielefeld University of Applied Sciences, together with their industrial partners BIOCARE and field seed producer Freudenberger, want to pre-treat the potato seed so that the young plants are more resistant.

Protection from nematodes

The research project "Development of innovative formulation methods using agricultural fungi as novel plant strengthening agents for potato crop rotation" (FORK) is intended to optimize both the treatment of seeds with chemical pesticides and biological crop protection. For the latter, the seeds will be coated with fungal cultures. They influence the microbiome of the plant and can improve its nutrient supply or displace microbial pests. The researchers also hope that this approach will improve the soil conditions for a catch crop, which in turn will create better conditions for the potato. For example, the catch crop in autumn can reduce the occurrence of nematodes, which would otherwise damage the tuber plant next spring. The seed of the catch crop, for example bee pasture, is also to be coated with beneficial fungi.

Potential also for other crops

"The main focus of the work at Rhine-Waal University of Applied Sciences is the efficacy testing of the products developed in the plant-soil system in experiments in the climate house and by means of laboratory analyses," explains project manager Florian Wichern from Rhine-Waal University of Applied Sciences. In addition, the effectiveness of the methods is also tested in the field in cooperation with agricultural companies. "The main focus of research at our university is on developing the formulations," adds Jakobs-Schönwandt from Bielefeld University of Applied Sciences. "This means that we make sure that all components of the coating work actively and thus strengthen the plant." If successful, the method could be applied to the seeds of other crops.

FORK is funded by the Federal Ministry of Research with 330,000 euros for the Rhine-Waal University of Applied Sciences and 400,000 euros for the Bielefeld University of Applied Sciences.

bl/um

Today the sectors of the bioeconomy already earn almost eight percent of the Austrian gross domestic product and employ more than 230,000 people. In Austria, the development of a bioeconomy is formulated by the "Research, Technology and Innovation Strategy (RTI Strategy) for Biobased Industries" published in 2014. The Austrian Ministry of Transport, Innovation and Technology is responsible for that. Additionally, a status report prepared by an inter-ministerial working group composed of the Ministries of Transport, Innovation and Technology (BMVIT); Agriculture, Forestry, Environment and Water Management (BMLFUW); Science, Research and Economy; and the Austrian Federal Chancellery was published in 2015.

With the strategy, the government is aiming to advance the development of bio-based industries. The strategy mainly addresses the food industry, the chemical and pharmaceutical industries, and the timber industry. Priority is accorded to the following product groups: insulation materials, bio-composite materials, biopolymers, bio-based bulk chemicals, biofuels, bio-based fertilizers, as well as bio-based special products (enzymes). There is also a focus on processes and process technologies: these include fermentation, pyrolysis, wood processing and new biorefinery concepts.

Zu einer innovativen, biobasierten Wirtschaft zählen die Briten alle Wirtschaftszweige, die biologische Ressourcen erzeugen und nutzen sowie biobasierte Technologien, Produkte und Lösungen hervorbringen, die Medizin ausdrücklich miteingeschlossen. Das Potenzial der Bioökonomie wird besonders darin gesehen, zu den großen Herausforderungen der Industrie im Wandel beizutragen und Innovationen hervorzubringen.

Die kohlenstoffhaltigen Rohstoffabfälle in Großbritannien summieren sich auf mehr als 100 Millionen Tonnen pro Jahr, zuzüglich mindestens 14 Millionen Tonnen biobasierter Abfälle aus Land- und Forstwirtschaft. Die Waldfläche hat sich in den vergangenen 100 Jahren verdoppelt und zu entsprechender Holzproduktion geführt, sodass auch Bioraffinerien an Bedeutung gewinnen. Erst jüngst in den Fokus gerückt sind Aquakulturen und das Potenzial der blauen Biotechnologie. Auf den Umsatz bezogen spielen Landwirtschaft und Fischerei sowie die Lebensmittelbranche die größte Rolle in der Bioökonomie.

Wie sich der Brexit auf die international eng verwobene Forschungs- und Industrielandschaft in Großbritannien auswirken wird, bleibt ein großes Fragezeichen.

The UK does not have a specific bioeconomic strategy, but it has published various other strategy papers dealing with sustainable agriculture, forestry and industrial biotechnology. Following a biomass strategy in 2007, a specific bioenergy strategy was adopted in 2012, emphasizing the use of various waste materials and perennial energy crops. The first strategy for agricultural technologies (Agri-tech Industrial Strategy) was agreed in 2013, specifically aiming at the transfer of technology and the commercialization of agricultural and forestry research.
The Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) has also addressed the bioindustry with the latest strategy plan "The Age of Bioscience". In 2015, Scotland presented its own biorefinery roadmap.