Aktuelle Veranstaltungen

Die Corona-Krise wirkt sich auf viele Lebens- und Wirtschaftsbereiche aus. Die Pandemie bringt tiefgreifende Veränderungen mit sich, die auf dem Weg in eine Bioökonomie neue Hemmnisse, aber auch Chancen bietet. Im Rahmen der deutschen EU-Ratspräsidentschaft stellt die Bundesregierung ein widerstandsfähiges und souveränes Europa ins Zentrum der Anstrengungen. Die Bioökonomie ist dabei ein wesentlicher Baustein auf dem Weg hin zu einem nachhaltigen, klimaneutralen Europa im Sinne des aktuellen europäischen Green Deal. Er dient als Fahrplan zur Erreichung einer nachhaltigen EU-Wirtschaft, der Erholung nach der COVID-19-Krise und größerer Resilienz.

Bei der Online-Konferenz diskutierten knapp 200 Branchenvertreter mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), inwiefern die Corona-Krise dazu beitragen kann, den Wandel zu einem nachhaltigen Wirtschaften voranzutreiben:

Dient die Corona-Krise als Katalysator für neue Entwicklungen in der industriellen Bioökonomie?
Gibt es Themen, die stärker als bisher vorangetrieben werden müssen?
Wo sind neue Förderimpulse gefragt?
Mit welchen Förderinstrumenten und Maßnahmen kann das BMBF diesen Prozess unterstützen?

Individuelle Meinungen und Positionen zu diesen Fragen wurden über eine Vorab-Umfrage in der Bioökonomie-Community ermittelt und während der Online-Konferenz sowie der Digital-Workshops diskutiert.

Endlich ist es soweit: Die Mitmach-Ausstellung zur Bioökonomie an Bord der MS Wissenschaft öffnet am Donnerstag, den 30. Juli, in Münster ihre Tore für die Besucher. Vertreter des Bundesforschungsministeriums, von Wissenschaft im Dialog und der Stadt Münster geben am Vormittag den Startschuss für die erste große Deutschlandtour unter der Flagge des Wissenschaftsjahres zur Bioökonomie. Im Auftrag des BMBF wird das umgebaute Frachtschiff am 2. August die Anker in Münster lichten und bis Oktober über Rhein, Main und Donau schippern. Ziel ist es, die vielseitigen Facetten der Bioökonomie über viele unterschiedliche Exponate einer breiten Öffentlichkeit näher zu bringen. Die schwimmende Ausstellung wurde von Wissenschaft im Dialog (WiD) organisiert. Sie soll erlebbar machen, was die Bioökonomie leisten kann.

Bioökonomie entdecken und ausprobieren

Zwischen Bug und Heck des Ausstellungsschiffes laden insgesamt 30 Exponate zum Ausprobieren, Entdecken und Staunen ein. Hochschulen, Forschungsinstitute und andere Einrichtungen geben hier Einblicke in das weite Feld der bioökonomischen Forschung und Entwicklung. Die Ausstellung greift auch ethische und politische Fragen auf, die mit dem Wandel hin zu einer biobasierten und nachhaltigen Wirtschaft einhergehen. Hinterfragt wird die Nachhaltigkeit von Biokraftstoffen ebenso wie die Chancen und Risiken neuer Pflanzenzüchtungsmethoden oder die Herausforderung der Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung. Die einzelnen Themen wurden von Forschenden so aufbereitet, dass sie für Kinder und Erwachsene gleichermaßen verständlich sind.

Mit Pilzen Biotenside herstellen

Zu bestaunen gibt es beispielsweise eine interaktive Waschmaschine, die vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart bereitgestellt wird. Hier wird gezeigt, wie biobasierte Tenside für Wasch- und Reinigungsmittel, Medikamente und Kosmetika effektiv und umweltschonend aus Pilzen hergestellt werden können. Tenside sind in zahlreichen Produkten enthalten. Sie sorgen dafür, dass beispielsweise Waschmittel schäumen oder Schmutz und Fette sich lösen. Häufig werden sie jedoch aus Erdöl hergestellt. An Bord der MS Wissenschaft ist zu sehen, wie der Brandpilz Ustilago maydis Biotenside produziert.

"Die Mikroorganismen brauchen dafür lediglich Zucker und Öl", erläutert Susanne Zibek, Wissenschaftlerin am Fraunhofer IGB. "Die mit ihrer Hilfe produzierten Biotenside sind besser abbaubar und weniger giftig für die Umwelt." Die ovalen Pilzzellen können von Besuchern unter einem Mikroskop inspiziert werden. Das Waschmittelfach haben die Forscher mit jenen Substraten gefüllt, aus denen der Pilz die Biotenside herstellt. Dazu gehören Holz und Stroh, die den Zucker liefern sowie Öl aus Rapssamen oder Sonnenblumenkernen, die Fettsäuren für die Biotenside beisteuern. Der Waschmaschinendeckel wiederum wird zur Leinwand für einen Film, der die Herstellung von Biotenside in Bioreaktoren verdeutlicht.

Weizen ist eines der wichtigsten Nahrungsmittel weltweit. Der größte Teil des Weizens wird bei uns jedoch für Viehfutter angebaut. Getreide reagiert empfindlich auf Umwelteinflüsse: Besonders Winterweizen ist für Nässe und Pilzkrankheiten wie Fusariosen anfällig. Eine der gefährlichsten Getreidekrankheiten verursacht der Schimmelpilz Fusarium graminearum. Der Schädling greift die Pflanze über die Wurzel an, befällt auch die Ähren und lässt Körner schrumpfen. Außerdem produziert der Erreger Mykotoxine, die für Mensch und Tier schädlich sind. Ährenfusariosen jedoch lassen sich nur schwer bekämpfen, weil sich Symptome erst nach der Blüte zeigen – für Gegenmaßnahmen ist es dann zu spät. Um das Risiko eines Fusariumbefalls zu minimieren, werden daher dringend resistente Sorten benötigt.

Mit genomischen Verfahren Fusarienresistenzen aufspüren

Im Projekt „FusResist“ hat ein Forscherkonsortium aus Deutschland und Kanada unter der Leitung der Universität Hohenheim drei Jahre lang sowohl pilzresistente Weizensorten als auch verschiedene Fusariumpopulationen molekularbiologisch charakterisiert und getestet. „Wir haben versucht, moderne genomische Verfahren zu nutzen, um besser und schneller diese Krankheitsresistenzen selektieren zu können“, sagt Agrarbiologe und Projektkoordinator Thomas Miedaner. Die Arbeit der deutschen Verbundpartner wurde vom Bundesforschungsministerium im Rahmen der Förderinitiative „Bioökonomie International“ von 2016 bis 2019 mit 1,3 Millionen Euro gefördert. Ziel war die Züchtung neuer Brotweizensorten, die gegen Fusarieninfektionen resistent sind, zu beschleunigen und den Züchtern ein entsprechendes Werkzeug dafür in die Hand zu geben.

Fusarienbefall fördert Mykotoxingehalt im Weizen

Ährenfusarien treten in Deutschland zwar nicht so häufig auf. In Kanada und den USA hingegen ist die Krankheit weit verbreitet. „Das Hauptproblem bei diesem Pilz sind aber die Mykotoxine. Die Mykotoxingehalte in der Ernte müssen möglichst niedrig sein, um sie als Futter- und Lebensmittel nutzen zu können. Da gibt es in der EU, Kanada und den USA sehr strenge Grenzwerte“, erklärt Miedaner. Da der Grad des Fusariumbefalls den Toxingehalt beeinflusst, liegt auch hier die Lösung in der Züchtung resistenter Sorten. Gerade die Wahl der Weizensorte ist Miedaner zufolge entscheidend, um hohe Mykotoxingehalte zu vermeiden. „Je weniger Befall, umso weniger Toxine sind generell drin“.

Die Anforderungen an die Züchtung sind hoch. Denn Pflanzen sollen nicht nur resistent gegen Krankheitserreger sein, sondern müssen auch genügend Ertrag liefern. Züchtung mittels herkömmlicher Kreuzung und Selektion ist bekanntermaßen aufwendig. Bis dann eine neue Sorte auf dem Feld angebaut wird, kann es leicht bis zu zwölf Jahre dauern. Die genomische Selektion mit DNS-Markern hat das Potenzial diesen Prozess zu beschleunigen und ist zu einem begehrten Werkzeug der Pflanzenzüchter geworden. Der Vorteil: Im gesamten Genom können Abschnitte identifiziert und selektiert werden, die mit wichtigen Eigenschaften wie Resistenz oder Wuchshöhe in Verbindung stehen und gezielt in neue Sorten eingebracht werden können. Bei der Züchtung fusarienresistenter Sorten war das so bisher nicht möglich. „Das Problem ist, dass wir bei dieser Krankheit eine sehr komplexe Vererbung haben, bei der sehr viele Gene mit nur kleinen Effekten eine Rolle spielen. Da funktionierte die herkömmliche markergestützte Selektion bisher nicht.“

Angesichts von Bevölkerungswachstum, Klimawandel, Rohstoffknappheit und Verlust der Biodiversität ist ein Wandel hin zu einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschafts- und Lebensweise dringend erforderlich. Bei der Gestaltung dieses Prozesses sind Forschung, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft gleichermaßen gefragt. Eine besondere Rolle spielt dabei der Dialog zwischen Forschern und der breiten Öffentlichkeit. Das Wissenschaftsjahr 2020/21 stellt die Bioökonomie ins Rampenlicht. Bisher fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 19 Vorhaben der Wissenschaftskommunikation zum Themenbereich Bioökonomie. Dazu zählen die MS Wissenschaft, die Make Science Halle oder das Projekt [bio´nd].

Neue Dialogprojekte zur Bioökonomie gesucht - gerne digital

Bedingt durch die Corona-Pandemie wurde das Wissenschaftsjahr zur Bioökonomie bis Ende 2021 verlängert. Das spiegelt sich nun in einer neuen Ausschreibungsrunde für Förderprojekte wider: Das BMBF möchte erneut Projekte unterstützen, die den Dialog zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit zum Thema Bioökonomie ankurbeln. Im Rahmen der zweiten Förderrichtlinie zum Wissenschaftsjahr 2020/2021 will das BMBF die Wissenschaftsmündigkeit der Bevölkerung stärken und daher neue innovative Formate der Wissenschaftskommunikation fördern. Gefragt sind Vorhaben, die sich den Themenfeldern des Wissenschaftsjahres Bioökonomie widmen. Gefördert werden Einzel- oder Verbundvorhaben zur Wissensvermittlung und Information aber auch Beteiligungs- und Dialogprojekte, die Wissenschaft und Öffentlichkeit auf diesem Feld zusammenbringen.

Angesichts der ungewissen Corona-Pandemie-Entwicklung sollen alle grundständig analog angelegten Förderprojekte durch entsprechende digitale Angebote begleitet werden und gegebenenfalls durch digitale Ansätze in Gänze ersetzt werden können. Neben diesen hybriden Formaten sollen im Rahmen der Förderrichtlinie auch explizit neue digitale Formate gefördert werden, welche die Vermittlung von Anliegen und Themen des Wissenschaftsjahres 2020/21 und neue Formen der Partizipation und Beteiligung von unterschiedlichen Zielgruppen voranbringen.

Projektförderung bis zu 150.000 Euro

Die Förderprojekte können regional aber auch bundesweit ausgerichtet sein sowie trans- und interdisziplinäre Ansätze verfolgen. Sie müssen jedoch verschiedene Zielgruppen wie die interessierte Öffentlichkeit, Kinder- und Jugendliche, Studierende und Nachwuchswissenschaftler sowie Multiplikatoren in Wissenschaft, Bildung, Kultur, Medien und Politik adressieren. Entsprechende Formate können in Höhe von 20.000 Euro bis 150.000 Euro gefördert werden.

Popcorn kennen die Meisten aus dem Kino. Als Dämmstoffplatten oder Verpackungsmaterial dürfte das beliebte Naschwerk kaum bekannt sein. Welches Potenzial in Maiskörnern noch so steckt, ist ab sofort in der schwimmenden Bioökonomie-Ausstellung auf der MS Wissenschaft zu bestaunen. Die Wand aus Popcorngranulat basierend auf geschrotetem Futtermais ist nur eines von insgesamt 30 Exponaten an Bord des umgebauten Frachtschiffes, das seit dem 30. Juli unter der Flagge der Bioökonomie auf Rhein, Main und Donau unterwegs ist.

„Ich freue mich sehr, dass es für die MS Wissenschaft auch in diesem Jahr wieder heißt: ,Leinen los!'. Nachdem es die aktuellen Bedingungen der Corona-Pandemie wieder zulassen, wird das Wissenschaftsschiff jetzt endlich mit seiner Tour durch ganz Deutschland beginnen", sagte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek zur Eröffnung der Ausstellung.

Ausprobieren, Entdecken und Staunen

Die im Auftrag des Bundesforschungsministeriums von Wissenschaft im Dialog (WiD) organisierte Tour will erlebbar machen, was die Bioökonomie leisten kann. „Die schwimmende Ausstellung vermittelt uns spannend, was heute technisch bereits möglich ist, woran noch geforscht wird und wie unsere Zukunft mit biobasierten Materialien und Produkten aussehen könnte", so die Bundesforschungsministerin weiter. Die Exponate an Bord der Mitmach-Ausstellung laden zum Ausprobieren, Entdecken und Staunen ein. Sie stammen von Hochschulen, Forschungsinstituten und andere Einrichtungen und sollen einen Einblicke in das weite Feld der bioökonomischen Forschung und Entwicklung vermitteln.

Dialog zur Bioökonomie fördern

Die schwimmende Ausstellung ist nur eine von vielen Veranstaltungen, die im Wissenschaftsjahr zur Bioökonomie stattfinden. Sie soll der Öffentlichkeit Forschungsergebnisse näherbringen und so die Wissenschaftskommunikation fördern. „Der Dialog über wichtige Zukunftsthemen wie die Bioökonomie ist essenziell für innovative Forschung und ein gelingendes Miteinander in unserer Gesellschaft. Das Ausstellungsschiff MS Wissenschaft, als Gemeinschaftsprojekt der deutschen Wissenschaft, ermöglicht uns, in kleinen wie in großen Städten diesen Dialog mit den Menschen aufzunehmen“, erklärt Markus Weißkopf, Geschäftsführer von WiD.

Die Ausstellung hat viele Facetten der Bioökonomie zu bieten: Zu sehen sind T-Shirts aus Holz, Strümpfe aus Chicorée, aber auch Insektensnacks oder Indoorplantagen. Besucher können erleben, wie aus Pilzen biobasierte Tenside hergestellt werden, die nicht nur in vielen Wasch- und Reinigungsmitteln, sondern auch in Kosmetik und Arzneimitteln enthalten sind. Außerdem wird gezeigt, wie chemische Duftstoffe Pestizide in der Schädlingsbekämpfung ersetzen und wie Algen Abwässer reinigen.

Beim Brauen von Bier fallen viele Rückstände an. Beispielsweise entstehen durchschnittlich 20 Kilogramm Treber pro Hektoliter Bier. Mit Blick auf die jährliche Bierproduktion in Deutschland sind das etwa zwei Millionen Tonnen Treber und ungefähr eine Million Tonnen Treberpresswasser. Diese Reststoffe enthalten wertvolle Substanzen, von denen ein Teil in der Landwirtschaft als Tierfutter genutzt wird, doch das Gros landet im Abfall. Das wollen Forscher ändern. Auch das Wasser, das beim Pressen des Biertrebers anfällt, enthält Nährstoffe wie Proteine, verschiedene Zucker sowie gesundheitsfördernde Substanzen wie Polyphenole und Antioxidantien.

Nährstoffe aus Treberpresswasser filtern

Im Rahmen eines Forschungsprojektes arbeitet ein Team um Roland Haseneder und Volker Herdegen vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik der TU Bergakademie Freiberg daran, die Inhaltsstoffe aus dem Treberpresswasser zu gewinnen und sie als Nahrungsergänzungsmittel nutzbar zu machen. „Zuerst leiten wir das Treberpresswasser unter leichtem Druck durch verschiedene Membran-Typen aus Kunststoff oder Keramik mit unterschiedlichen Porengrößen und trennen die Bestandteile damit nach ihrer Masse auf“, erläutert Roland Haseneder. Das Problem: Herausgefilterte Moleküle wie etwa Polyphenole bleiben häufig an der Oberfläche der Proteine haften. Um das zu verhindern, wollen die Freiberger Forscher die herausgefilterten Nährstoffkomplexe mithilfe einer neuen Methode verfeinern.

Nährstoffe mit CO₂ extrahieren

Zur Anwendung kommt die sogenannte CO₂-Extraktion, die auch zur Herstellung von entkoffeiniertem Kaffee genutzt wird. „Die mithilfe der Membranfiltration gewonnenen Inhaltsstoffe im Treberpresswasser können wir mit flüssigem CO₂ so behandeln, dass sich die Molekülgruppen voneinander trennen lassen“, sagt Haseneder. Durch die Kombination von Filtrierung und CO₂-Extraktion hoffen die Forscher, Proteine, Präbiotika und Antioxidantien künftig in reiner Form aus dem Treberpresswasser gewinnen zu können. So könnten künftig aus jedem Liter Presswasser bis zu 15 Gramm des „weißen Pulvers“ mit den entsprechenden Nährstoffen entstehen und zur weiteren Verarbeitung an die Lebensmittelindustrie abgegeben werden.

Neue Einkommensquelle für Bierbrauer

Die Arbeit des Freiberger Teams wird im Rahmen des Forschungsprojektes „Optimierung der Fraktionierung von Treberpresswasserinhaltsstoffen durch den Einsatz hybrider Trennverfahren“ vom Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus mit 261.000 Euro für die Dauer von zweieinhalb Jahren gefördert. Sollte die Freiberger Technologie in Brauereien zum Einsatz kommen, könnte die Gewinnung von Nährstoffen aus Treber für Bierbrauer eine neue Einnahmequelle sein. Da den Biertrebern die Feuchtigkeit entzogen wird, ist der Reststoff auch länger haltbar. Zudem ist die Gewinnung der Wertstoffe aus den nunmehr festen Stoffen weniger aufwendig und kostengünstiger.

During the brewing of beer, many residues accumulate. For example, an average of 20 kilograms of spent grains are produced per hectoliter of beer. With regard to the annual beer production in Germany, this is about two million tons of spent grains and about one million tons of spent grains press water. These residues contain valuable substances, some of which are used in agriculture as animal feed, but the majority ends up in waste. Researchers want to change that. The water that results from pressing the spent grains also contains nutrients such as proteins, various sugars and health-promoting substances such as polyphenols and antioxidants.

Filtering nutrients from spent grains press water

As part of a research project, a team led by Roland Haseneder and Volker Herdegen from the Institute for Thermal Process Engineering, Environmental and Natural Materials Process Engineering at the TU Bergakademie Freiberg is working to extract the ingredients from the spent grains press water and make them usable as food supplements. "First, we pass the spent grains press water under slight pressure through different membrane types made of plastic or ceramic with different pore sizes and thus separate the components according to their mass," explains Roland Haseneder. The problem: filtered out molecules such as polyphenols often stick to the surface of the proteins. To prevent this, the Freiberg researchers want to refine the filtered out nutrient complexes using a new method.

Extract nutrients with CO₂

The process used is the so-called CO₂ extraction, which is also used to produce decaffeinated coffee. "We can treat the ingredients in the spent grains press water obtained by membrane filtration with liquid CO2 in such a way that the molecular groups can be separated from each other," says Haseneder. By combining filtration and CO₂ extraction, the researchers hope to extract proteins, prebiotics and antioxidants in pure form from the spent grains press water in the future. In the future, up to 15 grams of the "white powder" with the corresponding nutrients could be produced from each liter of press water and delivered to the food industry for further processing.

New source of income for brewers

The work of the Freiberg team is being funded by the Saxon State Ministry of Science, Culture and Tourism with 261,000 euros for a period of two and a half years as part of the research project "Optimization of the fractionation of components from brewers' spent grain by the use of hybrid separation processes". Should Freiberger technology be used in breweries, the extraction of nutrients from spent grains could be a new source of income for brewers. Since the moisture is removed from the spent grains, the residual material also has a longer shelf life. In addition, the extraction of the recyclable materials from the now solid materials is less complex and less expensive.

Wer einen Obstbaum im Garten hat, kennt die Erfahrung: Erst erfreut man sich an der vollen Blüte, doch dann erwischt ein später Frost den Baum und im Sommer gibt es keine Früchte. Das beschäftigt auch Forscher des Julius-Kühn-Instituts (JKI), darunter Henryk Flachowsky, Leiter der Züchtungsforschung an Obst: „In vielen Regionen Deutschlands beobachten wir derzeit, dass Apfelbäume infolge der Klimaerwärmung bis zu zwei Wochen früher ihre Winterruhe beenden und blühen.“ Für den Obstbau kann dann ein später Nachtfrost schwerwiegende ökonomische Folgen haben. Deshalb haben JKI-Forscher gemeinsam mit italienischen Kollegen nach jenem Gen gesucht, dass über den Blühzeitpunkt bestimmt – und sie sind fündig geworden, wie sie im Fachjournal "Frontiers in Plant Science" berichten.

Kältetage bestimmten Dauer der Knospenruhe

„Den Mechanismus der Knospenruhe zu verstehen ist wichtig, um den Obstbau an den Klimawandel anzupassen“, erläutert Flachowsky. Viele Pflanzen fallen im Winter in die sogenannte Endodormanz, in der sie ihren Stoffwechsel praktisch stilllegen. Auch ihre Knospen reagieren dann weder auf Wärme noch auf Licht. Erst dann, wenn die Pflanze genügend Kältetage erfahren hat, endet die Dormanz und die Blüte beginnt. Je nach Apfelsorte sind dazu unterschiedlich viele Kältetage erforderlich, weshalb manche Sorten besser vor spätem Frost geschützt sind.

Gen MdDAM1 steuert Ein- und Austritt

Das deutsch-italienische Forschungsteam konnte nun feststellen, dass ein bestimmtes Gen wesentlich an der Endodormanz, beteiligt ist. Das Gen MdDAM1 sorgt im Herbst dafür, dass die Pflanze das Wachstum schrittweise beendet und in die Winterruhe wechselt. Kältestunden lassen fortan die Aktivität dieses Gens sinken, bis es schließlich die Endodormanz nicht mehr aufrecht erhalten kann und die Knospen aufbrechen. „Bäume, bei denen das Gen nahezu inaktiv ist, waren hingegen gar nicht mehr in der Lage, die Knospenruhe einzuleiten. Sie blieben das ganze Jahr grün und bildeten fortwährend neue Blätter und Blüten“, berichtet Flachowsky.

Sorten an den Klimawandel anpassen

Nun wollen die Forscher Sorten und Wildarten des Apfels in der Genbank des JKI daraufhin untersuchen, welche Varianten des Gens MdDAM1 sie besitzen und wie sich die Variation auf den Blühzeitpunkt auswirkt. Mit diesem Wissen ließen sich gezielt Sorten züchten, deren Endodormanz-Verhalten an die Klimaänderungen angepasst sind und deren Erträge sicher vor Spätfrösten wären.

If you have a fruit tree in your garden, you know the experience: First one enjoys the full blossom, but then a late frost hits the tree and in summer there are no fruits. This is also what researchers at the Julius Kühn Institute (JKI) are concerned with, including Henryk Flachowsky, Head of Fruit Breeding Research: "In many regions of Germany we are currently observing that apple trees are ending their winter rest and blossoming up to two weeks earlier as a result of global warming." A late night frost can then have serious economic consequences for fruit growing. This is why JKI researchers, together with Italian colleagues, have been searching for the gene that determines the time of flowering - and they have found it, as they report in the journal "Frontiers in Plant Science".

Cold days determined duration of bud dormancy

"Understanding the mechanism of bud dormancy is important for adapting fruit growing to climate change", explains Flachowsky. In winter, many plants fall into the so-called endodormancy, in which they practically stop their metabolism. Their buds then also react neither to heat nor to light. Only when the plant has experienced enough cold days does the dormancy end and flowering begin. Depending on the apple variety, different numbers of cold days are required, which is why some varieties are better protected against late frost.

Gen MdDAM1 controls inlet and outlet

The German-Italian research team has now discovered that a specific gene is substantially involved in endodormancy. In autumn, the MdDAM1 gene ensures that the plant gradually stops growing and switches to winter rest. From then on, cold hours reduce the activity of this gene until it can no longer maintain endodormancy and the buds break open. "Trees in which the gene is almost inactive, in contrast, were no longer able to induce bud dormancy. They remained green all year round and constantly formed new leaves and flowers," reports Flachowsky.

Adapting varieties to climate change

The researchers will now investigate apple varieties and wild apple species in the JKI gene bank to find out which variants of the MdDAM1 gene they possess and how the variation affects the time of flowering. With this knowledge it would be possible to specifically breed varieties whose endodormancy behaviour is adapted to climate changes and whose yields would be safe from late frosts.

Wie müssen bestimmte Kunststoffverpackungen gestaltet sein, damit sie sich gut wiederverwerten lassen? Auf diese Frage gibt seit Anfang 2019 eine Software der Firma Henkel Antwort. Jetzt hat das Unternehmen eine neue Programmversion vorgelegt, die auch Verpackungen aus Papier/Karton, Glas, Aluminium und Weißblech analysiert. Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT hat die Qualität der Anwendung geprüft.

Ampelwertung und Prozentsatz

Die Software EasyD4R erfasst Zusammensetzung und Gewichtsanteile der verwendeten Materialien für jede zu untersuchende Verpackung. Dabei kennt das Programm die Limitierungen bei Sortierprozessen und bei der Wiederverwertung der Materialien. Auf dieser Grundlage generiert die Software für die jeweilige Verpackung eine Ampelwertung und den Prozentsatz, zu dem die Verpackung sich wiederverwerten lässt. Unternehmen können so ihre Verpackungen für eine Kreislaufwirtschaft optimieren. Henkel selbst will bis 2025 erreichen, dass alle eigenen Verpackungen vollständig recyclingfähig sind, und den Anteil an neuen Kunststoffen aus fossilen Quellen halbieren.

Übergang zur Kreislaufwirtschaft gestalten

„Wir freuen uns, dass Henkel mit der Weiterentwicklung der Software sein Engagement für die Entwicklung nachhaltiger Verpackungslösungen ausbaut und dieses Tool auch weiterhin anderen Unternehmen zur Verfügung stellt“, lobt Markus Hiebel, Abteilungsleiter Nachhaltigkeit und Partizipation bei Fraunhofer UMSICHT. Die zusätzliche Möglichkeit der Bewertung weiterer Verpackungen sei ein wichtiger Schritt, um den Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft zu beschleunigen. Für die erweiterte Version wurden Designrichtlinien zugrunde gelegt, die die Fachhochschule Campus Wien erstellt hat. Außerdem berücksichtigt das Programm den deutschen Mindeststandard für Verpackungen.

Alle gängigen Materialien

„Erkenntnisse aus dem Bewertungstool haben uns darin unterstützt, neue nachhaltige Verpackungslösungen zu entwickeln, die auf unsere Ziele für das Jahr 2025 einzahlen“, schildert Colin Zenger, zuständig für die Entwicklung nachhaltiger Verpackungslösungen im Unternehmensbereich Laundry & Home Care bei Henkel, die eigenen Erfahrungen. „Jetzt gehen wir den nächsten Schritt: Die Software bewertet nun zusätzlich zu Kunststoffverpackungen auch die Recyclingfähigkeit von Verpackungen aus allen anderen gängigen Materialien.“

Das Programm EasyD4R wurde zwar von Henkel entwickelt, steht aber Unternehmen und Organisationen auf der Firmenwebsite kostenlos zum Download zur Verfügung. Schon jetzt wurde mehr als 2.500-mal von diesem Angebot Gebrauch gemacht.

How must certain plastic packaging be designed so that it can be easily recycled? Since the beginning of 2019, this question has been answered by software from Henkel. The company has now presented a new program version that also analyses packaging made of paper/cardboard, glass, aluminium and tinplate. The Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT tested the quality of the application.

Traffic light rating and percentage

The EasyD4R software records the composition and weight proportions of the materials used for each packaging to be examined. The program knows the limitations of sorting processes and recycling of materials. On this basis, the software generates a traffic light evaluation for the respective packaging and the percentage at which the packaging can be recycled. In this way, companies can optimise their packaging for a circular economy. Henkel itself aims to ensure that all its own packaging is fully recyclable by 2025 and to halve the proportion of new plastics from fossil sources.

Managing the transition to a circular economy

"We are pleased that Henkel is expanding its commitment to the development of sustainable packaging solutions with the further development of the software and will continue to make this tool available to other companies," praises Markus Hiebel, head of the Sustainability and Participation department at Fraunhofer UMSICHT. The additional possibility of evaluating further packaging is an important step to accelerate the transition to a recycling economy. The extended version is based on design guidelines created by the University of Applied Sciences Campus Wien. The programme also takes into account the German minimum standard for packaging.

All common materials

"Findings from the evaluation tool have helped us to develop new sustainable packaging solutions that contribute to our goals for 2025," says Colin Zenger, responsible for the development of sustainable packaging solutions in Henkel's Laundry & Home Care business sector. "Now we are taking the next step: In addition to plastic packaging, the software now also evaluates the recyclability of packaging made of all other common materials.

Although the program EasyD4R was developed by Henkel, it is available to companies and organizations on the company website for free download. This offer has already been used more than 2,500 times.

Begehungen, Zählungen, Luftbilder und Drohnenflüge: Eine Waldbestandsaufnahme ist heute mit viel Aufwand verbunden. Ein Forschungsprojekt der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften möchte das ändern, indem es Wälder „smart“ macht. Zahlreiche Sensoren, die mittels 5G-Mobilfunk verbunden sind, sollen die Forstwirtschaft ins 21. Jahrhundert führen.

5G und viele autarke Sensoren

„Durch die revolutionär neue Technik wird beispielsweise die Inventur von Waldflächen in naher Zukunft auf einen qualitativ bisher nicht erreichten Stand gehoben“, erhofft sich Martin Hillmann aus dem Geschäftsbereich Forstwirtschaft der Landwirtschaftskammer Niedersachsen. Diederich Wermser von der Fakultät Elektrotechnik der Ostfalia Hochschule erläutert den Projektansatz: „5G bietet hier neue Möglichkeiten. Es erlaubt mit seinen speziellen Eigenschaften wie hohen Reichweiten und geringem Energieverbrauch beispielsweise den Einsatz von sehr vielen autarken Sensoren.“

Diese Sensoren sollen permanent den Zustand der Bäume erfassen. „Im Grunde erzählt uns dann jeder Baum in Echtzeit über die Messwerte, die er liefert, wie es ihm geht. Ist es ihm zu trocken? Zu feucht? Zu kalt? Zu heiß? Gibt es erste Anzeichen von Borkenkäfern? Wie sieht es mit dem Boden aus, in dem er wurzelt? Wie ist die Umgebungsluft?“, erklärt Andreas Ligocki, Dekan der Fakultät Maschinenbau. Das 5G-Netz übermittelt diese Messwerte an eine Software-Plattform, wo die Daten dann automatisiert ausgewertet, verwaltet und aufbereitet werden können.

Augmented Reality für Spaziergänger und Schulen

Neben dem Einsatz als Frühwarnsystem vor Gefährdungen für den Baumbestand haben die Forscher zwei weitere Anwendungen im Blick. Eine ist die Umweltbildung. Die Sensoren könnten Infotafeln speisen und Spaziergängern „digitale Geschichten“ über den Wald erzählen, die sonst dem Auge verborgen blieben. Dabei könnten mittels Augmented-Reality-Brillen sogar dreidimensionale Projektionen zum Einsatz kommen. Oder Schulklassen, die einen Waldabschnitt betreuen, könnten per App verfolgen, wie es „ihrem“ Wald gerade geht.

Die dritte Anwendung betrifft die Holzernte. Holzerntemaschinen können anhand der Sensordaten die tatsächlichen Holzqualitäten und -mengen in Echtzeit erfassen und mit den geplanten Erntemengen und Verarbeitungszwecken abgleichen. Zwei entsprechende Experimentalflächen sind bereits geplant, um die Möglichkeiten zu erproben.

Reaktion auf Schädlinge und Klimawandel

„Wenn wir den Wald als wichtigen CO₂-Speicher und Rohstofflieferanten dynamisch aktuell überwachen können, kann das enorm helfen, um auf augenblickliche Erfordernisse wie beispielsweise Klimaeinflüsse, Schädlingsbefall und Marktbedingungen in der Forstwirtschaft schneller in der zukünftigen Planung reagieren zu können“, resümiert Friedrich Hanstein vom Niedersächsischen Forstplanungsamt das Potenzial des Forschungsvorhabens und hat noch einen weiteren Zusatznutzen im Blick: „Zudem könnten wir über das angedachte Bürgerinformationssystem anschaulich über notwendige Forstarbeiten informieren und sehr kurzfristig vor aktuellen Gefahren bei der Fällung von Bäumen warnen.“

Wie kann die Bioökonomie die Wirtschaft zukunftsfähig machen? Mit dieser Frage befasst sich Systemwissenschaftlerin Daniela Thrän. Ein Schwerpunkt ihrer Forschung sind Bioenergiesysteme. Ihre Mission: Treiber und Schwachstellen ausloten, um die Bioökonomie auf den richtigen Weg zu bringen. Als Mitglied des Bioökonomierates hat die Leipziger Helmholtz-Forscherin die Bundesregierung viele Jahre zu dem Thema beraten. Ihre Expertise brachte Thrän nun auch in das erste Monitoring zur Bioökonomie ein. Thrän ist überzeugt: Verlässliche und auf Innovationen ausgerichtete politische Rahmenbedingungen sowie eine gezielte Forschungsförderung sind die wichtigsten Treiber bei der Gestaltung einer biobasierten Wirtschaft.

How can bioeconomy make the economy sustainable? This is the question that systems scientist Daniela Thrän deals with. Bioenergy systems are one focus of her research. Her mission: to identify drivers and weaknesses in order to put the bioeconomy on the right track. As a member of the Bioeconomy Council, the Leipzig Helmholtz researcher has advised the Federal Government on this topic for many years. Thrän has now contributed her expertise to the first Bioeconomy Monitoring. Thrän is convinced that reliable political framework conditions oriented towards innovation and targeted research funding are the most important drivers in shaping a bio-based economy.

Die Corona-Pandemie hat unser Leben und Wirtschaften tiefgreifend verändert – was bedeutet das für den Wandel hin zu einer Bioökonomie? Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hatte am 8. September zu einer Digitalkonferenz geladen: Im Dialog mit Industrie-Akteuren und der Bioökonomie-Community sollte im Rahmen der Konferenz „Industrielle Bioökonomie – Mit neuen Impulsen aus der Corona-Krise“ ausgelotet werden, was die Krise an Herausforderungen, aber auch an Chancen bietet. Rund 170 Teilnehmende verfolgten die Online-Konferenz und konnten sich per Chat und via Live-Umfrage-Tool Slido beteiligen.

„Durch die neue Nationale Bioökonomiestrategie und das Wissenschaftsjahr ist 2020 ein wichtiges Jahr für die Bioökonomie, und das Thema darf trotz Corona-Krise nicht an Bedeutung verlieren“, sagte Andrea Noske, Referatsleiterin im BMBF und Gastgeberin der Online-Konferenz, zur Begrüßung. Der Austausch mit den Branchenakteuren und der Forschungscommunity sei sehr wichtig – und eine Online-Konferenz wie diese als Plattform eine Premiere. Die industrielle Bioökonomie sei ein Kernthema der Förderpolitik des BMBF. Von der Online-Konferenz erhoffe man sich Hinweise, wie neue Förderimpulse und Themenschwerpunkte gesetzt werden können.

Wie Bioökonomie resilient wird

In seiner Keynote-Präsentation beleuchtete der Berliner Politikwissenschaftler Peter Feindt das Thema Resilienz: Wie kann sich eine Bioökonomie in Zeiten von Corona- und Nachhaltigkeitskrise entwickeln? Feindt ist Leiter des Fachgebiets Agrar- und Ernährungspolitik an der Humboldt-Universität und koordiniert mehrere öffentlich geförderte Projekte zur Resilienzforschung (mehr in diesem Interview).

„Resilienz ist die Fähigkeit von Personen, Unternehmen oder Systemen, auf kurzfristige Schocks oder anhaltenden Stress zu reagieren“, erläuterte Feindt. Resilienz sei aber nicht dasselbe wie Nachhaltigkeit. „Anders als Nachhaltigkeit ist Resilienz stärker auf Veränderung und Anpassungsfähigkeit angelegt.“

Bioökonomie sei ein großes gesellschaftliches Transformationsprojekt, das sich im Spannungsfeld eines politischen, ökologischen und technologischen Meta-Wandels als resilient erweisen müsse, so Feindt. Sein Team untersucht die Anfälligkeiten biobasierter Produktionssysteme auf unterschiedlichen Ebenen und bewertet Resilienz anhand verschiedener Kriterien. Mit Blick auf Resilienz in der Corona-Krise gebe es einen laufenden gesellschaftlichen Anpassungsprozess, der politisch zwar mit Pandemieplänen antizipiert wurde, jedoch verzögert und dann sehr agil in Gang gekommen sei. Staatliche Kompensationsprogramme und Solidarität sorgten für Robustheit.

Fähigkeit zur Antizipation schärfen

Für die Entwicklung der Bioökonomie plädierte er für eine Future Literacy: „Wir müssen die Fähigkeit zur Antizipation – auch des Unwillkommenen – verstärken.“ Es brauche flexible Governance-Formen, koordinierte Zielbilder und die Förderung von Nischeninnovationen. Zudem erfordere Resilienz Reflexivität. Das betreffe die Governance-Formen wie auch ein partizipatives und integratives Monitoring der kritischen Systeme der Bioökonomie.

Als Beispiel nannte er die frühere Bioenergiepolitik der Bundesregierung, die sich als nicht resilient erwiesen habe (Stichworte Maisanbau und Subventionen). Hier sei das System inzwischen angepasst worden, um Zielkonflikte abzumildern. Feindt: „Auch in der Nationalen Bioökonomiestrategie wird deutlich: Die Politik nimmt breiter die Folgen ihres Tuns in den Blick und will zu smarteren und mehrstufigen Wertschöpfungssystemen kommen.“

Feindt formulierte die Idee von staatlichen Zuwendungen in Form einer „Resilienz-Prämie“ für Unternehmen der industriellen Bioökonomie – diese müsste dann aber auch eingesetzt werden.

Biofilme sind ideale Lebensräume für Mikroorganismen. Bevorzugt an Oberflächen zu sogenannten wässrigen Systemen bilden sie im Laufe der Zeit eine glitschige, meist unsichtbare Schicht, der nur schwer beizukommen ist. Nicht nur hinderlich, sondern auch gefährlich sind Biofilme auf Medizinprodukten wie Prothesen und Implantaten. Diese bakterielle Schleimschicht stellt ein großes Infektionsrisiko dar. Das Problem: Biofilme sind oft gegen Antibiotika und Antimykotika resistent. Damit können Bakterien und Pilze in das angrenzende Gewebe leichter eindringen, Infektionen auslösen und damit den Heilungsprozess behindern.

Nanomaterialien aus Spinnenseidenproteinen

Ein Team unter Leitung des Bayreuther Biochemikers Thomas Scheibel hat nun Biomaterialien entwickelt, die eine Ansiedlung von Mikroben von vornherein verhindern und sogar multiresistente Keime abwehren. Wie im Fachjournal „Materials Today“ berichtet, besteht das neue Material aus biotechnologisch hergestellten Proteinen der Spinnenseide. In den Bayreuther Laboren wurden diese gezielt mit verschiedenen Nanostrukturen ausgestattet, um sie für medizinische Anwendungen zu nutzen.

Mikrobenabweisende Folien, Beschichtungen und Hydrogele

Die Nanomaterialien mit Spinnenseideproteinen können demnach nicht nur Infektionen verhindern. Sie fördern auch den Heilungsprozess, indem sie die Anhaftung und Vermehrung menschlicher Zellen auf ihren Oberflächen fördern. Als Wundabdeckung, Hautersatz oder Implantat können sie zur Regeneration von beschädigtem oder gar fehlendem Gewebe beitragen. Getestet wurde die mikrobenabweisende Funktion an hauchdünnen Folien und Beschichtungen sowie an Hydrogelen mit der 3D-Struktur, die als Gerüst für neu wachsendes Gewebe verwendet werden kann.

Immer mehr Verbraucher greifen im Supermarkt zu Fleischersatzprodukten. Die Palette reicht vom Sojaschnitzel über Tofuwurst bis hin zum Linsenburger. Den Trend bedienen zumeist Start-ups wie das Berliner Unternehmen Mushlabs. Das elfköpfige Team um Gründer Mazen Rizk nutzt Myzelien aus Pilzen, um daraus veganen Fleischersatz herzustellen. Für die Weiterentwicklung seiner Produkte konnte das Biotechnologie-Unternehmen nun neue Investoren gewinnen. Im Rahmen einer Serie-A-Finanzierungsrunde wurden insgesamt 8,7 Mio. Euro eingeworben. Zu den Investoren gehören die Schweizer VC Redalpine und Visvires New Protein aus Singapur sowie die Altgesellschafter Happiness Capital, ein Anteilseigner von Atlantic Food Labs, und Joyance Partners aus Kalifornien.

Mit Lebensmittelresten Pilzsporen füttern

Seit zwei Jahren forscht Mushlabs an Pilzabfällen, um daraus Proteine zur Fleischersatzherstellung zu gewinnen. Das Team setzt hier auf das fadenförmige Wurzelgeflecht von Pilzen - die sogenannten Myzelien. Sporen der Pilze werden kultiviert und mit Abfällen wie Reishülsen und Kaffeesatz gefüttert. In Bioreaktoren wird ein proteinhaltiger und ballaststoffreicher Fleischersatz fermentiert, der den Grundstock für die Mushlabs-Produkte bildet.

Erste Produkte Ende 2021 auf dem Markt

Erste Prototypen sind bereits am Start. Mit dem frischen Kapital wollen die Berliner nun die Großproduktion ankurbeln. Ende nächsten Jahres will Mushlabs die ersten pilzbasierten Würste und Bratlinge auf den Markt bringen, wie Unternehmensgründer Rizk der Gründerszene mitteilt. B2B-Kunden wie Gastronomen sollen demnach als Erste von den veganen Fleischprodukten der Berliner profitieren.

More and more consumers are turning to meat substitutes in the supermarket. The range extends from soya schnitzel and tofu sausage to lentil burgers. The trend is mostly served by start-ups such as the Berlin company Mushlabs. The eleven-member team around founder Mazen Rizk uses mycelia from mushrooms to make vegan meat substitutes. The biotechnology company has now been able to attract new investors for the further development of its products. A total of 8.7 million euros were raised in a Series A financing round. The investors include the Swiss VC Redalpine and Visvires New Protein from Singapore as well as the former shareholders Happiness Capital, a shareholder of Atlantic Food Labs, and Joyance Partners from California.

Feeding fungal spores with food residues

For two years, Mushlabs has been researching fungal waste in order to obtain proteins for the production of meat substitutes. The team is focusing on the thread-like root network of fungi - the so-called mycelia. Spores of the fungi are cultivated and fed with waste products such as rice husks and coffee grounds. Bioreactors are used to ferment a protein-containing and fibre-rich meat substitute, which forms the basis for Mushlabs products.

First products on the market at the end of 2021

The first prototypes have already been delivered. With the fresh capital, the Berliners now want to boost large-scale production. At the end of next year Mushlabs wants to bring the first mushroom-based sausages and bratlings on the market, as company founder Rizk informs the Gründerszene magazine. B2B customers such as gastronomes are expected to be the first to benefit from the vegan meat products of the Berliners.