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Dieser Frage ging ein Team des Berliner Forschungs- und Beratungsinstituts adelphi und der Deutschen Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit (GIZ) nach. In ihrer Ende März veröffentlichten Studie „Circular Economy in the Textile Sector“ wurden die Optionen zur Etablierung von geschlossenen Faserkreisläufen in der Bekleidungs- und Modebranche untersucht. Die Autoren analysierten wie die Prozessstufen der Textilproduktion und -verarbeitung von einem linearen Prozess in eine Kreislaufwirtschaft umgewandelt werden können. Außerdem werden die größten Treiber und Hemmnisse analysiert und ausgewählte Technologien zur Wiederverwertung bewertet.

Für die Studie wurden mehr als 20 Expertinnen und Experten von den Autoren interviewt, außerdem die Ergebnisse eines internationalen Fachsymposiums, welches während des Cradle to Cradle (C2C) Kongress 2018 stattfand, ausgewertet. Beauftragt wurde die Studie von der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und durch das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) finanziert.

This question was investigated by a team from the Berlin research and consulting institute adelphi and the German Society for International Cooperation (GIZ). In their study "Circular Economy in the Textile Sector", published at the end of March, they examined the options for establishing closed fibre cycles in the clothing and fashion industry. The authors analyzed how the process stages of textile production and processing can be transformed from a linear process into a closed loop economy. In addition, they identified the main drivers and obstacles and evaluated selected technologies for recycling.

For the study, more than 20 experts were interviewed by the authors, who also evaluated the results of an international symposium held during the Cradle to Cradle (C2C) Congress 2018. The study was commissioned by the German Society for International Cooperation (GIZ) and financed by the German Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (BMZ).

Weg vom erdölbasierten Wirtschaften, hin zu einer nachhaltigen Nutzung nachwachsender Rohstoffe: dafür steht die Bioökonomie. Mit der Nationalen Bioökonomiestrategie hat die Bundesregierung im Januar 2020 die Leitlinien und Ziele ihrer Bioökonomie-Politik festgelegt und Maßnahmen für deren Umsetzung benannt. Die Öffentlichkeit von dem Potenzial zu überzeugen, ist Anliegen des vom Bundesforschungsministeriums initiierten Wissenschaftsjahres, dass noch bis Ende 2021 die Bioökonomie ins Rampenlicht stellt. Im Zukunftsgespräch Bioökonomie der Universität Hohenheim in Stuttgart zogen Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik nun eine erste Bilanz. Im Fokus der virtuellen Debatte am 15. Dezember stand die Frage, wie die Transformation des Wirtschaftssystems gelingen kann.

Bioökonomie als Transformationstreiber

Die Diskussion machte eines deutlich: Die Bioökonomie ist ein Transformationstreiber. Sie ist aber nicht per se nachhaltig. „Es reicht nicht aus, etwas Altes durch was Neues zu ersetzen. Transformation bedeutet, grundlegende Muster zu verändern wie etwa das Konsumverhalten“, sagte Andreas Pyka vom Fachbereich Innovationsökonomik der Universität Hohenheim. Einig waren sich die Experten, dass solch grundlegende Veränderungen nur erreicht werden können, wenn die Gesellschaft in den Diskurs mit einbezogen wird.

Sozial-ökonomische Effekte beachten

Franziska Schünemann vom Fachbereich Bioökonomie betonte die sozial-ökologischen Effekte des bioökonomischen Wandels. Die Forscherin verwies auf die zunehmende stoffliche und energetische Nutzung von Reststoffen aus der Land- und Forstwirtschaft. „Die hohe Nachfrage nach Biomasse kann auch negative Effekte für den Boden haben“, sagte Schünemann. Ralf Vögele, Dekan der Fakultät Agrarwissenschaften, unterstrich: „Die Landwirtschaft ist der Boden der Bioökonomie. Wir müssen also auf den Boden achten“.

Wissenschaft verständlich machen

Ein nachhaltiges Handeln setzt Wissen voraus. Einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Bioökonomie kann hier die Wissenschaft leisten – darin waren sich die Experten einig. „Wir müssen Wissen so zu vermitteln, dass es von Politik und Gesellschaft gleichermaßen verstanden wird und umgesetzt werden kann“, sagte Iris Lewandowski. Fakt ist: Die Gesellschaft bestimmt mit ihrem Konsumverhalten, ob der Wandel erfolgreich ist. Tatsache ist aber auch: Vielen ist der Begriff Bioökonomie bis heute unbekannt, wie Pyka betont.

Bioökonomie als gesamtgesellschaftlichen Prozess betrachten

Agrarwissenschaftlerin Iris Lewandowski ist überzeugt, dass die Transformation des Wirtschaftssystems nur gelingen kann, „wenn die Bioökonomie als gesamtgesellschaftlicher Prozess verstanden wird und alle Akteure zusammenarbeiten“. „Wir brauchen Experten mit dem Geist von Systemveränderern“, sagte die Forscherin, die seit Dezember Mitglied des neugegründeten Bioökonomierates ist, der Bundesregierung zu Fragen der Bioökonomie berät. Das Etablieren neuer Technologien erfordere auch, dass die Politik rechtliche Rahmenbedingungen schaffe, so Lewandowski. Damit sich Innovationen der Bioökonomie auf dem Markt durchsetzen, sollten der Forscherin zufolge Ökosystemleistungen einen monetären Wert erhalten.

Bioökonomie muss mit der Kreislaufwirtschaft zusammengehen

Große Unternehmen wie der Outdoor-Hersteller VAUDE beweisen, dass sich nachhaltiges Wirtschaften durchaus lohnt. Das Unternehmen setzt bei der Herstellung der Textilien seit langem auf biobasierte Materialen, Reststoffnutzung sowie Transparenz bei den Lieferketten. Eine Transformation bedeute mehr als nur biobasierte Materialien und Recycling, sagte der Innovationsmanager von VAUDE, René Bethmann. „Wichtig ist, ob die Bioökonomie mit der Kreislaufwirtschaft zusammengeht.“

Start-ups als Katalysator des Wandels stärker fördern

Auf die Rolle von Unternehmen und Gründern bei der Transformation verwies Andreas Kuckertz im Gespräch. Der Experte für Unternehmensgründungen an der Uni Hohenheim, sieht hier vor allem Start-ups als „Katalysatoren“. Sie seien nicht in Altlasten gefangen wie große Unternehmen, die mit dem Wandel oft Schwierigkeiten hätten. „Start-ups müssen daher noch stärker unterstützt werden“, fordert der Experte. Die Auflage des „European Circular Bioeconomy Fund“ (ECBF) ist für Kuckertz ein Bekenntnis zur Umsetzung bioökonomischer Ziele. Mit dem ECBF wurde im Oktober dieses Jahres der erste Venture-Fonds aufgelegt, der sich ausschließlich der Bioökonomie in Europa widmet.

Menschen bei der Transformation mitnehmen

Wie weit das Bewusstsein für ein nachhaltiges Wirtschaften die breite Öffentlichkeit erfasst hat, zeigt sich nicht zuletzt in den Städten und Gemeinden vor Ort. Alexander Schweizer, Bürgermeister von Eningen unter Achalm, berichtete von Klimamaßnahmen die vor Ort initiiert worden, wie Photovoltaiktechniken sowie Anlagen, die aus Abwasser oder Holzschnitzel Wärme erzeugen. Doch „der Mut zur Veränderung ist noch nicht überall gegeben“, betonte Schweizer. Auch der Politiker plädierte dafür, die „Menschen mitzunehmen“, damit die Transformation gelingt.

158.000 Quadratkilometer tropischer Regenwald werden jedes Jahr zerstört - auch weil Möbel aus Tropenholz hierzulande äußerst begehrt sind. Damit geht jedoch wertvoller Lebensraum für Tier- und Pflanzenwelt verloren und das klimaschädliche CO₂ wird freigesetzt. Mit Resysta hat das gleichnamige Unternehmen aus dem bayerischen Taufkirchen eine Holzalternative entwickelt, für die kein Baum gefällt werden muss.

Holzoptik aus Reststoffen

Bei dem Material handelt es sich um ein Naturfasercompound, das in Optik und Haptik sehr stark tropischen Hölzern gleicht, aber vorwiegend aus landwirtschaftlichen Reststoffen hergestellt wird. Resysta besteht zu 60% aus Reishülsen, zu rund 22% aus Steinsalz und zu etwa 18% aus Mineralöl. Darüber hinaus ist die nachhaltige Holzalternative sogar noch langlebiger als Tropenholz und muss zudem nicht extra behandelt werden.

Hundertprozentig recycelbar

Mithilfe einer speziellen Technologie werden hier Reishülsen mit dem Polymer verbunden und sorgen so für die extreme Widerstandfähigkeit des Naturfasercompounds. Die Produkte sind dadurch gegen jede Art von Feuchtigkeit resistent - sogar gegen Chlor- und Salzwasser. Auch Hitze kann die Qualität nicht beeinträchtigen, so dass der Pflegeaufwand sich auf ein Minimum beschränkt. Entscheidend ist jedoch: das Material ist zu 100% recycelbar.

Marktreife

Zahlreiche Produkte wie Gartenmöbel, Terrassendielen oder Fenster werden bereits aus den Reishülsen-Hölzern hergestellt.

Der Welthunger-Index 2020 zeigt eindrücklich, dass die Hungersituation in vielen Staaten noch immer dringend Aufmerksamkeit benötigt.

37 Länder werden auf Grundlage ihrer jüngsten Entwicklungen bis 2030 voraussichtlich nicht einmal niedrige Hungerwerte erreichen. Ende 2019 litten fast 690 Millionen Menschen unter chronischem Hunger, weitere 135 Millionen Menschen waren von einer akuten Ernährungskrise betroffen. Im Krisenjahr 2020 hat sich die Situation noch verschlimmert.

Die weltweite Corona-Pandemie, eine verheerende Heuschreckenplage in Teilen Ostafrikas und Südasiens sowie der wirtschaftliche Abschwung, der jeden Winkel der Welt betrifft - die verheerenden Auswirkungen all dieser Krisen führen zu einer schnellen Eskalation der Nahrungsmittel- und Ernährungsunsicherheit für Millionen von Menschen – vor allem aber für diejenigen, die ohnehin schon am gefährdetsten sind.

Prognosen zufolge könnte der pandemiebedingte Wirtschaftseinbruch allein in 2020 bei bis zu 80 Millionen Menschen zusätzlich zu Unterernährung führen. Die Zahl der Kinder, die an Auszehrung leiden, könnte um 6,7 Millionen anwachsen. Jeder Prozentpunkt, um den das globale Bruttoinlandsprodukt sinkt, kann für weitere 700.000 Kinder Wachstumsverzögerung zur Folge haben. Es könnte zu 130.000 zusätzlichen Todesfällen bei Kindern kommen.

Die Corona-Pandemie hat viele Schwachstellen der derzeitigen globalen Ernährungssysteme offengelegt. Sie sind weder krisenfest noch gerecht oder nachhaltig. Unser Handeln wirkt sich zunehmend negativ auf unseren Planeten aus – etwa durch Bodendegradation, Treibhausgasemissionen und Biodiversitätsverlust – und unsere Ernährungssysteme sind Teil des Problems. Vielen ländlichen Gemeinschaften, indigenen Völkern, Frauen und Randgruppen fehlt es an sicherem Zugang zu Land und landwirtschaftlicher Bildung. Und mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung ist im Krisenfall nicht sozial abgesichert.

Der Welthunger-Index (WHI) misst und vergleicht jährlich die Ausprägung von Hunger und Unterernährung in der Welt, verschiedenen Regionen und einzelnen Ländern. Er soll zu einer stärkeren Wahrnehmung und einem besseren Verständnis des Kampfes gegen den Hunger führen und lenkt die Aufmerksamkeit auf jene Weltregionen, in denen zusätzliche Ressourcen am dringendsten benötigt werden, um den Hunger zu beenden.

Der Fokus des WHI 2020 liegt zudem auf dem Potential integrierter Gesundheits- und Ernährungssysteme. Sie sind entscheidend, um das zweite der 17 UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung: "Zero Hunger by 2030" zu erreichen.

Der Bericht wird gemeinsam von der Welthungerhilfe und ihrem Alliance2015-Partner Concern Worldwide herausgegeben.

The Global Hunger Index 2020 clearly shows that the hunger situation in many countries still requires urgent attention.

On the basis of their latest developments, 37 countries are unlikely to reach even low levels of hunger by 2030. At the end of 2019, almost 690 million people were suffering from chronic hunger, and another 135 million people were affected by an acute food crisis. In the crisis year 2020 the situation has worsened.

The global corona pandemic, a devastating plague of locusts in parts of East Africa and South Asia and the economic downturn worldwide - the devastating effects of all these crises are leading to a rapid escalation of food and nutritional insecurity for millions of people - but especially for those who are already most vulnerable.

According to forecasts, the pandemic-related economic slump could lead to additional malnutrition for up to 80 million people in 2020 alone. The number of children suffering from depletion could increase by 6.7 million. Every percentage point by which the global gross domestic product falls could delay growth for an additional 700,000 children. There could be 130,000 additional child deaths.

The corona pandemic has exposed many weaknesses in the current global food systems. They are neither crisis-proof nor fair or sustainable. Our actions are having an increasingly negative impact on our planet - for example through soil degradation, greenhouse gas emissions and biodiversity loss - and our food systems are part of the problem. Many rural communities, indigenous peoples, women and marginalized groups lack secure access to land and agricultural education. And more than half of the world's population lacks social security in the event of a crisis.

The Global Hunger Index (WHI) annually measures and compares the degree of hunger and malnutrition in the world, different regions and individual countries. It aims to increase awareness and understanding of the fight against hunger and draws attention to those regions of the world where additional resources are most urgently needed to end hunger.

WHI 2020 also focuses on the potential of integrated health and nutrition systems. These are crucial to achieving the second of the 17 UN goals for sustainable development: "Zero Hunger by 2030".

The report is published jointly by Welthungerhilfe and its Alliance2015 partner Concern Worldwide.

Etwa 75 Millionen Menschen in Europa ernähren sich vegetarisch oder vegan, noch weit mehr reduzieren als Flexitarier ihren Fleischkonsum und suchen gezielt nach pflanzenbasierten Alternativen. Doch über diese Gruppe von Konsumenten ist wenig bekannt, ebenso über ihren Informationsbedarf zu pflanzenbasierten Lebensmitteln. Ein von der Universität Hohenheim koordiniertes Kommunikationsprojekt will diese Lücke schließen. Eine Publikation dazu gibt es noch nicht, doch erste Ergebnisse liegen bereits vor und sollem demnächst auch als Whitepaper einsehbar sein.

Fokus auf sechs EU-Länder

Das EU-finanzierte Projekt „The V-Place - Enabling consumer choice in Vegan or Vegetarian food products“ untersucht in einer zweistufigen Verbraucherstudie die entscheidenden Faktoren für die Kaufentscheidung bei pflanzenbasierten Lebensmitteln und ermittelt den Informationsbedarf der Verbraucher in Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Polen und Spanien. „Dabei sind mit ‚pflanzenbasiert‘ alle Produkte gemeint, die rein pflanzlichen Ursprungs sind, jedoch tierischen Lebensmitteln, wie beispielsweise Fleisch, Milch, Eier oder anderen Produkten, in Textur, Geschmack oder Aussehen ähneln und diese ersetzen sollen“, erläutert Beate Gebhardt von der Universität Hohenheim, Studienleiterin der qualitativen Teilstudie.

Viele unterschiedliche Motive

Heraus kam bei der Befragung von rund 70 Personen – Verbrauchern und Experten aus Industrie, Wissenschaft und Forschung – viel Unklarheit. Vegane oder vegetarische Produkte sind in den betrachteten Ländern ebenso wenig einheitlich definiert wie der Begriff Flexitarier. „Je nach Definition, Marktforschungsinstitut und Untersuchungsmethode liegt der Anteil der Flexitarier in Deutschland zwischen 9 und 55 Prozent“, berichtet Gebhardt. Auch die Motivationen von Menschen, die weniger oder auch kein Fleisch konsumieren möchten, sind unterschiedlich. Neben der eigenen Gesundheit und Tier-, Umwelt- oder Klimaschutz zählen beispielsweise Unverträglichkeiten oder der Wunsch abzunehmen dazu.

Wenig Auswahl, hohe Preise

Ebenfalls hat die Studie untersucht, aus welchen Gründen pflanzenbasierte Lebensmittel abgelehnt werden. Häufige Nennungen sind ein unattraktiver Geschmack, ein zu geringes oder fehlendes Angebot und hohe Preise. Insbesondere bei Fleischalternativen bemängeln Verbraucher zudem einen hohen Verarbeitungsgrad und viele Zusatzstoffe.

Hinsichtlich des zu geringen Angebots konnte die Studie aufschlüsseln, dass dies beispielsweise schmackhafte Käsealternativen betrifft, darunter auch für Käse wie Feta oder Fondue-Käse, sowie Fleisch-, Fisch- und Ei-Alternativen. Ausnahmen sind Burger-Patties, Geschnetzeltes und Wurstwaren sowie der Bereich der Milchalternativen. Die Befragten wünschen sich daher mehr Vielfalt und Produkte, die hinsichtlich Geschmack oder Textur überzeugen. Gefragt sind zudem eigenständige pflanzenbasierte Produkte, insbesondere solche, die Nachhaltigkeits- und Gesundheitsaspekte berücksichtigen.

Großer Informationsbedarf

Groß sei bei Verbrauchern der Informationsbedarf, sowohl grundlegender und glaubwürdiger Art, was allgemeine Fragen beispielsweise zu Gesundheit betrifft, als auch zu konkreten Produkteigenschaften, die oftmals nicht aus den Informationen auf der Verpackung hervorgehen. „Wir wollen der Bevölkerung in Europa diese Art der Ernährung näher bringen – und zwar mit soliden Informationen, die für alle verständlich sind“, resümiert der Leiter des Projekts, Klaus Hadwiger vom Forschungszentrum für Bioökonomie der Universität Hohenheim das weitere Ziel. „Noch immer gibt es bezüglich der pflanzenbasierten Ernährung viele Missverständnisse. Das wollen wir ändern.“

About 75 million people in Europe follow a vegetarian or vegan diet, and, as flexitarians, even more reduce their meat consumption and are specifically looking for plant-based alternatives. However, little is known about this group of consumers, nor about their need for information on plant-based foods. A communication project coordinated by the University of Stuttgart wants to close this gap. There is no publication on the subject yet, but first results are already available and should soon be available as a white paper.

Focus on six EU countries

The EU-funded project "The V-Place - Enabling consumer choice in Vegan or Vegetarian food products" is a two-stage consumer study that examines the key factors influencing the choice of plant-based foods and identifies the information needs of consumers in Denmark, France, Germany, Italy, Poland and Spain. "Plant-based" refers to all products that are of purely plant origin but which resemble and are intended to replace animal foods such as meat, milk, eggs or other products in texture, taste or appearance," explains Beate Gebhardt from the University of Hohenheim, who is in charge of the qualitative sub-study.

Many different motives

A survey of about 70 people - consumers and experts from industry, science and research - revealed a great deal of uncertainty. Vegan or vegetarian products are not uniformly defined in the countries surveyed, nor is the term flexitarian. "Depending on the definition, market research institute and research method, the proportion of flexitarians in Germany is between 9 and 55 percent," reports Gebhardt. The motivations of people who want to consume less or no meat also vary. In addition to their own health, animal welfare, environmental or climate protection, incompatibilities or the desire to lose weight are among the motives.

Little choice, high prices

The study also examined the reasons for rejecting plant-based foods. Common reasons are unattractive taste, too little or no supply and high prices. Consumers also complain about the high level of processing and many additives, especially in meat alternatives.

With regard to undersupply, the study was able to show that this concerns, for example, tasty alternatives for cheese, including specific kinds such as feta or fondue, as well as meat, fish and egg alternatives. Exceptions are burger patties, sliced meat, sausages and dairy alternatives. Respondents are looking for more variety and products that are convincing in terms of taste or texture. Independent plant-based products are also in demand, especially those that take sustainability and health aspects into account.

Great need for information

Consumers have a great need for credible information on general issues such as health, as well as on specific product characteristics which are often not apparent from the information on the packaging. "We want to bring this type of nutrition closer to the population in Europe - with solid information that can be understood by everyone," is how Klaus Hadwiger from the Research Centre for Bioeconomy at the University of Hohenheim, who heads the project, sums up the further objective. "There are still many misunderstandings about plant-based nutrition. We want to change that."

Biologisierung und Digitalisierung sind bekannte Treiber für den Wandel hin zu einer biobasierten und nachhaltigen Wirtschaft. Welches Innovationspotenzial die sogenannte Bio-IT mit sich bringt, hat das Hightech-Forum nun analysiert. In dem aktuellen Impulspapier „Bio-IT-Innovationen“ raten die Experten, das Thema Bio-IT auf die politische Agenda zu setzen und in der Hightech-Strategie als Kernbestandteil umzusetzen.

Mit Bio-IT-Innovationen Nachhaltigkeitsziele umsetzen

„Mit Bio-IT-Innovationen können wir wichtige Nachhaltigkeitsziele etwa im Bereich der Gesundheitsversorgung, der Ernährung, des Klimaschutzes und der Biodiversität mit ganz neuer Dynamik verfolgen. Deutschland kann hier eine international bedeutsame Rolle spielen, wenn es die Rahmenbedingungen für eine effiziente Innovationskette von der Idee bis zur Anwendung klug ausgestaltet“, so Christiane Woopen, Geschäftsführende Direktorin des Cologne Center for Ethics, Rights, Economics, and Social Sciences of Health (CERES), Universität zu Köln, und Sprecherin des Thementeams „Bio-IT Innovationen“ im Hightech-Forum.

Großes Innovationspotenzial für die Bioökonomie

Die Analyse des Gremiums ergab, dass aus dem Zusammenwachsen von Biologie und Informationstechnologie „bahnbrechende“ Innovationen erwachsen, die Medizin, Land- und Ernährungswirtschaft sowie der industriellen Produktion ganz neue Möglichkeiten offerieren. Vor allem für stark wachsende Zukunftsmärkte wie die Bioökonomie gebe es enorme Innovationspotenziale, heißt es. Das betrifft beispielsweise neue Behandlungsmöglichkeiten in der personalisierten Medizin, aber auch die Entwicklung einer klimafreundlichen und effizienten Nahrungsmittelproduktion.

Bio-IT-Innovationen bieten aber auch Chancen für Biodiversitätsmonitoring und Artenschutz. In Echtzeit ermittelte Daten könnten hier über den Zustand der Umwelt erhoben und sofort analysiert werden und so ein zeitnahes Eingreifen ermöglichen. Ebenso groß sei das Marktpotenzial demnach für die New AgriFood Economy, die den Autoren zufolge als Schlüsselindustrie weite Teile der klassischen Lebensmittel- und Landwirtschaftsindustrie ablösen wird. Digitalisierung und Technologisierung des Lebensmittelsystems bieten hier die Möglichkeit, Auswirkungen großer Megatrends wie Urbanisierung, Bevölkerungswachstum und Klimawandel nachhaltig zu lösen, so die Autoren.

Bio-IT-Forschung stärken

Deutschland müsse sich bemühen, die Entwicklung der Technologien auf Augenhöhe und im Sinne einer verantwortlichen Forschung und Innovation mitzugestalten – vor allem angesichts der massiven Investitionen und des wachsenden Engagements großer Digitalkonzerne, heißt es in dem Impulspapier. Das Hightech-Forum empfiehlt daher, die Bio-IT-Forschung zu stärken und gemeinsam mit Gesellschaft und Wirtschaft in die Anwendung zu bringen. So soll ein neues Bio-IT-Forschungszentrum alle relevanten Fachkompetenzen deutschlandweit verbinden, um Forschung und Entwicklung auf internationalem Niveau voranzutreiben. Auch müssten Anreize für Ausgründungen und Hightech-Start-ups geschaffen werden.

Gesellschaft frühzeitig einbeziehen

Das Expertengremium schätzt, dass Investitionen in dreistelliger Millionenhöhe nötig sind, um das neue Wissen aus der Forschung in die Unternehmen zu bringen. Damit Bio-IT-Innovationen allen dienen und auch sozial zu Innovationen werden, empfehlen die Experten die Gesellschaft in Form einer breiten Debatte frühzeitig miteinzubeziehen. Das Impulspapier „Bio-IT-Innovationen“ wird am 28. Oktober 2020 bei einem Treffen mit den Staatssekretären der Bundesressorts zur Hightech-Strategie 2025 vorgestellt.

Das Hightech-Forum besteht aus 20 Vertretern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik. Die Experten geben der Bundesregierung regelmäßig Empfehlungen für die Weiterentwicklung der Hightech-Strategie. Diese definiert ressortübergreifend Ziele, Schwerpunkte und Meilensteine der künftigen Forschungs- und Innovationspolitik in Deutschland und richtet sich an drei großen Handlungsfeldern aus: gesellschaftliche Herausforderungen, Deutschlands Zukunftskompetenzen und eine offene Innovations- und Wagniskultur.

Biologization and digitization are well-known drivers for the change towards a bio-based and sustainable economy. The High-Tech Forum has now analyzed the innovation potential of the so-called bio-IT. In the current impulse paper "Bio-IT Innovations", the experts recommend putting the topic on the political agenda and implementing it as a core component of the high-tech strategy.

Implementing sustainability goals with Bio-IT innovations

"With Bio-IT innovations, we can pursue important sustainability goals in areas such as healthcare, nutrition, climate protection and biodiversity with a whole new dynamic. Germany can play an internationally prominent role here by putting in place the framework conditions for an efficient innovation chain from idea to application," says Christiane Woopen, Managing Director of the Cologne Center for Ethics, Rights, Economics, and Social Sciences of Health (CERES), University of Cologne, and spokeswoman for the "Bio-IT Innovations" topic team at the High-Tech Forum.

Great innovation potential for the bio-economy

The panel's analysis showed that the convergence of biology and information technology is giving rise to groundbreaking innovations that offer medicine, agriculture, the food industry and industrial production completely new possibilities. There is enormous innovation potential, especially for rapidly growing future markets such as the bio-economy, it is said. This concerns, for example, new treatment options in personalized medicine, but also the development of climate-friendly and efficient food production.

Bio-IT innovations also offer opportunities for biodiversity monitoring and species protection. Data determined in real time on the state of the environment could be collected here and immediately analyzed, thus enabling prompt intervention. The market potential is just as great for the New AgriFood Economy, which, according to the authors, will replace large parts of the traditional food and agricultural industry as a key industry. Digitalization and technologization of the food system offer the possibility here of solving the effects of major global trends such as urbanization, population growth and climate change in a sustainable manner.

Strengthening Bio-IT research

Germany must make an effort to help shape the development of technologies on an equal footing and in the spirit of responsible research and innovation - especially in view of the massive investments and growing commitment of large digital groups, the paper states. The High-Tech Forum therefore recommends strengthening Bio-IT research and bringing it into application together with society and industry. For example, a new Bio-IT research center should link all relevant specialist competencies throughout Germany in order to promote research and development at an international level. Incentives would also have to be created for spin-offs and high-tech start-ups.

Involving society at an early stage

The panel of experts estimates that investments in the three-digit million range are necessary to bring the new knowledge from research into companies. To ensure that Bio-IT innovations benefit everyone and also become social innovations, the experts recommend involving society at an early stage in the form of a broad debate. The "Bio-IT Innovations" impulse paper will be presented on 28 October 2020 at a meeting with the State Secretaries of the Federal Ministries on the High-Tech Strategy 2025.

The High-Tech Forum consists of 20 representatives from business, science and politics. The experts regularly provide the Federal Government with recommendations for the further development of the High-Tech Strategy. This strategy defines interdepartmental goals, priorities and milestones for future research and innovation policy in Germany and is geared to three major fields of action: social challenges, Germany's future competencies and an open innovation and risk culture.

Wie nachhaltig ist die Vergärung von tierischen Exkrementen zur Erzeugung von Biogas? Um diese Frage zu beantworten, muss man auch die Gärreste betrachten, die meist wieder als organischer Dünger auf die Felder gelangen. Ein Forschungsteam des bayerischen Technologie- und Förderzentrums im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe (TFZ) hat dazu nun einen Langzeitversuch durchgeführt und den Vergleich zur direkten Düngung mit Rindergülle gezogen.

Feldversuch über zehn Jahre

Über die Dauer von zehn Jahren haben die Wissenschaftler an vier Standorten in Bayern Feldversuche durchgeführt. Im jährlichen Wechsel wurden dort Silomais und Winterweizen angebaut, ohne dass es eine Zwischenfrucht gab. Dadurch sollten weitere Einflüsse auf den Boden minimiert werden. Die Düngung erfolgte mit Gärresten aus normalen Biogasanlagen oder in einem Fall mit Rindergülle.

Viele der untersuchten Bodenparameter blieben über die Versuchsdauer stabil. So veränderte sich beispielsweise die Dichte der Bodenlebewesen wie Springschwänze und Milben nicht. Im Gegenteil: Regenwürmer profitierten sogar im Verlauf der Jahre. Auch die Bodenstruktur blieb unverändert. Das bedeutet zugleich, dass die Böden über die Jahre die gleiche Menge Niederschlag aufnehmen konnten und damit nicht anfälliger wurden für Verschlämmung und Bodenerosion.

Gärreste können Humusverlust nicht kompensieren

In Folge der intensiven Bewirtschaftung ohne Zwischenfolge ging jedoch der Humusgehalt des Bodens zurück. Das konnte die Düngung mit Gärresten zwar mindern, aber die Entwicklung im Ergebnis ebenso wenig aufhalten wie der Einsatz von Rindergülle es konnte.

Für das vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten geförderte Projekt zieht Koordinatorin Maendy Fritz daher das Fazit, dass das Gesamtsystem der Bewirtschaftung stimmen müsse: „Für eine nachhaltige Biogaserzeugung brauchen wir eine Fruchtfolge, die zu Betrieb und Standort passt. Diese sollte mit Humus mehrenden Kulturen, Zwischenfrüchten oder Untersaaten ergänzt werden, um die Bodenfruchtbarkeit zu erhalten.“

Along with industry, agriculture is an important economic factor in the Land of Brandenburg. Almost a third of the total land area is currently used for agriculture. Huge quantities of residues are produced which can be used both materially and energetically. Establishing agricultural biomass as a raw material and making better use of it is a cornerstone of the bioeconomy. The State of Brandenburg now intends to invest almost 25 million euros in the bioeconomic future. Under the direction of the Leibniz Institute of Agricultural Engineering and Bioeconomy (ATB) in Potsdam, a model farm for bio-based environmental services, which will be unique in Germany, is to be developed over the next six years. The money comes from the state's Future Investment Fund, with which Brandenburg specifically supports projects which are of outstanding importance in terms of state policy.

Combining agricultural and biorefinery concepts

The task of the model farm will be to develop future-oriented and practicable approaches for climate-friendly and sustainable biomass production and use and to demonstrate them to interested parties. "With this model farm, which combines agricultural and biorefinery concepts, there are extensive possibilities to further develop the integrative research approach of the Institute for a biobased recycling economy together with partners from science and industry and to test and evaluate bioeconomic innovations also with regard to practicability and environmental impact", says Barbara Sturm, who has been the new scientific director and chairwoman of the ATB since October 1.

Model farm to strengthen research landscape

"This planned transfer center is more than a scientific showcase - it offers a glimpse into the future. And the future is made in Brandenburg," said Brandenburg's Minister of Science, Manja Schüle, on the occasion of the inauguration. At the same time, the Minister praised the institute's research work as "one of the beacons" of scientific competence in the field of sustainability as well as the international, but also regional importance of agricultural research. The head of the institute, Ms. Sturm, expressed confidence that the planned model farm will help to further strengthen Brandenburg's research landscape.

Gegenstände aus Kunststoffen halten extrem lange. Der offensichtliche Vorteil der Langlebigkeit ist ebenso ein Problem, da das aus fossilen Rohstoffen bestehende Material nachweislich die Umwelt belastet. Das Problem sind Mikroplastikpartikel, die durch Zersetzung entstehen und große Entfernungen überwinden können. Mittlerweile sind sie überall zu finden – im Boden, Grundwasser, Meer und in der Nahrungskette. Kunststoffe zu recyceln und den Rohstoff wieder in den Kreislauf zurückzuführen, ist eine Alternative, das Plastikproblem in den Griff zu bekommen und den Rohstoff nicht zu vergeuden. Bisher wird aber nur ein geringer Teil aller Kunststoffe hierzulande wiederverwertet, denn die Verfahren sind sehr aufwendig.

Mikrobielles Kunststoffrecycling auf dem Prüfstand

Neue biotechnologische Verfahren könnten hier Abhilfe schaffen. Im Fokus stehen Enzyme und Mikroorganismen, die in der Lage sind, bestimmte Kunststoffe abzubauen. Den Stand der Forschung zum biotechnologischen Recycling von Kunststoffen hat ein Team nun genauer untersucht und gleichzeitig Strategien für eine biobasierte Kreislaufwirtschaft formuliert. Im Fokus der Untersuchung standen biotechnologische Verfahren mit Mikroorganismen, die Abbauprodukte aus Kunststoffen als Nahrungsquelle nutzen, um werthaltige Produkte zu bilden - im Ergebnis ein sogenanntes „Up-cycling“. Die verfütterten Plastikabfälle stammten sowohl aus Ozeanen als auch aus Haushalten.

Fortschritte auf PET-Recycling beschränkt

Wie die Forscher im Fachjournal Nature Catalysis berichten, sind die Forschritte des mikrobiellen Plastikrecyclings derzeit noch beschränkt. „Während für den vielfältig genutzten Kunststoff Polyethylenterephthalat (PET) bereits hocheffiziente Enzyme entdeckt und verbessert wurden, die ein wirtschaftliches Recycling ermöglichen, gibt es für die meisten anderen Kunststoffe bislang kaum signifikante Fortschritte“, erläutert Uwe Bornscheuer von der Universität Greifswald.

Bereits im Jahr 2016 fanden Forschende aus Japan erstmals ein Bakterium, das in der Lage ist, PET zu zersetzen. „Leider gibt es auch eine Reihe Veröffentlichungen, die falsche Hoffnungen wecken. In manchen Berichten über Kunststoff-fressende Insekten fehlen beispielsweise wissenschaftlich fundierte Belege“, argumentiert Ren Wei, der in Greifswald eine Nachwuchsgruppe am Institut für Biochemie leitet.

Strategie für zukünftige Kreislaufwirtschaft

Der Abbau von Kunststoffen kann bis zu 450 Jahre dauern. Verfahren, die diesen Prozess beschleunigen, sollten den Forschenden zufolge jedoch nach ihrer Verwendung verschieden sein. „Wir müssen zwei Aspekte unterscheiden: Kunststoffe, die wir bewusst in die Natur ausbringen, wie beispielsweise Mulchfolien für die Landwirtschaft, müssen sehr rasch biologisch abgebaut werden können – also innerhalb von Wochen oder Monaten. Für langlebiges Plastik benötigen wir eine mittelfristige Lösung. Ein Abbau sollte innerhalb von wenigen Jahren – statt wie bisher in Hunderten von Jahren – sichergestellt sein.“

Die Rückführung von Kunstoffen in die Kreislaufwirtschaft sollte den Experten zufolge daher sechs Prinzipien folgen: überdenken – ablehnen – reduzieren – wiederverwenden – recyceln – ersetzen. Auch eine lebhafte Debatte darüber, wie eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe in naher Zukunft erreicht werden kann, empfehlen die Studienautoren. Die Untersuchung fand im Rahmen des Verbundprojektes MIX-UP statt und wurden über das Europäische Forschungsprogramm Horizon 2020 finanziert. Daran beteiligt waren die Universität Greifswald, die RWTH Aachen, das Fraunhofer-Institut UMSICHT und das University College Dublin.

Objects made of plastics last extremely long. The obvious advantage of longevity is also a problem, as the material, which consists of fossil raw materials, has been proven to pollute the environment. The problem is microplastic particles, which are created by decomposition and can travel long distances. They are now found everywhere - in the soil, groundwater, sea and the food chain. Recycling plastics and returning the material back into the cycle is an alternative way to get the plastic problem under control without wasting the material. So far, however, only a small proportion of all plastics in this country is recycled, because the processes are very costly.

Microbial plastics recycling in test

New biotechnological processes could provide a solution to this problem. The focus is on enzymes and microorganisms that are able to degrade certain plastics. A team has now examined the state of research into the biotechnological recycling of plastics more closely and at the same time formulated strategies for a biobased recycling economy. The focus of the investigation was on biotechnological processes with microorganisms that use degradation products from plastics as a food source to form valuable products - resulting in so-called "up-cycling". The plastic waste fed came from both oceans and households.

Limited progress in PET recycling

As researchers report in the journal Nature Catalysis, progress in microbial plastic recycling is currently still limited. "While highly efficient enzymes have already been discovered and improved for the widely used plastic polyethylene terephthalate (PET), which enable economical recycling, there has been hardly any significant progress for most other plastics to date," explains Uwe Bornscheuer from the University of Greifswald.

As early as 2016, researchers from Japan found a bacterium capable of decomposing PET. "Unfortunately there are also a number of publications that raise false hopes. For example, some reports on plastic-eating insects lack scientifically sound evidence," argues Ren Wei, who heads a junior research group at the Institute of Biochemistry in Greifswald.

Strategy for future recycling management

The decomposition of plastics can take up to 450 years. However, according to the researchers, processes that accelerate this process should vary according to their use. "We have to distinguish between two aspects: Plastics that we deliberately release into nature, such as mulch film for agriculture, must be able to biodegrade very quickly - within weeks or months. For durable plastics we need a medium-term solution. Degradation should be ensured within a few years - instead of hundreds of years as is currently the case".

According to the experts, the return of plastics to the recycling economy should therefore follow six principles: reconsider - reject - reduce - reuse - recycle - replace. The authors of the study also recommend a lively debate on how to achieve a recycling economy for plastics in the near future. The study was conducted as part of the MIX-UP joint project and was funded by the European research program Horizon 2020. The University of Greifswald, the RWTH Aachen, the Fraunhofer Institute UMSICHT and the University College Dublin were involved in the project.

Ammonium bildet für Pflanzen die wichtigste Stickstoffquelle. Ohne Stickstoff kann die Pflanze keine Proteine bilden – sie hungert und geht ein. Um die Nährstoff- und Wasseraufnahme zu verbessern, besitzen Pflanzen jedoch die Fähigkeit, ihr Wurzelsystem anzupassen. Welche Signale verantwortlich sind, um diesen Mechanismus anzukurbeln, ist weitgehend unbekannt. Antworten liefern nun Forscher des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben. Das Team ging der Frage nach, wie das Phytohormon Auxin, das an fast allen Entwicklungsprozessen einer Pflanze beteiligt ist, auf die natürlichen und von der Landwirtschaft durch Dünger ausgebrachte Vorkommen von Ammonium im Boden reagiert.

Ammonium verändert pH-Wert in der Wurzel

„Unsere Arbeit zeigt, dass die Ammoniumaufnahme durch die Wurzeln pH-Änderungen hervorruft, die das Pflanzenhormon Auxin in eine protonierte Form bringen, sodass Auxin in die äußeren Wurzelzellen vordringen kann, wo es die Entstehung von Seitenwurzeln auslöst", sagt Nicolaus von Wirén, Leiter der Abteilung Physiologie und Zellbiologie am IPK. Wie sein Team im Fachjournal "Nature Plants" berichtet, sorgt Ammonium dafür, dass im Wurzelgefäßsystem mehr Auxin akkumuliert und so die Bildung von Seitenwurzeln und damit der Aufbau eines hoch verzweigten Wurzelsystems gefördert wird.

Auxin reguliert Nährstoffverfügbarkeiten

Mithilfe fluoreszierender Proteine wurden pH-Veränderungen und Auxin sichtbar gemacht. So war erkennbar, wie die Ammoniumaufnahme den Zellwandraum ansäuert und dadurch den Import von Auxin in den äußeren Zellschichten erhöht. „Unsere Studie zeigt, dass die pH-abhängige Diffusion von Auxin als Regulationsmechanismus wirkt, um die Plastizität der Wurzelarchitektur bei schwankenden Nährstoffverfügbarkeiten zu koordinieren“, sagt von Wirén. Bei Stickstoffmangel gelangt zwar ebenfalls Auxin in die Wurzelgefäße der Pflanze. Der alkalische pH-Wert hält jedoch das Auxin in den Gefäßen fest und verhindert damit die Wurzelausbildung. Den Forschenden zufolge verlieren die Wurzeln dadurch die Kontrolle über den Transport dieses wachstumsfördernden Hormons.

Lokale Nährstoffdepots im Boden erschließen

Für die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion liefert die Studie damit neue Erkenntnisse, wie Pflanzen auf schwankende Stickstoffvorkommen im Boden reagieren. Denn der Einsatz von Stickstoffdüngern ist durch die neue Düngemittelverordnung reglementiert und geht daher verstärkt in Richtung gezielter Düngung. Hier habe sich gezeigt, dass solche lokalen Ammoniumdepots die Seitenwurzelbildung von Feldfrüchten sowie die Mobilisierung und Aufnahme von Phosphat verbessern, schreiben die Forscher.

„Da lokales Phosphat typischerweise längere Seitenwurzeln macht, während bei Ammonium mehr, aber kurze Seitenwurzeln gebildet werden, stellt sich die Frage, ob diese Mechanismen zukünftig gezielter genutzt werden können, um lokale Nährstoffdepots im Boden effizienter zu erschließen“, resümiert von Wirèn. Ob neben Ammonium auch andere Nährstoffe verstärkt durch die größere Seitenwurzelbildung aufgenommen werden können, muss noch untersucht werden.