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Im Report „Bio-based Building Blocks and Polymers – Global Capacities, Production and Trends 2018-2023“ wird berichtet, dass im Jahr 2018 die Gesamtproduktionsmenge biobasierter Polymere bereits 7,5 Millionen Tonnen erreichte – immerhin 2 % der Produktionsmenge petrochemischer Polymere. Das vorhandene Potenzial wird allerdings deutlich höher eingeschätzt, derzeit jedoch u. a. durch niedrige Ölpreise gebremst.

Laut Report hat sich die Produktion von biobasierten Polymeren in den letzten Jahren deutlich professionalisiert und differenziert. Demnach gibt es mittlerweile für praktisch jede Anwendung eine biobasierte Alternative. Erwartet wird eine kumulierte jährliche Wachstumsrate von etwa 4% bis 2023. Da das etwa dem Wachstum petrochemischer Polymere und Kunststoffe entspricht, wird der Marktanteil biobasierter Polymere am gesamten Polymer- und Kunststoffmarkt konstant bei etwa 2% bleiben.

Man muss seine Feinde kennen, um ihre Schwächen auszunutzen und sie zu besiegen. Nach diesem Prinzip haben Biologen der Christian-Albrechts-Universität Kiel und des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie in Plön die Vererbungsmechanismen des Pilzes Zymoseptoria tritici analysiert. Der Mikroorganismus ist in Nordwesteuropa verbreitet und verursacht die Blattdürre, die im Weizenanbau zu Ernteverlusten von bis zu 50% führt. Bislang setzen Landwirte bei der Abwehr auf Fungizide, denn resistente Weizensorten gibt es nicht. Zugleich wird der Pilz zunehmend unempfindlich gegen die chemischen Pflanzenschutzmittel. Die Forscher setzen daher große Hoffnungen auf einen ungewöhnlichen Befund, über den sie im Fachjournal „eLife“ berichten.

Überzählige Chromosomen

Eukaryotische Zellen, zu denen auch Pilze gehören, vermehren sich mittels einer Reifeteilung, der sogenannten Meiose. Dabei werden die Chromosomen des mütterlichen und des väterlichen Zellkerns zunächst kombiniert und dann auf mehrere Zellkerne aufteilt, um die natürliche Anzahl Chromosomen je Zellkern wiederherzustellen. Manche Organismen besitzen zusätzlich sogenannte „überzählige“ Chromosomen, für die es beim anderen Geschlecht nichts Entsprechendes gibt. In solchen Fällen erhält die Hälfte der Nachkommen ein solches Chromosom, die andere Hälfte geht leer aus.

Weitergabe an alle Nachkommen

Anders ist es bei Zymoseptoria tritici. Überzählige Chromosomen aus dem Erbgut der Mutter werden im Vorfeld der Meiose verdoppelt und an jeden Nachkommen weitergegeben. Väterliche überzählige Chromosomen hingegen werden ganz normal aufgeteilt, und auch die homologen Chromosomen beider Eltern folgen den Verteilungsregeln, wie sie seit Mendel bekannt sind.

„Nur die Chromosomen selbst profitieren davon, ihre Merkmale an alle Nachkommen weiterzugeben und agieren also im übertragenen Sinne egoistisch“, erläutert Erstautor Michael Habig von der Universität Kiel ein weiteres Ergebnis. Weshalb sich dieser Mechanismus dennoch im Verlauf der Evolution halten konnte, ist noch unklar. So hemmt dieses Vererbungsmuster die Fähigkeit des Pilzes, Weizen zu befallen. Möglicherweise verbessert es die Anpassung an sich ändernde Umweltbedingungen.

Ansatzpunkt für Genomeditierung

Für den Pflanzenschutz sehen die Forscher in diesem Vererbungsmechanismus ein besonderes Potenzial: „Möglicherweise gelingt es uns, bestimmte genetische Informationen durch diese besondere Art der Vererbung in die Pilze zu bringen, die ihre Schädlichkeit für den Weizen nachhaltig reduzieren könnten“, gibt sich Habig optimistisch. Dabei könne man sich zunutze machen, dass sich alle Nachkommen zugleich mit den entsprechenden Erbinformationen ausstatten ließen. Die dazu handwerklich erforderlichen Methoden der Genomeditierung haben zuletzt große Fortschritte gemacht.

Im Fokus des 2015 gestarteten Gründerwettbewerbs "PlanB - Biobasiert.Business.Bayern" stehen biobasierte Geschäftsideen, die zu einer nachhaltigen Entwicklung der Gesellschaft beitragen. Der vom BioCampus Straubing initiierte Wettstreit zu Innovationen für die Bioökonomie wurde auch dieses Mal im Beisein von Vertretern aus Wirtschaft, Politik sowie Investoren und Branchenexperten ausgetragen. Dreißig grüne Start-ups hatten sich im Rahmen des im August gestarteten Wettbewerbs durch die Etappen gekämpft, ihre Ideen optimiert und sich schließlich mit ihrem PlanB-Deck fürs Finale qualifiziert. Ende Januar mussten sich die Nominierten in der Sennebogen Akademie in Straubing in einem Live-Pitch vor der Jury und einem großen Publikum mit ihren grünen Geschäftsideen behaupten.

Anpassbare Holzbrille begeistert Jury und Publikum

Hier ging das Freisinger Start-up freisicht – sustainable eyewear GmbH als Gewinner hervor. Mit Designer-Brillen aus Massivholz, die individuell angepasst werden können, hat das Team um Sebastian Wittmann nicht nur die Jurymitglieder, sondern auch das Publikum überzeugt. „Die bisherige Fertigung von Holzbauteilen stellt grundsätzlich eine Kompromisslösung dar. freisicht kombiniert Massivholz mit Verformbarkeit und gewünschter Festigkeit“, so die Entwickler. Mit dem Sieg sicherte sich das Start-up ein Preisgeld von 5.500 Euro und eine Startereinheit im Straubinger Gründerzentrum BioCubator.

The "PlanB - Biobasiert.Business.Bayern" start-up competition, launched in 2015, focuses on biobased business ideas that contribute to the sustainable development of society. The competition initiated by BioCampus Straubing on innovations for the bioeconomy was once again held in the presence of representatives from industry, politics, investors and industry experts. Thirty green start-ups fought their way through the stages of the competition launched in August, optimised their ideas and finally qualified for the finals with their PlanB deck. At the end of January, the nominees had to compete in a live pitch at the Sennebogen Academy in Straubing in front of the jury and a large audience with their green business ideas.

Adaptable wooden glasses inspire jury and audience

The Freising-based start-up freisicht - sustainable eyewear GmbH emerged as the winner this year. The team around Sebastian Wittmann convinced not only the jury members but also the audience with designer glasses made of solid wood that can be individually adjusted. "The previous production of wooden components is basically a compromise solution. freisicht combines solid wood with formability and the desired strength," explained the developers. With the victory, the start-up company secured prize money of 5,500 euros and a starter unit in the Straubing BioCubator start-up centre.

Das Insektensterben in Europa beschäftigt Forschung und Politik. Doch wo ist der Rückgang am stärksten? Was sind die Hauptursachen dafür, und welche Gegenmaßnahmen sind am wirkungsvollsten? Am Beispiel der Tagfalter soll nun ein europaweites Monitoring Antworten auf diese drängenden Fragen liefern.

800.000 Euro für die ersten beiden Jahre

Diese umfassende Bestandsaufnahme steht im Fokus des kürzlich gestarteten EU-Projektes „Assessing ButterfLies in Europe“. ABLE ist eine gemeinsame Initiative von Butterfly Conservation Europe, dem britischen Umweltforschungszentrum CEH, dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) sowie den niederländischen und britischen Organisationen zum Schutz der Tagfalter. Aufbauen kann das Konsortium auf Daten aus elf europäischen Ländern, in denen bereits durch Tausende Ehrenamtliche das Vorkommen von Tagfaltern regelmäßig erfasst wird. Die EU unterstützt das Projekt zunächst für zwei Jahre mit 800.000 Euro.

Einfluss von Klimawandel und Landnutzungsänderungen

„Dieses Projekt mit seiner europaweit standardisierten Vorgehensweise beim Monitoring von Tagfaltern ist ein Paradebeispiel dafür, wie in Zeiten des Insektenschwunds belastbare Daten für Wissenschaft, Politik und Gesellschaft erhoben werden müssten,“ erläutert Josef Settele, Agrarökologe am UFZ, Mitbegründer von Butterfly Conservation Europe und zentraler Partner im ABLE-Team. Wichtige Einflussgrößen, die das Projekt untersuchen soll, sind der Klimawandel und die Landnutzungsänderungen.

Mihail Dumitru, Stellvertretender General-Direktor für Landwirtschaft und Ländliche Entwicklung bei der Europäischen Kommission, betont deshalb: „Viele wichtige Lebensräume für Schmetterlinge und andere Bestäuber, wie beispielsweise extensives Grünland, sind Elemente der Agrarlandschaft.“ Er begrüße daher dieses Pilotprojekt zur Erweiterung des Monitorings von Schmetterlingen und zur Entwicklung neuer Biodiversitäts-Indikatoren.

Grundlagen für künftige Politik

Neben dem wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn sollen aus dem Projekt auch Handlungshilfen für die Politik abgeleitet werden. „Tagfalter sind wichtige Indikatoren zur Bewertung von Politiken auf Ebene der EU“, sagte Anne Teller von der EU-Generaldirektion Umwelt der Europäischen Kommission. Das Projekt verbessere bisherige Monitoringansätze, zukünftige Datenerhebungen sowie das Engagement von Ehrenamtlern und stimuliere Aktivitäten in weiteren EU-Mitgliedsstaaten.

Hitze und Dürre haben Landwirten im vergangenen Sommer vielerorts zugesetzt und enorme Verluste bei der Ernte beschert. Der Schaden, der den Landwirten entstand, wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft auf 770 Mio. Euro geschätzt.
Das Problem: Pflanzen sind infolge extremer Witterungen anfälliger für Krankheiten und Schädlingsbefall. Dadurch ist auch die Weizenproduktion in Deutschland und weiten Teilen Europas gefährdet.

Im Projekt VolCorn will ein Konsortium aus vier außeruniversitären Forschungsinstituten daher die natürlichen Abwehrkräfte des Weizens ergründen und gezielt nutzen. Das Vorhaben wird mit rund einer Million Euro von der Leibniz-Gemeinschaft gefördert und vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) koordiniert.

Interaktion von Pflanze und Mikrobiota im Blick

Das Augenmerk der Forscher richtet sich dabei auf die Mikrobengemeinschaft in und auf der Pflanze. Dahinter verbirgt sich der Ansatz, dass ähnlich wie beim Menschen, die Mikrobiota auch Pflanzen bei klimabedingtem Stress vor Krankheiten oder Schädlingsbefall schützen kann. Das Team ist überzeugt, dass die Mikroben das Immunsystem der Pflanzen und deren Nährstoffversorgung verbessern, denn sie interagieren mit flüchtigen organischen Substanzen, sogenannten Volatile Organic Compounds (VOCs), welche die Pflanze selbst bildet.

Mikroben gezielt für die Weizenzucht nutzen

In den kommenden drei Jahren will das Team nun all jene Substanzen identifizieren, die beim Zusammenspiel von Pflanze und Mikrobiota gebildet werden, um sich vor klimabedingtem Stress zu schützen. „Wenn es uns gelingt, diese VOCs zu identifizieren, dann könnte man neue Weizensorten züchten und Mikroben gezielt einsetzen, die in bestimmten Wachstumsphasen besonders viel davon produzieren. Somit wären die Pflanzen klimaresistenter und die Erträge würden auch in Zukunft stabil bleiben“, sagt Steffen Kolb, Koordinator des Projektes am ZALF.

Last summer, heat and drought have afflicted farmers in many places and caused enormous harvest losses. The damage caused to farmers in Germany was estimated by the Federal Ministry of Food and Agriculture at 770 million euros.
Extreme weather conditions make plants more susceptible to disease and pest infestation. This also endangers wheat production in Germany and large parts of Europe.

In the VolCorn project, a consortium of four non-university research institutes is investigating and specifically using the natural defences of wheat. The project is funded with around one million euros by the Leibniz Association and coordinated by the Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF).

Focus on the interaction between plants and microbiota

The researchers are focusing on the microbial community in and on the plant. This is based on the assumption that, similar to humans, the microbiota can also protect plants from diseases or pest infestation under climate-related stress. The team is convinced that the microbes improve the plant's immune system and nutrient supply by interacting with volatile organic compounds (VOCs) produced by the plant itself.

Using microbes specifically for wheat breeding

Over the next three years, the team hopes to identify all those substances that are formed during the interaction of plants and microbiota in order to protect themselves from climate-related stress. “If we succeed in identifying these VOCs, then we might breed new wheat varieties and specifically introduce microbes that produce particularly large amounts of these VOCs during certain growth phases. This would make the plants more climate-resistant and would stabilize the yields in the future”, says Steffen Kolb, coordinator of the project at ZALF.

bb/um

Hülsenfrüchte wie Bohnen sind bekanntermaßen reich an Proteinen. In der Landwirtschaft werden diese Leguminosen auch wegen ihrer Fähigkeit geschätzt, mithilfe von Bakterien über die Wurzeln Stickstoff aus der Luft zu binden. Im Gegenzug werden die Bakterien von den Pflanzen über Knöllchen an den Wurzeln mit Nährstoffen versorgt. Beim sogenannten Mischanbau könnten auch andere Pflanzen, wie Mais, von dem natürlichen Düngepotenzial der Bohnen profitieren. Denn gerade beim Maisanbau ist das Risiko sehr groß, dass Stickstoff ausgewaschen wird, der dann den Pflanzen fehlt und das Grundwasser belastet.

Vorteile des Mais-Bohnen-Anbaus untersuchen

Die ökologischen Vorteile des kombinierten Anbaus von Mais und Bohnen werden nun in einem Projekt an der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen (HfWU) genauer untersucht. Das Team will ergründen, inwiefern das Potenzial dieser Form des Mischanbaus tatsächlich wirkt. Das ursprünglich aus Südafrika stammende Anbausystem verspricht nicht nur Einsparungen beim Dünger, sondern auch bei der Bodenerosion und dem bereits genannten Nitrateintrag ins Grundwasser. Außerdem bietet es bodenbrütenden Vögel mehr Schutz und Insekten mehr Nahrung als ein reines Maisfeld.

Stickstoffversorgung und -teilung im Blick

In Düngungsversuchen wollen die Forscher der HFWU überprüfen, ob beim Mischanbau tatsächlich auf mineralischen Stickstoff-Dünger verzichtet werden kann. Die Anbaufläche soll dafür in Bereiche mit geringer und mit guter Stickstoff-Versorgung unterteilt werden. Sie wollen wissen, ob die Bohnen auf den gering versorgten Flächen tatsächlich ihr Talent zur Stickstoff-Fixierung aus der Luft nutzen und dem Mais den Nährstoff aus Bodenvorrat und organischer Düngung überlassen. Denn auch ein unerwünschtes Verhalten wäre denkbar: Die Bohnen könnten auf gut gedüngten Flächen auf die Luftstickstoff-Fixierung ganz verzichten. Sollte die Bohnen den Mais jedoch tatsächlich mitversorgen, könnten sich Landwirte auf Leguminosen als natürliche Düngehelfer verlassen und auf die Zugabe mineralischer Stickstoffdünger verzichten.

Mehr Schutz und Nahrung für Vögel und Insekten

Darüber hinaus hinterfragen die Forscher, ob der Mais-Bohnen-Mischanbau auch die Biodiversität erhöhen kann, indem mehr Insekten und brütende Vögel angelockt werden, da sie hier mehr Nahrung und Schutz finden. Das Projekt „Ökologische und ökonomische Bewertung des Gemengeanbaus von Mais mit Stangenbohnen unter besonderer Berücksichtigung der Auswirkungen auf Stickstoffbilanz und Biodiversität“ wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.

Moore stehen in dem Ruf, Methan abzusondern und so das Klima zu erwärmen. Gebildet wird das Methan vor allem durch eine besonders alte Gruppe von Mikroorganismen, den Archaeen. Schon vor acht Jahren berichteten niederländische Forscher allerdings, dass die Moore wohl weniger zum Klimawandel beitragen, als bislang befürchtet: Bestimmte Bakterien verwerten das Methan direkt wieder und verarbeiten es zu Stoffwechselprodukten, die dann von Moosen aufgenommen und in ihre Biomasse eingebaut werden. Jetzt haben Wissenschaftler der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig und der Universität Wien eine weitere Bakterienart entdeckt, die die Methanemissionen der Moore verringert.

Wettstreit um Nährstoffe

Die seltene Bakterienart Candidatus Desulfosporosinus infrequens setzt Sulfat zu Sulfid um, um so Energie zu gewinnen. Dabei konkurriert sie mit den Methan bildenden Archaeen um die gleichen Nährstoffe. Auf diese Weise verringern die Bakterien die Aktivität und Fortpflanzung der Archaeen, die sonst noch mehr Methan produzieren würden.

Deutliche Wirkung trotz geringer Anzahl

Im Fachjournal „mBio“ berichten die Mikrobiologen von weiteren Untersuchungen des bakteriellen Genoms und Transkriptoms. Darüber hinaus konnten sie demonstrieren, dass die seltenen Bakterien trotz ihrer geringen Anzahl tatsächlich die Methanbildung in Mooren beschränken. Auch dafür, dass die Bakterien so selten bleiben, fanden die Forscher eine mögliche Erklärung: Um mit den sauren pH-Bedingungen im Moor zurecht zu kommen, müssen die Mikroorganismen viel Energie für ihren eigenen Erhalt aufwenden und können weniger Energie ins Wachstum investieren. In 50 Beobachtungstagen maßen die Mikrobiologen praktisch keine Zunahme der Zelldichte. Auch seltene Bakterienarten mit Null-Wachstum können demnach wichtige ökologische Effekte haben, wenn sie, wie in diesem Fall, einen sehr aktiven Stoffwechsel besitzen, so das Fazit der Studie.

Bogs have a reputation for emitting methane and thus warming the climate. Methane is mainly formed by a particularly old group of microorganisms, the archaea. Eight years ago, however, Dutch researchers reported that the moors contribute less to climate change than previously feared: Certain bacteria directly recycle methane and process it into metabolic products, which mosses then absorb and incorporate into their biomass. Scientists from the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures in Braunschweig and the University of Vienna have now discovered another bacterial species that reduces methane emissions from moors.

Competition for nutrients

The rare bacterial species Candidatus Desulfosporosinus infrequens converts sulfate to sulfide in order to generate energy. It competes with the methane-forming archaea for the same nutrients. In this way, the bacteria reduce the activity and reproduction of the archaea, which would otherwise produce even more methane.

Clear effect despite small number

In the scientific journal "mBio" the microbiologists report on further investigations of the bacterial genome and transcriptome. In addition, they were able to demonstrate that the rare bacteria, despite their small number, actually restrict methane formation in bogs. The researchers also found a possible explanation for the fact that the bacteria remain so rare: In order to cope with the acid pH conditions in moors, the microorganisms have to expend a lot of energy on their own maintenance and can invest less energy in growth. In 50 days of observation, the microbiologists measured practically no increase in cell density. According to the study, even rare bacterial species with zero growth can have important ecological effects if, as in this case, they have a very active metabolism.

bl/um

Hühnereier, ob als Frühstücksei oder Backzutat, sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Neben der Lebensmittelindustrie werden Eier auch zuhauf in der Kosmetik- und Pharmabranche eingesetzt. Die Unmengen an Schalen, die dabei anfallen, wurden bisher jedoch kaum beachtet und landeten meist im Biomüll. Doch gerade die weiß- oder bräunlichen Schalen bestehen aus einem Material, das großes Potenzial für neue nachhaltige Energiespeicher birgt. Das belegt die Studie eines internationalen Forscherteams, an der Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) beteiligt waren.

Naturstoff als elektrochemische Speicher

Eierschalen bestehen aus einem wichtigen Verbundwerkstoff: aus porösem Calciumcarbonat (CaCO₃) sowie einer proteinreichen Fasermembran. Die Forscher fanden heraus, dass sich dieses Material hervorragend zum Speichern von Energie eignet. „Es gibt überraschenderweise immer wieder neue Beispiele, in denen Naturstoffe gute bis sehr gute Voraussetzungen mitbringen, um daraus Materialien für elektrochemische Speicher herzustellen“, sagt Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm, einer Einrichtung unter Trägerschaft des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Kalziumcarbonat als Lithiumspeicher

Der Chemiker hatte gemeinsam mit australischen Wissenschaftlern herausgefunden, dass Hühnereierschalen vielversprechende elektrochemische Eigenschaften besitzen, die auf Grund ihres hohen Anteils an Calciumcarbonat sehr gut Lithium speichern können. Wie die Forscher im Fachjournal „Dalton Transactions“ berichten, nutzten sie Eierschalenpulver erstmals als leitfähiges Material für eine Elektrode. Dafür verwendeten sie sowohl die verkalkte Schale als auch die inneren und äußeren Schalenmembranen.

Speicherkapazität bei 92%

Nach dem Waschen und Trocknen wurden die zerkleinerten Eierschalen pulverisiert. Dieses Pulver wurde schließlich als Elektrode gegen eine metallische Lithium-Anode in einem nichtwässrigen Elektrolyten verwendet. Der Studie zufolge betrug die Speicherkapazität der Testzelle aus Eierschalen bei über 1.000 Lade- und Entladezyklen dauerhafte 92 Prozent. Nun wollen die Wissenschaftler ihre Forschung fortsetzen, um die Leitfähigkeit des Material und damit das Einsatzspektrum des neuen, nachhaltigen Energiespeichers zu verbessern.

Whether as breakfast eggs or baking ingredients, chicken eggs have become an integral part of everyday life. In addition to the food industry, eggs are also frequently used in the cosmetics and pharmaceutical industries. However, the vast quantities of shells that accumulate as a result have so far hardly been noticed and have mostly ended up in organic waste. But the white or brownish shells are made of a material with great potential for new sustainable energy storage. This has now been confirmed by a study carried out by an international team of researchers involving scientists from the Helmholtz Institute Ulm (HIU).

Natural substance as electrochemical storage medium

Egg shells consist of an important composite material: porous calcium carbonate (CaCO3) and a protein-rich fibre membrane. The researchers found out that this material is excellently suited for storing energy. "Surprisingly, there are always new examples in which natural substances have good to very good properties for the production of materials for electrochemical storage," said Maximilian Fichtner from the Helmholtz Institute Ulm, an institution under the auspices of the Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Calcium carbonate as a lithium storage medium

Together with Australian scientists, the chemist had discovered that chicken egg shells have promising electrochemical properties that are very good at storing lithium due to their high calcium carbonate content. As the researchers reported in the scientific journal "Dalton Transactions", they were the first to use eggshell powder as a conductive material for an electrode. They made use of both the calcified shell and the inner and outer shell membranes.

Storage capacity at 92 %

After washing and drying, the crushed egg shells were powdered. This powder was then used as an electrode against a metallic lithium anode in a non-aqueous electrolyte. According to the study, the storage capacity of the egg-shell test cell was 92 percent for over 1,000 charging and discharging cycles. Now the scientists want to continue their research in order to improve the conductivity of the material and thus the application spectrum of the new, sustainable energy storage device.

bb/um

Land ist eine knappe und teure Ressource. Ganz gleich, ob in der Stadt oder auf dem Land: Bei der Flächennutzung gehen die Interessen oft weit auseinander und sorgen für Konflikte zwischen Vertretern von Industrie, Landwirtschaft und Umweltverbänden. In gleich mehreren Projekten haben Nachwuchsforscher in enger Zusammenarbeit mit Akteuren aus der Praxis seit 2014 in sogenannten Innovationsgruppen daher gemeinsam nach zukunftsweisenden und praktikablen Lösungen gesucht, um die Landnutzung nachhaltig zu gestalten. Ihre Ergebnisse und Konzepte präsentierten die einzelnen Teams Mitte Februar auf der Abschlusskonferenz in Berlin.

Die Arbeiten der insgesamt neun Nachwuchsforschergruppen wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme „Innovationsgruppen für ein Nachhaltiges Landmanagement“ gefördert und vom inter 3 Institut für Ressourcenmanagement und dem Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) wissenschaftlich begleitet. 

Lösungen für Probleme aus der Praxis

Die Innovationsgruppen entwickelten dabei jeweils Lösungen für Probleme aus der Praxis. Wie ergänzen sich Energiehölzer und Feldfrüchte auf einer Ackerfläche? Wie lassen sich Landwirtschaft und Solarenergie kombinieren oder Nachhaltigkeitsideen zu marktfähigen Produkten machen, oder wie können Stadt und Land gemeinsam Daseinsvorsorge betreiben? Auf diese und weitere Fragen liefern die entsprechenden Projekte nun Antworten.

Neue Formen der koproduktiven Landbewirtschaftung

Die Lösungen sind vielseitig: So wurde ein Daseinsvorsorgeatlas erarbeitet, der die Zusammenarbeit zwischen Stadt und Land verbessern soll oder Vorschläge, wie Agroforstsysteme, Agrophotovoltaik oder das sogenannte Regiobranding zur regionaler Wertschöpfung beitragen können. „Solche neuen Formen der koproduktiven Landbewirtschaftung helfen, die knappe Ressource Land nachhaltiger zu bewirtschaften“, sagt Jana Zscheischler vom ZALF. „Das gilt auch für Konzepte zur Lösung von Landnutzungskonflikten, die zeigen, wie die Vorstellungen verschiedener Landnutzer besser miteinander in Einklang gebracht werden können.“

Focus on the interaction between plants and microbiota

Using microbes specifically for wheat breeding

bb/um

Der Blick vom All auf die Erde hat die Menschen schon immer beeindruckt. Auch für Holger Lilienthal waren es einst die ästhetisch schönen Bilder, die den gebürtigen Göttinger auf den Weg der landwirtschaftlichen Fernerkundung führten. „Wenn man Deutschland im Satellitenbild sieht, erkennt man viele Strukturen wieder, die man in der Theorie gelernt hat. Man sieht Mittelgebirge oder wo gute Böden für die Landwirtschaft sind. Das alles auf einem Bild wiederzufinden, ist eine tolle Sache."

Satellitendaten für die Landwirtschaft nutzen

Was einst eher Astronauten und Forschern vorbehalten war, ist heute dank leistungsstarker Satelliten und Computer für jedermann und zu fast jeder Zeit mit einem Klick erlebbar. Doch Satellitenbilder sind nicht nur faszinierende Aufnahmen. Als Koordinator des Forschungszentrums für landwirtschaftliche Fernerkundung (FLF) am Braunschweiger Julius-Kühn-Institut (JKI) nutzt der promovierte Geograph Satellitendaten als Quelle, um Wachstumsmodelle für Ackerkulturen zu betreiben, Düngestrategien zu entwickeln oder gar politische Entscheidungen sichtbar zu machen und zu hinterfragen.

Wachstumsunterschiede sichtbar machen

Satelliten der Europäischen Raumfahrtorganisation (ESA), insbesondere Sentinel-1 und Sentinel-2, die im Rahmen des europäischen Raumfahrtprogramms Copernicus um unseren Planeten kreisen, liefern seit 2014 präzise Informationen zur Art der Landnutzung, Bodenbeschaffenheit, zu Pflanzenwachstum und Umweltbedingungen. In den riesigen Datenmengen schlummert ein Potenzial, das Lilienthal und seine Kollegen am FLF derzeit auswerten und für die Landwirtschaft nutzbar machen wollen. "Ich kann dem Landwirt Daten in die Hand geben, die ihm die Wachstumsunterschiede aufzeigen", erklärt Lilienthal. "Die Daten des Satelliten zeichnen die Erdoberfläche zum Zeitpunkt des Überfluges auf. Und anhand des Lichtspektrums können wir beispielsweise abschätzen, wie viel Biomasse auf dem Feld steht.“

Von den ersten digitalen Satellitenbildern bis zur effektiven Nutzung der Aufnahmen als Datenquelle für die Landwirtschaft war es ein weiter Weg. In den 1970er Jahren fehlte es schlichtweg an den technischen Möglichkeiten, die Daten überhaupt auszuwerten. Erst die Einführung von Großrechnern Anfang der 1990er Jahre machte eine digitale Verarbeitung möglich – aber mit Abstrichen: „Die Rechner waren technisch sehr beschränkt und die Bildgrößen klein. Damals haben wir die Rechner angeschmissen und sind erst einmal Kaffee trinken gegangen, und irgendwann gab es ein Ergebnis", erinnert sich Lilienthal.

Höhen und Tiefen der landwirtschaftlichen Fernerkundung

In seiner Berufslaufbahn hat Holger Lilienthal die Höhen und Tiefen der landwirtschaftlichen Fernerkundung in Deutschland miterlebt und deren Entwicklung mitgeprägt. Sein Lehrer für Erdkunde war es, der beim Abitur das Interesse des Schülers weckte und die Weichen in Richtung Geographie stellte. Dass Lilienthal seine Abiturarbeit zum Thema Landwirtschaft in Hessen schrieb, war damals eher Zufall. Doch der Blick für die Landwirtschaft war geschärft und führte den Abiturienten direkt zum Geographie-Studium an die Universität Trier.

Dort wurde der Göttinger Mitte der 1990er Jahre mit dem Thema digitale Fernerkundung vertraut gemacht. Hier war es vor allem sein Professor Joachim Hill der den angehenden Diplom-Geographen für die Fernerkundung begeisterte. „Er kam damals vom Forschungszentrum Ispra und war am Puls der Zeit. Dort wurden Sachen gemacht, die man an Universitäten bisher noch nicht kannte."

Satelliten liefern immer größere Datenmengen

Nach Studium und Zivildienst zog es Lilienthal 1999 zunächst in die Wirtschaft - zu Dornier nach Friedrichshafen, einem Unternehmen, das heute zur Airbus Group gehört: „Dort haben wir versucht, das zu machen, was ich heute noch mache - Produkte aus der Fernerkundung für die Landwirtschaft zu entwickeln. Das ist damals aber zu früh gewesen, weil es noch nicht ausreichend Satelliten gab." Heute kreisen die Satelliten alle zwei bis drei Tage über das Land und liefern Unmengen von Daten zur Analyse.

Im Jahr 2000 wurde Lilienthal von seinem heutigen Chef nach Braunschweig ans JKI geholt. An der damaligen Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft sollte Lilienthal sein Wissen beim Aufbau der Fernerkundung mit einbringen. Den Sprung in die Forschung hat er nie bereut. „In der Wirtschaft muss man Produkte liefern. In der Wissenschaft hat man den Luxus, Dinge zu durchdenken und die Freiheit, sich auch Fehlschläge zu leisten."

Natur zeigt Hightech oft Grenzen

Seit gut 25 Jahren ist Lilienthal auf dem Gebiet der Fernerkundung nun unterwegs und bestrebt, aus den Satellitenbildern das Beste für die Landwirtschaft rauszuholen. Fehlschläge gab es durchaus. Mitunter zeigte die Natur der Hightech klare Grenzen und machte durch Wolken Satellitenbilder unbrauchbar. „Wenn ich in der Landwirtschaft mit Fernerkundung arbeiten will, brauche ich eine sehr häufige Abdeckung von der gleichen Fläche. In Mitteleuropa haben wir aber das Problem, dass wir häufig Bewölkung haben.

Wolkenreiche Bilder sind bis heute ein Handikap, wie Lilienthal weiß. Während seiner Promotion 2003 tüftelte er an einem analogen Kamerasystem, das wolkenfreie Aufnahmen von Äckern liefert. „In einer Machbarkeitsstudie haben wir gezeigt, das es geht. Die Idee war, ein solches Kamerasystem auf Windrädern zu installieren. Doch die Systeme waren damals einfach zu teuer. Heute bekommt man die Sensoren für einen Apfel und ein Ei." Die rasante Entwicklung der Technik hat in der Vergangenheit so manche Innovationen des Wissenschaftlers überholt.

Doch solche Fehlschläge sind schnell vergessen, wenn Holger Lilienthal in die Tasten haut. Bis heute sind Klavier oder Synthesizer ein willkommener Ausgleich zu der anspruchsvollen Arbeit des Forschers: „Man setzt sich ans Instrument und der Kopf ist frei und oft ergibt sich hinterher eine Lösung."

Auswirkungen von Gesetzen für die Politik sichtbar machen

Als Koordinator des 2017 gegründeten Forschungszentrums für landwirtschaftliche Fernerkundung will Lilienthal die riesigen Datenmengen der Erdbeobachtungssatelliten aber nicht nur für die Landwirtschaft besser nutzbar machen. Er will auch der Politik aufzeigen, welche Auswirkungen neue Regeln oder Gesetze wie das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) auf die Landwirtschaft haben. Inwiefern wurden durch das Gesetz Anbaupraxis oder Artenvielfalt beeinflusst? Wie hat sich die Flächennutzung verändert? Wo wurde die kostbare Ressource Boden zubetoniert oder inwiefern haben sich die Aussaattermine der Landwirte aufgrund des Klimawandels schon verändert?

Zustand des Bodens im Blick

Auf all diese Fragen hofft Holger Lilienthal mithilfe präziser Daten und Modelle zukünftig Antworten zu finden. Dabei setzt er auch auf künstliche Intelligenz, um das Potenzial voll ausschöpfen zu können. Inwiefern Algorithmen helfen können, die gewünschten Daten aus der Menge sinnvoll zu extrahieren, wird die Zukunft zeigen. Derzeit sind Lilienthal und sein Team dabei, einen Nachhaltigkeitsindikator für den Boden zu entwickeln. „Wir wollen eine Methode etablieren, mit der wir jedes Jahr über den Zustand des Bodens Aussagen treffen können".

Autorin: Beatrix Boldt

Der WissenschaftsCampus Halle (WCH) ist eine Initiative der Leibniz-Gemeinschaft mit Fokus auf die pflanzenbasierte Bioökonomie. Derzeit werden acht Verbundprojekte und zwei Nachwuchsforschergruppen von dem Hallenser Bündnis finanziert. Nach 2011 und 2016 fiel nun der Startschuss für die dritte Förderrunde. Insgesamt 1,2 Mio. Euro stehen bereit und sollen in fünf weitere Forschungsvorhaben zur Bioökonomie fließen.

Mit Pilzen gegen Unkräuter

Drei der fünf Förderprojekte stehen bereits fest: Mit „MAGIC-RESIST“ wird die Forschung zum Schutz von Pflanzen gegen drei bestimmte pathogene Pilze unterstützt. Automatisierte optische Methoden der Fernaufklärung sollen helfen, einen Befall zu erkennen, bevor er für das menschliche Auge sichtbar wird. Am Ende soll ein Paradigmenwechsel in der Weizenzüchtung stehen.

Das zweite Projekt ist „WOLF“ (weed control by biological compounds identified by necrotizing plant pathogenic funghi). Auch hierbei geht es um pathogene Pilze, die Pflanzen schädigen – was in diesem Fall jedoch erwünscht ist. Ein besseres Verständnis dieser Mikroorganismen soll dazu beitragen, aus ihnen ein biokompatibles Unkrautbekämpfungsmittel zu entwickelt. Mittelfristig könnte das den Bedarf an chemischen Herbiziden wie Glyphosat verringern.

Getreide mit hochwertigen Proteinen

Zur Förderung ausgewählt wurde auch das Projekt „INDUCEPROT – Induced accumulation of recombinant proteins in plants". Hier wollen Forscher Getreide mit hochwertigen Proteinen entwickeln. Das Vorhaben wird offiziell im Mai bei der 8. International Bioeconomy Conference in Halle/Saale vorgestellt.

bl/bb

Mit 100 Mio. Euro hat der Spezialchemiekonzern Evonik 2012 das Geschäft mit dem Risikokapital gestartet und seinen ersten Wagniskapital-Fonds aufgelegt. So will sich das Essener Unternehmen den Zugang zu zukunftsweisenden Technologien und innovativen Geschäftsmodellen sichern. Insgesamt 25 Beteiligungen an Start-ups im Bereich Gesundheit, neue Materialien, Tierernährung und Spezialadditive gingen aus dem ersten Fonds hervor. Bis zu 5 Mio. Euro standen den Gründern für die Verwirklichung ihrer Ideen und ihren erfolgreichen Markteintritt zur Verfügung. Im Portfolio von Evonik ist auch die Düsseldorfer Numaferm. Das Start-up hat ein biotechnologisches Verfahren entwickelt, mit dem Peptide kostengünstig und in großen Mengen für einen breiten industriellen Einsatz hergestellt werden können.

Evonik als weltweit führender Chemie-Investor

Nun hat Evonik einen zweiten Wagniskapitalfonds in Höhe von 150 Mio. Euro aufgelegt und damit das Risikokapital mehr als verdoppelt. „Die Erhöhung des Fondsvolumens auf 250 Mio. Euro unterstreicht unsere Ambition, Evonik Venture Capital als einen der weltweit führenden Investoren im Bereich der Spezialchemie zu etablieren“, so Bernhard Mohr, Geschäftsführer der Evonik Venture Capital GmbH.

Einstieg in marktreife Innovationen

Mit dem neuen Fonds will Evonik verstärkt in Firmen einsteigen, deren Innovationen bereits marktreif sind. Dafür wurde der Höchstbetrag zur Unterstützung der Gründer auf 15 Mio. Euro je Unternehmen angehoben. Evonik zufolge liegt der Fokus diesmal verstärkt auf Gründungen, die die digitale Transformation von Evonik unterstützen, sowie Minderheitsbeteiligungen, die sich später als mögliche attraktive Übernahmeziele für den Chemiekonzern erweisen.

„Unsere Venture-Capital-Einheit ist unsere Verbindung zu den Zukunftstechnologien und dem unternehmerischen Denken und Handeln von morgen“, so Harald Schwager, stellvertretender Vorstandsvorsitzender von Evonik und zuständig für Innovation. Die Start-ups sollen dabei nicht nur mit Geld unterstützt werden, sondern auch von der Erfahrung und dem Netzwerk des Spezialchemiekonzerns profitieren. Seit mehreren Jahren unterstützen die Essener beispielsweise das amerikanische Start-up Structured Polymers, das auf Kunststoffpulver für den technischen Druck spezialisiert ist. Anfang dieses Jahres hat Evonik den amerikanischen 3D-Druck-Spezialisten übernommen.

hm/bb

The specialty chemicals group Evonik started its venture capital business in 2012 with €100 million and launched its first venture capital fund. In this way, the Essen-based company aims to secure access to forward-looking technologies and innovative business models. A total of 25 investments in start-ups in the fields of health care, new materials, animal nutrition and special additives were created from the first fund. Up to 5 million euros were available to the founders for the realisation of their ideas and their successful market entry. Evonik's portfolio also includes Numaferm in Düsseldorf. The start-up company has developed a biotechnological process with which peptides can be produced cost-effectively and in large quantities for a broad range of industrial applications.

Evonik as the world's leading chemical investor

Evonik has now launched a second venture capital fund worth €150 million, more than doubling its venture capital. “The extension of the fund volume to €250 million manifests our ambition to establish Evonik Venture Capital as one of the global leading investors in the specialty chemicals space”, says Bernhard Mohr, Managing Director of Evonik Venture Capital GmbH.

Entry into market-ready innovations

With the new fund, Evonik intends to invest more in companies whose innovations are already ready for the market. In return, the maximum amount to support the founders has been raised to €15 million per company. According to Evonik, this time the focus will increasingly be on start-ups that support Evonik's digital transformation and on minority shareholdings that could later prove to be attractive takeover targets for the chemicals group.

“Our venture capital arm is a vital link to tomorrow’s technologies and way of doing business,” says Harald Schwager, Vice Chairman of the Executive Board of Evonik and responsible for Innovation. The start-ups will not only receive financial support, but will also benefit from the specialty chemicals group's experience and network. For several years, for example, the Essen-based company has been supporting the American start-up Structured Polymers, which specializes in plastic powders for technical printing. At the beginning of this year, Evonik took over the American 3D printing specialist.

hm/bb/um

Die Plastikberge aus alten Verpackungen sollen kleiner werden, darüber herrscht bei Verbrauchern wie Unternehmen Konsens. Doch Kunststoffverpackungen bieten neben dem Produktschutz auch weitere Vorteile wie ein geringes Gewicht. Deshalb ist das Ziel der meisten Hersteller nicht etwa der Verzicht auf Kunststoffe, sondern ein cleveres Verpackungsdesign, das eine möglichst vollständige Wiederverwertung ermöglicht.

Vollständig wiederverwertbar bis 2025

Auch die Henkel AG & Co. KGaA verfolgt diesen Ansatz: Bis 2025 sollen die Verpackungen des Unternehmens vollständig wiederverwertbar, wiederverwendbar oder kompostierbar sein. Außerdem soll bis dahin der Anteil des Rezyklats in Kunststoffverpackungen auf 35% ansteigen. Henkel hat dazu eine Software entwickelt, mit der Verpackungsdesigner schnell und einfach untersuchen können, wie gut eine Verpackung für eine Kreislaufführung geeignet ist oder woran es noch hapert.

Die Software berücksichtigt alle Bestandteile wie Grundmaterial, Verschlusssystem oder Etikett. Ein Ampelsystem zeigt an, wie gut die jeweiligen Stoffe beim Recyclingprozess aufgetrennt werden können. Außerdem errechnet das Programm, zu welchem Prozentsatz die Verpackung insgesamt recyclingfähig ist.

Bewertung: sehr gut

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT haben die Qualität der Ergebnisse dieser Software nun kritisch geprüft und für gut befunden. Dabei verglichen sie die Einschätzungen des Programms mit nationalen und internationalen Standards. „Wir haben uns in die finale Entwicklung eingebracht und können bestätigen, dass mit dem Tool die Recyclingfähigkeit von Produktverpackungen sehr gut bewertet werden kann“, resümiert Markus Hiebel, Abteilungsleiter für Nachhaltigkeits- und Ressourcenmanagement bei Fraunhofer UMSICHT.

Angebot an andere Unternehmen

Thorsten Leopold, Leiter der Internationalen Verpackungsentwicklung Home Care bei Henkel, erklärte: „Wir freuen uns, dass unser Tool auch der kritischen Prüfung der Wissenschaftler standgehalten hat. Es wird uns dabei unterstützen, weitere Fortschritte bei der Recyclingfähigkeit unseres Verpackungsportfolios zu erzielen und somit unsere ambitionierten Ziele für 2025 zu erreichen.“ Henkel bietet zudem an, das Software-Tool auf Anfrage auch anderen Unternehmen zur Verfügung zu stellen. Denn eine Kreislaufwirtschaft bei Verpackungsmaterialien kann nur gelingen, wenn alle Beteiligten industrieübergreifend zusammenarbeiten.