Für Stadtbewohner sind Parkanlagen oft Sportplatz, Erholungsort oder auch Gemüseanbaugebiet zugleich. Doch der Klimawandel mit langen Hitze- und Dürreperioden, gefolgt von plötzlichem Starkregen, bedroht vielerorts vor allem den Baumbestand der Anlagen. Die zunehmende Urbanisierung und die Globalisierung, durch die immer neue Krankheiten weltweit verbreitet werden, haben den Stadtparks in den letzten Jahren stark zugesetzt. Der Vegetationsökologe Norbert Kühn von der TU Berlin kennt sich sowohl mit dem Ursprung städtischer Parkanlagen als auch den geänderten modernen Ansprüchen an diese aus. Wie kann und sollte also der Park von morgen aussehen?
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Rund zehn Jahre, von 1990 bis 2000, dauerte das multinationale Forschungsprojekt, das erstmals Referenzdaten zum vollständigen Genom der wichtigsten Modellpflanze, der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) erstellte. Heute kann ein individuelles Genom in wenigen Stunden dechiffriert werden, so rasant hat sich die Molekularbiologie weiterentwickelt. In vielen Fällen ist der Flaschenhals der Genomforschung nicht mehr die chemische Analyse des Erbmaterials, sondern die anschließende Datenverarbeitung und -auswertung. Um diesen Flaschenhals zu beseitigen, haben Bioinformatiker des Forschungszentrums Jülich eine Datenbank entwickelt, die – zumindest für die Pflanzenforschung – das vorhandene Wissen bündelt und aufbereitet.
Vorhandenes Wissen bislang stark fragmentiert
„Inzwischen sind viele Pflanzengenome publiziert“, berichtet Björn Usadel, Projektleiter der Pflanzenbiotechnologischen Primärdatenbank und Bioinformatiker am Forschungszentrum Jülich. „Aber diese Genome sind oft nur in den Publikationen verborgen.“ Eine gezielte Suche, um eigene Daten abzugleichen oder Vergleiche einzelner Gene mit anderen Arten zu ziehen, ist aufwendig. Zwar gab es schon Versuche, die publizierten Genomdaten mittels Text-Mining zu erschließen, „aber das funktioniert so lala“, meint Usadel. Auch der etablierte sogenannte BLAST-Algorithmus, der beispielsweise für kurze DNA-Sequenzen Übereinstimmungen in einem Genom herausfiltert, liefert nur einen begrenzten Informationsgewinn – sofern man das Vergleichsgenom überhaupt in den Publikationen ausfindig gemacht hat.
Das vom Bundesforschungsministerium von Mai 2013 bis Dezember 2016 mit 873.640 Euro geförderte Einzelprojekt der Jülicher hat all dies verbessert. „Wir hatten vorher schon eine Datenbank“, erzählt Usadel, „aber deren Pflege war aufwendige Handarbeit.“ Die neue Datenbank setzt zudem auf Open-Source-Software. „Das ist günstiger und erlaubt uns bei Bedarf direkte Eingriffe in den Code“, betont der Bioinformatiker. Ein angebundenes Content-Management-System ermöglicht die bequeme Pflege und vor allem die Nutzung der Daten, inklusive grafischer Aufbereitung. Der eigentliche Clou besteht jedoch darin, dass ein großer Teil der Aufbereitung neuer Genomdaten automatisiert erfolgen kann.
Mehr als 200 annotierte Genome in der Datenbank
Der Weg dahin war zunächst noch mühsam. Die Forscher mussten die publizierten Genome aus den diversen Publikationen zusammentragen. Die Informationen aus mehr als 200 Veröffentlichungen sind inzwischen in die Datenbank eingegangen. Zu Beginn mussten diese Genome noch in Handarbeit annotiert werden: Welche Gene gibt es darin, welche Funktion haben sie? Doch damit nicht genug: „Wir verbinden genomische und transkriptomische Daten der Pflanzen und auch die zugehörigen Phänotypen miteinander“, erläutert Usadel. Das ist ein bisschen so, als wenn man nicht nur prüfen könnte, welche Sätze in einem Buch vorkommen, sondern die Reihenfolge der Sätze weiß, wer sie vorliest und was sie bedeuten.
The multinational research project lasted about ten years, from 1990 to 2000, and for the first time produced reference data on the complete genome of the most important model plant, the thale cress (Arabidopsis thaliana). Today, an individual genome can be deciphered in just a few hours, and molecular biology has developed so rapidly. In many cases, the bottleneck of genome research is no longer the chemical analysis of the genetic material, but the subsequent data processing and evaluation. In order to eliminate this bottleneck, bioinformaticians at Forschungszentrum Jülich have developed a database that - at least for plant research - bundles and processes existing knowledge.
Existing knowledge is highly fragmented
"Many plant genomes have now been published," said Björn Usadel, project manager of the primary plant biotechnology database and bioinformatician at Forschungszentrum Jülich. "But these genomes are often only hidden in the publications." A targeted search to compare one's own data or to compare individual genes with other species is time-consuming. Although there have already been attempts to make the published genome data accessible by means of text mining, "this works so-so," says Usadel. Even the established so-called BLAST algorithm, which filters out matches in a genome for short DNA sequences, for example, only provides a limited gain in information - if you even find the comparative genome in the publications.
Jülich's individual project, funded by the Federal Ministry of Education and Research from May 2013 to December 2016 with 873,640 euros, has improved all this. "We already had a database before," says Usadel, "but its maintenance was expensive manual work." The new database also makes use of open source software. "This is cheaper and allows us to intervene directly in the code if necessary," emphasizes the bioinformatician. A linked content management system makes it easy to maintain and, above all, use the data, including graphic processing. The real highlight, however, is that a large part of the processing of new genome data can be automated.
More than 200 annotated genomes in the database
The way there was at first still laborious. The researchers had to compile the published genomes from the various publications. The information from more than 200 publications has since been entered into the database. In the beginning, these genomes had to be annotated by hand: Which genes are there, what function do they have? But that's not all: "We combine genomic and transcriptomic plant data and the associated phenotypes," explains Usadel. This is a bit like not only being able to check which sentences appear in a book, but also knowing the order of the sentences, who reads them out and what they mean.
Kunststoffe sind aus unserem Alltag kaum noch wegzudenken. Ob Folien, Kabel oder Kunstleder – PVC (Polyvinylchlorid) ist aufgrund seiner Materialeigenschaften vielseitig einsetzbar. Gemessen an seinem Produktionsvolumen, ist PVC nach Polyethylen und Polypropylen mittlerweile der drittwichtigste Kunststoff weltweit. Doch vor allem das sogenannte Weich-PVC, das häufig für Kabelisolatoren, Fußbodenbeläge oder Schläuche verwendet wird, steht immer mehr in der Kritik. Der Grund: Es enthält es bis zu 40% Weichmacher, die das Material nicht nur weich machen, sondern auch für eine bessere Temperatur- und Wetterbeständigkeit sorgen sowie Zähigkeit und Elastizität erhöhen sollen. Viele dieser Weichmacher, vor allem die sogenannten Phthalate, sind jedoch gesundheitlich bedenklich und können beispielsweise den Hormonhaushalt stark beeinflussen.
Neue biobasierte Weichmacher
Deswegen haben es sich das Institut für Technische Biokatalyse der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH), die Universität Bielefeld und die BASF SE zum Ziel gemacht, eine neuartige, biobasierte Alternative zu herkömmlichen Weichmachern in PVC zu entwickeln: Das gemeinsame Projekt „Bioweichmacher“ ist Teil des Ideenwettbewerbs „Neue Produkte für die Bioökonomie“, der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der „Nationalen Forschungsstrategie 2030“ gefördert wird. Das Ziel des Konsortiums: Weichmachermoleküle für Produkte zu entwickeln, die Mensch und Umwelt schonen.
Der Ideenwettbewerb des BMBF ist in zwei Phasen unterteilt: In der ersten Phase, der Sondierungsphase, wurde die Idee der Bioweichmacher entwickelt und ein entsprechendes Konsortium gebildet. In der aktuellen Machbarkeitsphase, die noch bis zum 31.05.2020 laufen wird, werden Synthesemethoden für die neuartigen Weichmachermoleküle entwickelt und diese auf ihre Anwendbarkeit und Toxikologie untersucht.
Mit Enzymen zur nachhaltigen PVC-Produktion
Im Detail streben die Forscher an, Moleküle zu entwickeln, die eine nachhaltige Alternative zu bestehenden PVC-Produkten bieten – ohne Wert- und Funktionsverlust. Zugleich sollen sie auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowohl ökologisch als auch ökonomisch effektiv synthetisiert werden können. Die Biochemiker verwenden dazu unter anderem Enzyme, die den Energieeinsatz verringern und die Bildung von schädlichen und umweltbelastenden Nebenprodukten vermeiden sollen. Um mehr über den Prozess zu erfahren, werden die einzelnen Reaktionsschritte durch eine Infrarot-Spektroskopie analysiert. Hierbei regt die Wärme das Schwingungs- und Absorptionsverhalten von Molekülen an und gibt Aufschluss über die chemischen Prozessreaktionen.
jmr
Plastics are an integral part of our everyday lives. Whether foil, cables or artificial leather - due to its diverse material properties, PVC (polyvinyl chloride) can be used in many different ways. Measured by its production volume, PVC is now the third most important plastic in the world after polyethylene and polypropylene. Nonetheless, the so-called soft PVC, which is frequently used for cable insulators, floor coverings or hoses, is increasingly subject to criticism. This is because it contains up to 40% plasticizers, which not only soften the material, but also improve its temperature and weather resistance and increase its toughness and elasticity. However, many of these plasticizers, especially the so-called phthalates, are harmful to one's health and can severly affect the hormone balance.
New biobased plasticizers
Therefore, the Institute of Technical Biocatalysis at the Technical University Hamburg-Harburg (TUHH), the University of Bielefeld and BASF SE are looking to develop a novel, biobased alternative to conventional plasticizers for PVC. The joint project "Bioplasticizers" came about as part of the "New Products for the Bioeconomy" ideas competition funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) as part of their "National Research Strategy 2030". The aim of the consortium is to develop plasticizer molecules for products that are environmentally friendly and safe for consumers.
The competition by the BMBF is divided into two parts: In the first phase, the exploratory phase, the idea of bioplasticisers was developed and a corresponding consortium formed. In the current, so-called feasibility phase, which will run until the end of May 2020, synthesising methods for the novel plasticizer molecules will be developed and their applicability and toxicology tested.
Using enzymes for a sustainable PVC production
More precisely, the researchers aim to develop molecules that offer a sustainable alternative to existing PVC products - without loss of value or function. At the same time, they should be able to be synthesized effectively, both ecologically and economically, and they should be made of renewable raw materials. Moreover, the biochemists use enzymes to reduce energy consumption and avoid the formation of harmful by-products. To learn more about the process, the individual reaction steps are analysed using infrared spectroscopy. The heat stimulates the oscillation and absorption behaviour of molecules and provides information about the chemical process reactions.
jmr
Blutgefäße wie Tiere und Menschen haben Pflanzen nicht. Doch auch sie müssen Nährstoffe in ihrem gesamten Gewebe verteilen – von der Wurzel bis in die Sprosse und Blätter. Das können sie entweder erreichen, indem sie Nährstoffe von Zelle zu Zelle weiterreichen oder indem sie die wassergefüllten Zellzwischenräume verwenden. Am Beispiel des Ammoniums haben Pflanzenforscher des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben jetzt analysiert, wann die Pflanze welchen der beiden Wege nutzt und wie leistungsfähig diese sind.
Zwei mögliche Transportwege für Ammonium
Über den Ammoniumtransport ist bereits einiges bekannt, denn er ist für die Landwirtschaft sehr bedeutsam: Ammonium bildet für Pflanzen die wichtigste Stickstoffquelle, ohne Stickstoff kann die Pflanze keine Proteine bilden – sie hungert und geht ein. So wussten die IPK-Forscher bereits, dass das Protein AMT1;3 den Transport von Ammonium in den Zellen steuert – der sogenannte symplasmatische Weg. Das Protein AMT1;2 hingegen ist für den Ammoniumtransport im Zellzwischenraum, auf dem sogenannten apoplastischen Weg verantwortlich.
Um beide Wege zu vergleichen, haben die Forscher mit gentechnischen Methoden alle weiteren Ammoniumtransporter der Pflanze ausgeschaltet und den zugeführten Stickstoff so markiert, dass sie dessen Weg durch die Pflanze nachvollziehen konnten. Wie die Pflanzenforscher im Fachjournal „PLOS Biology" berichten, leistet das Protein AMT1;2 mehr als AMT1;3 – es sei denn, Ammonium im Boden ist knapp. In diesem Fall arbeitet der symplasmatische Weg effizienter.
Wurzelwachstum hat bei Nährstoffmangel Priorität
Das Resultat ist für die Forscher plausibel, versorgt doch der symplasmatische Weg zunächst die Wurzeln. Dadurch kann die Pflanze in Zeiten knapper Nährstoffe bevorzugt ihr Wurzelwerk und damit die Nährstoffaufnahme ausbauen. In guten Zeiten hingegen beschleunigt der apoplastische Weg das oberirdische Wachstum und verbessert damit zugleich die Photosynthese.
Zwei Besonderheiten konnten die Wissenschaftler ebenfalls nachweisen. So funktioniert der apoplastische Weg nur, solange der sogenannte Casparysche Streifen die Zellzwischenräume an der Endodermis schließt. Dabei handelt es sich um eine Schicht aus Lignin, die verhindern soll, dass aufgenommene Giftstoffe in den Zentralzylinder der Pflanze gelangen. Und auch Endodermiszellen, die eine sogenannte Suberinschicht ausgebildet haben, können keine Nährstoffe mehr aufnehmen, die über den apoplastischen Weg angeliefert werden. Entsprechend bilden diese Zellen dann kein weiteres AMT1;2 mehr.
Das Verständnis dieser Zusammenhänge soll der Pflanzenzüchtung nun helfen, Wurzeleigenschaften so zu optimieren, dass die Pflanze trotz geringer Düngemengen gut mit Nährstoffen versorgt ist.
bl
Bakterien werden in der Biotechnologie für die verschiedensten Aufgaben eingesetzt. So können so etwa zur Herstellung von Plattformchemikalien genutzt werden oder um Abgase in nützliche Rohstoffe umzuwandeln. Damit die gewünschten Prozesse von den Mikroben geleistet werden können, müssen diese zuvor oft aufwendig gentechnisch verändert werden. Nun haben Jenaer Forscher eine Bakterienunterart entdeckt, die von sich aus Wasserstoff produziert und in Kombination mit einer weiteren Bakterienart sogar Naturstoffe wie Methan herstellen kann. Das Überraschende: Die Bakterienunterart zählte bisher zu einer Gruppe von Krankheitserregern.
Verwandter von Krankheitserregern produziert Wasserstoff
Diese Krankheitserreger, die sogenannten Epsilonproteobakterien, werden unter anderem mit der Entstehung von Magengeschwüren und Lebensmittelvergiftungen in Verbindung gebracht. Die Jenaer Biotechnologen forschten an der Untergruppe Sulfurospirillen, die nicht krankheitserregend ist, sondern anaerob, also unter Ausschluss von Sauerstoff in Abwässern und Flusssedimenten lebt und dort Schadstoffe umwandelt. Das Forscherteam unter der Leitung von Gabriele Diekert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena konnte nun erstmals zeigen, dass die Sulfurospirillen auch Wasserstoff und Naturstoffe produzieren können. Sie könnten damit zur Herstellung von Arzneimitteln verwendet werden.
Wie sie in den Fachjournalen „Nature Communications“ und „ACS Chemical Biology“ berichten, haben die Forscherteams von Diekert und Lorenz Adrian vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig die Funktion der Proteine des Bakteriums unter verschiedenen Bedingungen untersucht. „Zu Beginn hatten wir nur sehr unsichere Hinweise auf Wasserstoff- und Naturstoffproduktion dieser Bakterien. Wir haben die Sequenz einer sogenannten Hydrogenase – das sind Enzyme, die Wasserstoff spalten oder herstellen können – im Genom von Sulfurospirillum gefunden“, erklärt Tobias Goris, Wissenschaftler und Koordinator in einer DFG-Forschergruppe, die ebenfalls an dem Projekt beteiligt war. Mithilfe einer Proteomanalyse, also der Untersuchung der Gesamtheit der Proteine, konnten die Wissenschaftler schließlich einen großen, Wasserstoff produzierenden Komplex identifizieren.
Mikroben-Kooperation verwandelt Milchsäure in Methan
Sulfurospirillen sind demnach in der Lage, Wasserstoff zu produzieren. Viele andere Mikroben „ernähren“ sich hingegen von Wasserstoff. Deshalb kombinierten die Biotechnologen im nächsten Schritt die Fähigkeiten der Sulfurospirillen mit anderen, Naturstoff produzierenden Bakterien: Sulfurospirillum multivorans wurde zusammen mit Methanococcus voltae kultiviert. Wie der Name vermuten lässt, ist M. voltae dafür bekannt, mithilfe von Wasserstoff als Energiequelle, Methan zu produzieren. Und tatsächlich: S. multivorans wandelte Milchsäure in Wasserstoff um, und M. voltae verstoffwechselte diesen anschließend zu Methan.
Wirkstoff für die Krebsbehandlung
Bei einem weiteren Sulfurospirillen-Vertreter, Sulfurospirillum barnesii, untersuchten die Jenaer zusammen mit der Arbeitsgruppe von Christine Beemelmanns am Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie ebenfalls das Genom. Das Erbgut ließ darauf schließen, dass S. barnesii einen wichtigen Naturstoff produziert, der therapeutische Wirkungen haben könnte: Das nach dem Bakterium benannte Barnesin hat eine ähnliche Wirkungsweise wie bereits in der Krebsbehandlung eingesetzte Proteasehemmer.
Die Jenaer Biotechnologen wollen auch in Zukunft die Produkte von Sulfurospirillen sowie die Interaktion dieser Bakterien mit anderen untersuchen, wobei der Fokus auf dem Abbau von Schadstoffen durch solche mikrobiellen Kooperationen liegen wird.
jmr
Ob Vollmilch oder Zartbitter: Schokoladenprodukte haben gerade zur Weihnachtszeit Hochkonjunktur. Doch ohne die Kakaofrucht gäbe es keine Schokolade. Etwa 4,5 Millionen Tonnen Kakaobohnen werden jährlich weltweit zu süßen Köstlichkeiten und anderen Lebensmitteln verarbeitet. Die dabei anfallenden Kakaoschalen wurden bisher zumeist als Abfallstoff entsorgt, oder fanden Verwendung in der Kosmetikindustrie oder für den sogenannten Kakaoschalentee. Denn die wichtigen und gesundheitsfördernden Inhaltsstoffe wie Theobromin, Flavanole oder Catechine stecken sowohl in der Bohne, als auch in der Schale der Kakaofrucht.
Mit Bakterien und Enzymen die Kakaoausbeute steigern
Im Projekt „CocoaBoost“ steht nun die effizientere Weiterverwertung der Kakaoschalen im Fokus. Unter Einsatz von Mikroorganismen und Enzymen will das Institut für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie (LCB) der Justus-Liebig-Universität Gießen mit der Novis GmbH in Tübingen das verborgene Potenzial der Kakaoschalen für die Industrie besser nutzbar machen. In dem vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) über das Kooperationsnetzwerk „biohymed“ geförderte Vorhaben, wollen die Partner in den kommenden zweieinhalb Jahren ein biotechnologisches Verfahren zur Herstellung von Kakaopulver aus Kakaoschalen entwickeln.
Störstoffe in Kakaoschalen beseitigen
Bisher war die Gewinnung von Kakao aus den Schalen der Frucht unrentabel und teuer. Bei der sogenannten wilden Fermentation blieben zu viele unverdaute Störstoffe zurück, die für eine industrielle Weiterverarbeitung vor allem in Lebensmitteln hinderlich waren. „Die Ausbeute des Verfahrens liegt bei circa 70% bis 80% der Schalenmasse. Denn es gibt einen gewissen Massenverlust, da störende Bestandteile der Schalen wie Schleimzellen abgebaut, anhaftender Schmutz entfernt und ein Anteil sehr feinen Pulvers verlorengeht“, erläutert Verena Grimm, Projektleiterin von biohymed bei der BioRegio STERN Management GmbH auf Nachfrage gegenüber bioökonomie.de.
Im Projekt wollen die Partner diese Störfaktoren nun biotechnologisch beseitigen. Dafür sollen ablaufende Reaktionen und Mikroorganismen für den Abbau der Störfaktoren identifiziert werden, um den Prozess zu verstehen und die Parameter gezielt mithilfe von Mikroorganismen oder durch den Einsatz von Enzymen steuern zu können. „Durch eine gezielte biotechnologische Behandlung der Schalen sollen die Störstoffe, bestehend aus Fetten und Schleimzellen, soweit abgebaut werden, dass die behandelten Schalen zu einem interessanten Ausgangsrohstoff für die Weiterverarbeitung werden können“, so Grimm.
Effizente Verwertung des Abfallproduktes
Eine Arbeitsgruppe um Martin Rühl vom Gießener LCB wird die Durchführung und Auswertung der Hydrolyse-Versuche im Labormaßstab übernehmen. Die Novis GmbH ist für das Scale-up sowie die Integration des neuen Prozesses in ihr bestehendes Verfahren, aber auch für die Kommerzialisierung und Markteinführung verantwortlich. „CocoaBoost ermöglicht die effiziente Verwertung eines Abfallprodukts der Kakaoernte und wird somit zur Ressourcenschonung und Einsparung von Rohstoffen beitragen“, sagt Grimm.
bb
Die Apfelbauern waren einige der wenigen Landwirte, die vom Hitzesommer 2018 profitiert haben. Denn die Apfelernte fiel in diesem Jahr deutlich besser aus als zuletzt. Doch statt mit Hitze und Dürre haben die Landwirte mit einer anderen Bedrohung zu kämpfen: dem sogenannten Feuerbrand. Die Pflanzenkrankheit wird vom Bakterium Erwinia amylovora ausgelöst. Ist das Gewebe infiziert, stirbt es ab und zieht letztlich den gesamten Baum in Mitleidenschaft. Da die Bäume nicht mit Antibiotika behandelt werden dürfen, bleibt den Landwirten beim Befall mit dem Bakterium oft nur der Kahlschlag, um die weitere Ausbreitung des Erregers zu verhindern. Viele Apfelbauern hoffen daher auf die Züchtung neuer, resistenter Apfelbäume. Doch dafür muss zuvor der Infektionsweg genau geklärt sein.
Effektorprotein löst Kettenreaktion aus
Hier setzte ein Forscherteam aus Molekularbiologen vom Julius Kühn-Institut (JKI) in Dresden an. Zusammen mit US-amerikanischen und neuseeländischen Kollegen fanden sie heraus, dass ein bestimmtes Protein des Bakteriums ausreicht, um die Krankheitssymptome beim Apfel auszulösen. Wie das geschieht und welche Kettenreaktion die Infektion in der Frucht zur Folge hat, beschreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Molecular Plant-Microbe Interactions“.
Das für die Infektion verantwortliche Protein trägt den Namen AvrRpt2EA. „Mit unseren Experimenten konnten wir zeigen, dass AvrRpt2EA eine zentrale Rolle in der Wirt-Pathogen-Beziehung spielt“, berichtet Susan Schröpfer vom JKI. Von anderen solchen Effektorproteinen ist bereits bekannt, dass sie über ein spezielles Ausscheidungssystem der Bakterien in die Pflanzenzellen gelangen und dort die Zellfunktionen verändern. „Doch wie das bakterielle Effektorprotein des Feuerbrands in der Pflanze genau wirkt, hatten wir bislang nur unzureichend verstanden“, sagt Henryk Falchowsky. Er ist Leiter des JKI-Instituts für Obstzüchtung und koordinierte die Zusammenarbeit mit den Partnern in den USA und Neuseeland.
Resistenzen der Wildäpfel nutzen
Nicht alle Apfelsorten sind für den Feuerbranderreger empfänglich, einige Wildapfelarten besitzen spezielle Resistenzproteine gegen ihn. Doch wenn AvrRpt2EA in die Zellen gelangt, stirbt das Gewebe rund um den Trieb schon nach kurzer Zeit ab und die Blätter werden braun. Deshalb haben die Forscher die Reaktion der Pflanze auf das Effektorprotein genau untersucht. Das Ergebnis: Das Protein löst eine Kettenreaktion aus. Diese Salicylsäure-abhängige Antwort fördert die Entstehung von Nekrosen, also von totem Gewebe. Die Wissenschaftler gehen deshalb davon aus, dass das Feuerbrandbakterium die Zellen des Apfelbaums so „umprogrammiert“, dass diese ihm optimale Lebensbedingungen bieten – denn der Erreger ernährt sich von dem toten Baumgewebe.
Das Ziel der Molekularbiologen ist es, die anfälligen Apfelbaumarten mit den Resistenzproteinen der Wildarten auszustatten. Doch bevor sie soweit sind, müssen noch einige Fragen beantwortet werden: „Beispielsweise ist noch ungeklärt, wie es dem Bakterium-Effektorprotein in anfälligen Sorten genau gelingt, den Salicylsäure-abhängigen Abwehrweg anzustoßen und welche Wechselwirkungen es mit dem apfeleigenen Resistenzprotein FB_Mr5 in resistenten Apfelwildarten gibt“, so Flachowsky mit Blick auf künftige Forschungsprojekte.
jmr
Der letzte Sommer hat die Folgen von Klimawandel und globaler Erwärmung für Deutschland und ganz Europa deutlich gemacht: So führte die anhaltende Dürre dazu, dass Flüsse austrocknen und nationale wie europäische Schiffslieferungen monatelang eingeschränkt waren oder ganz ausfielen.
Im Oktober veröffentlichte das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) seinen Sonderbericht über die Auswirkungen der globalen Erwärmung. Das Fazit: Die vom Menschen verursachte globale Erwärmung liegt bereits bei 1 °C über dem vorindustriellen Niveau und steigt um etwa 0,2 °C pro Jahrzehnt. Werden die internationalen Klimaschutzmaßnahmen nicht intensiviert, könnte der globale durchschnittliche Temperaturanstieg schon kurz nach 2060 2 °C erreichen - und danach sogar weiter steigen. Dieses hätte jedoch verheerende Folgen für die Ökosysteme auf der ganzen Welt sowie für die Landwirtschaft: Überschwemmungen und Dürre, die die Ernteerträge stark minimieren, werden immer häufiger vorkommen. Kurz gesagt: Die globale Erwärmung über 1,5 °C im Vergleich zu vorindustriellen Werten würde das Überleben der Menschheit ernsthaft gefährden. Um diese Gefahren abzuwenden, beraten die Vertragsparteien des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (COP) derzeit auf ihrem 24. Treffen, dem sogenannten COP24, im polnischen Kattowitz Strategien zur Reduzierung der Kohlenstoff- und Treibhausgasemissionen.
Langfristige Strategie für eine klimaneutrale Wirtschaft
In Vorbereitung auf das hochrangige Treffen hat die Europäische Kommission ein offizielles Kommuniqué veröffentlicht. Darin stellt sie eine Strategie vor, um auch in Zukunft auf diesem Planeten leben zu können, und wie eine wachsende Weltbevölkerung nachhaltig bekleidet, untergebracht und ernährt werden kann. Die EU müsse hier mit gutem Beispiel vorangehen und einen langfristigen Plan für eine erfolgreiche, moderne, wettbewerbsfähige und klimaneutrale Wirtschaft entwickeln und umsetzen, heißt es. Um diese Ziele zu erreichen, werden nach Ansicht der Kommission Bioökonomie und Kreislaufwirtschaft entscheidend sein.
Die Kommission erklärt weiterhin, dass das Ziel dieser langfristigen Strategie darin besteht, das Engagement Europas für eine globale Klimaschutzaktion zu bekräftigen und eine Vision vorzulegen, wie bis zum Jahr 2050 die Treibhausgasemissionen auf Null minimiert werden können. Die vorgeschlagene Strategie ziele jedoch nicht darauf ab, neue Regulierungen und Gesetze auf den Weg zu bringen oder die Nachhaltigkeitsziele 2030 in Frage zu stellen. Die Kommission will damit wirtschaftliche und gesellschaftliche Veränderungen skizzieren, um bis 2050 den Übergang zu einer Wirtschaft mit „Netto-Null-Treibhausgasemissionen" zu erreichen.
Die Vorteile der Bioökonomie
Um diese Netto-Null-Emissionen zu erreichen, müsse vor allem das Potenzial der Kreislaufwirtschaft und der Bioökonomie ausgeschöpft werden. Nach Ansicht der Kommission könnte der Weg zu einer Wirtschaft ohne Treibhausgasemissionen demnach auf der Bündelung von sieben strategischen Hauptbausteinen beruhen: Hierzu zählen unter anderem die Maximierung der Energieeffizienz im Zusammenhang mit emissionsfreien Gebäuden, die Dekarbonisierung der Energieversorgung, die Kreislaufwirtschaft als Schlüsselfaktor zur Verringerung der Treibhausgasemissionen und die Digitalisierung zur Ermöglichung intelligenter Netzinfrastrukturen.
Für eine erfolgreiche Bioökonomie ist zudem nachhaltige Biomasse enorm wichtig: Denn Biomasse kann Wärme liefern. In Biokraftstoffe und Biogas umgewandelt kann damit Erdgas ersetzt werden. Auch Materialien, die auf fossilen Rohstoffen basieren – insbesondere im Bausektor – können durch nachhaltige biobasierte Produkte wie Biokunststoffe und Verbundwerkstoffe ersetzt werden.
Doch eine rein biobasierte Wirtschaft wird nach Ansicht der Kommission im Vergleich zum heutigen Verbrauch wesentlich mehr Biomasse erfordern. Bis 2015 wird eine Steigerung um bis zu 80% erwartet. Biomasse muss also aus mehreren Quellen stammen. Die Landressourcen sind jedoch begrenzt. Darum wird es ebenfalls wichtig sein, die Produktivität der Wasser- und Meeresressourcen zu verbessern, um die gesamte Bandbreite der Möglichkeiten der Bioökonomie zu nutzen. Dazu gehören unter anderem die Produktion und Nutzung von Algen und anderen neuen Proteinquellen, die das Potenzial haben, den Druck auf die landwirtschaftlichen Flächen zu verringern.
Auch die Bürger müssen umdenken
Die erfolgreiche Implementierung insbesondere der neuen biobasierten Produkte wird der Kommission zufolge nicht nur von der industriellen Entwicklung abhängen, sondern auch von den Bürgern: Diese müssen die neuen Technologien und Produkte akzeptieren. Darüber hinaus sind in der EU in den nächsten zwei Jahrzehnten massive Forschungs- und Innovationsbemühungen erforderlich, um kohlenstoffarme und kohlenstofffreie Lösungen wirtschaftlich rentabel zu machen und neue Produkte hervorzubringen. Dementsprechend steht das Klima auch im Mittelpunkt von „Horizon Europe", dem neuen europäischen Forschungs- und Innovationsprogramm. Die Kommission schlägt vor, 35% des fast 100 Mrd. Euro umfassenden Budgets in die Forschung zu investieren, um die Klimaziele zu erreichen.
Forschungsprojekte und neue Entwicklungen werden auch in anderen Bereichen das Wachstum ankurbeln. Bereits heute gibt es in der EU schätzungsweise vier Millionen „grüne Arbeitsplätze". Weitere Investitionen in die industrielle Modernisierung, die Energiewende, die Kreislaufwirtschaft, saubere Mobilität und die Bioökonomie werden der Kommission zufolge noch mehr hochwertige Beschäftigungsmöglichkeiten schaffen.
Mit gutem Beispiel vorangehen
Die Kommission betont in ihrem Bericht auch, dass eine solche Strategie nicht im Alleingang von der EU realisiert werden kann. Es bedürfe vielmehr weltweiter Kooperationen. Die EU geht demnach lediglich mit gutem Beispiel voran und ist offen für eine multilaterale und globale Zusammenarbeit.
Bis Ende 2018 werden nun die Mitgliedsstaaten ihre Entwürfe für nationale Klima- und Energiepläne bei der Europäischen Kommission einreichen. Darüber hinaus erarbeiten auch immer mehr Regionen, Kommunen und Wirtschaftsverbände ihre eigenen Visionen für 2050, die dazu beitragen werden, Antworten auf die globale Herausforderung des Klimawandels zu definieren.
Eines ist der Kommission zufolge jedoch sicher: Die Umwandlung der heutigen auf fossilen Ressourcen basierenden Wirtschaft hin zu einer nachhaltigen und biobasierten Gesellschaft ist im Kampf gegen den Klimawandel unerlässlich. In den Worten der Kommission: „Der Status quo ist keine Option."
jmr
The last summer has demonstrated the consequences of climate change and global warming all too vividly for Germany and all of Europe. For instance, a prolonged drought has caused rivers to fall dry and is hindering national as well pan-European shipments well into December.
In October, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) issued its Special Report on the impacts of global warming. Their conclusion: human-induced global warming has already reached 1°C above preindustrial levels and is increasing at approximately 0.2°C per decade. Without stepping up international climate action, the global average temperature increase could reach 2°C soon after 2060 and will continue rising afterwards. This, however, will have dire consequences for ecosystems around the world, it will cause floodings and decrease the availability of arable land. In short: Global warming above 1.5°C compared to preindustrial levels will seriously endanger the survival of mankind. To avert these dangers, the Parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change are currently discussing strategies how to reduce carbon- and greenhouse gas emissions at the COP24 in Katowice in Poland.
Long-term strategy for a climate neutral economy needed
In preparation for the high-level meeting, the European Commission has published an official communication to the European Parliament, the European Council, the Council, the European Economic and Social Committee, the Committee of the Regions and the European Investment Bank. The message of the communiqué is clear: In order to live sustainably on this planet and be able to clothe, shelter and feed a growing global population, the EU needs to lead by example and establish and implement a long-term strategy for a prosperous, modern, competitive and climate neutral economy. To that end, according to the Commission, the bioeconomy and the circular economy will play vital roles.
As stated by the Commission, the aim of this long-term strategy is to confirm Europe's commitment to lead the fight against global warming and to present a vision that can lead to achieving net-zero greenhouse gas emissions by 2050 through a socially-fair and cost-efficient transition. However, the proposed strategy does not intend to launch new policies, nor does the European Commission intend to revise the 2030 Sustainable Development Goals. Instead, the strategy outlines a vision of the required economic and societal transformations spanning all sectors of the economy and society to achieve the transition to net- zero greenhouse gas emissions by 2050.
The benefits of the bioeconomy
Reaching net-zero greenhouse gas emissions will require maximising the potential of technological and circular economy options, the large scale deployment of natural land based carbon sinks including in the agricultural and forestry sectors as well as shifts in mobility patterns. Thus, according to the Commision, the road to a net-zero greenhouse gas economy could be based on joint actions along a set of seven main strategic building blocks that include maximising energy efficiency in the context of zero emission buildings, decarbonising the energy supply, the circular economy as a key enabler to reduce greenhouse gas emissions, digitalisation to enable smart network infrastructures, and “reaping the full benefits of the bioeconomy”.
For a successful bioeconomy the availability of sustainable biomass is of the upmost importance: Biomass can directly supply heat, be transformed into biofuels and biogas, and can be transported through the gas grid substituting natural gas. Moreover, it can substitute for carbon intensive materials, particularly in the building sector but also via new and sustainable bio-based products such as bioplastics and composites
According to the Commission, a net-zero emissions economy is built upon increasing amounts of biomass compared to today’s consumption, with highest projections seeing an increase in bio-energy consumption of around 80% until 2050. Thus, an increased biomass production will need to come from a combination of sources. However, a biomass-based transition is limited by the availability of land - which is also finite. In order to alleviate the multiple demands on the EU's land resources, improving the productivity of aquatic and marine resources will therefore also be important in capturing the full range of opportunities of the bioeconomy. This includes for instance the production and use of algae and other new sources of protein which have the potential to relieve the pressure on agricultural land.
Citizens will have to become active participants
However, the development of the options and actions explored will not only depend on the speed of their initial deployment, but also on the extent to which citizens become active participants in the transition, and the public’s acceptance of certain low and carbon-free technologies.
Moreover, a massive research and innovation effort, built around a coherent strategic research, innovation and investment agenda is needed in the EU within the next two decades to make low and zero-carbon solutions economically viable and bring about new solutions. Accordingly, climate is also at the heart of Horizon Europe, the European Commission’s proposal for the new EU's research and innovation programme. The Commission proposes to invest 35% of the near € 100 billion budget in climate objectives, through the development of innovative and cost-effective zero-carbon solutions.
This research and new inventions will subsequently also spur growth in other sectors. Already today there are an estimated 4 million 'green jobs' present in the EU. Further investment into the industrial modernisation, the energy transformation, the circular economy, clean mobility, green and blue infrastructure and the bioeconomy will create even more high quality employment opportunities.
The EU: leading by example
In its report the Commission also stresses that this long-term strategy for the EU cannot be pursued in isolation. Therefore, the EU must promote a worldwide uptake of policies and actions to halt climate change and transition to a worldwide low carbon future. Thus, the EU should continue leading by example as well as fostering multilateral and global cooperation.
By the end of 2018 the member states will submit their drafts for National Climate and Energy Plans to the European Commission. In addition, an increasing number of regions, municipalities and business associations are drawing up their own vision for 2050, which will enrich the debate and contribute to defining Europe’s answer to the global challenge of climate change.
Nevertheless, in order to achieve and implement a carbon-neutral economy, a complete transformation of the current global economies towards more sustainable and biobased economies is essential. In the words of the Commission: “The status quo is not an option.”
jmr
Ob Sojaschnitzel oder Tofubratwurst – immer mehr Verbraucher greifen im Supermarkt zu Fleischersatzprodukten. Nach Angaben des Bundes für Lebensmittelrecht und Lebensmittelkunde ist der Umsatz bei fleischlosen Waren von 2012 bis 2016 um 88% gestiegen. Auch wenn die fleischlose Kost rein äußerlich dem tierischen Vorbild sehr ähnelt, beim Kauen fällt der Unterschied dann doch auf. „Dieses Mundgefühl beruht vor allem auf der faserähnlichen Textur von Fleisch“, erklärt Azad Emin vom Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).
Die Struktur von Fleischersatz dem tierischen Produkt anpassen
Gemeinsam mit Forschern der TU Berlin und dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik in Quakenbrück sucht der Verfahrenstechniker daher nach einem Weg, die Textur fleischanaloger Produkte so zu verbessern, dass sie der Struktur von Fleisch zum Verwechseln ähneln. „Wir haben einen Ansatz und eine Methode entwickelt, die es ermöglichen, den Prozess mit Fokus auf Strukturveränderungen zu untersuchen und zu kontrollieren“, sagt Emin.
Herstellungsprozess im Extruder durchleuchtet
Das Team konzentrierte sich dabei auf die Herstellung der Fleischersatzprodukte und nahm dafür die Prozesse in der Produktionsanlage, dem Extruder, unter die Lupe. Das hier angewendete Verfahren, die Nassextrusion, wird auch zur Herstellung von Erdnussflips genutzt. Die teigartige Rohstoffmasse wird dabei mit Wasser versetzt und mittels zweier rotierender Schneckenwellen durch ein Gehäuse befördert. Dort wird die Masse erhitzt und am Ende durch eine gekühlte Düse gepresst. Bisher hat sich die Produktentwicklung laut Emin nur zeitaufwendig und kostspielig empirisch, also durch Versuch und Irrtum, vorantreiben lassen.
Mit Lipiden Struktur und Mundgefühl verbessern
Die neue Methode macht es nun möglich, Strömungssimulationen und -messungen innerhalb des Extruders durchzuführen. Gleichzeitig gibt sie Einblicke in das Zusammenspiel von Fließeigenschaften und thermomechanischen Beanspruchungen und Aufschluss über den Verfahrensprozess sowie die dadurch hervorgerufenen strukturellen Veränderungen der pflanzlichen Proteine. Nachdem die Details des Herstellungsprozesses vorliegen, können sich die Forscher der Verfeinerung der Textur fleischähnlicher Produkte widmen. „In unserer weiteren Forschung wollen wir die Struktur und das Mundgefühl unter anderem durch Hinzufügen von Lipiden und vorstrukturierten Proteinkomponenten fleischähnlicher gestalten“, erklärt Azad Emin.
Die Arbeit der Karlsruher Forscher erfolgt im Rahmen des Forschungsprojekts „Texturierungsmechanismen bei der Nassextrusion von Soja- und Erbsenprotein“ und wird seit 2015 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.
bb
Viel wurde schon über das sogenannte Insektensterben berichtet. Vor allem die intensive Landwirtschaft und der Einsatz von Pestiziden gelten als Hauptursache für das Verschwinden von Schmetterlingen, Bienen und Co. Nun haben Biodiversitätsforscher der Universität Osnabrück noch einen weiteren Schuldigen gefunden: das Düngen. Die damit verbundenen erhöhten Stickstoffwerte in der Pflanze dezimiert die Schmetterlingsraupenpopulation.
Kooperation von mehreren Ökologen
Bisher wurde vor allem untersucht, wie schwindender Lebensraum und schrumpfende Schmetterlingspopulationen zusammenhängen. Wie sich die Landwirtschaft auf die verbleibenden Wirtspflanzen auswirkt und wie Schmetterlinge mit diesen Veränderungen umgehen, blieb hingegen unklar. Thomas Fartmann von der Universität Osnabrück hat daher zusammen mit Susanne Kunze von der Universität Bayreuth und Thilo Heinken von der Universität Potsdam die Auswirkungen der Düngeraten in der Landwirtschaft auf die Physiologie der Schmetterlinge untersucht.
Erhöhte Stickstoffwerte setzen Schmetterlingen zu
Wie die Forscher im Fachjournal „Oecologia“ berichten, haben sie die Überlebensraten von sechs weit verbreiteten Tag- und Nachtfalterarten im Zusammenhang mit verschiedenen Düngeszenarien untersucht. Dabei haben die Ökologen die Stickstoffmengen den in Mitteleuropa üblichen Düngemengen angepasst. „Die Düngung hat dabei zu einer Zunahme des Stickstoffgehalts in den Wirtspflanzen und gleichzeitig zu einer deutlich erhöhten Mortalitätsrate der Schmetterlingsraupen aller Modellarten geführt", so Fartmann. Die Ergebnisse belegen, dass die in der Landwirtschaft übliche Düngemenge zu einem erhöhten Stickstoffgehalt in den Pflanzen führt und das schadet den Schmetterlingen.
jmr
Chemische Industrie und Umweltschutz – das war bis in die 1970er Jahre ein Thema mit viel Konfliktpotenzial. Auch heute ist es nicht immer einfach, chemische Prozesse umweltfreundlich zu gestalten. Doch die Branche hat die Herausforderung angenommen. Mit „Chemie 4.0“ will das Transferzentrum Chemie- und Biosystemtechnik im Großraum Halle-Leipzig die Nachhaltigkeit der Branche auf ein neues Niveau heben. Das gaben Vertreter des 2016 gegründete Netzwerks auf dem Zukunftsdialog 2018 in Quedlinburg bekannt. Mehr als 70 Gäste aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik tauschten sich dort zu ressourcenschonenden und energieeffizienten Prozessen, den Potenzialen der Chemie 4.0 und Möglichkeiten zur Zusammenarbeit aus. Das Transferzentrum besteht aus zahlreichen Einrichtungen der angewandten Forschung, Hochschulen und Universitäten sowie Forschungscluster und mehr als 60 Industrieunternehmen aus Mitteldeutschland. Durch das Zusammenführen von erneuerbaren Ressourcen, Digitalisierung und Kreislaufwirtschaft sollen sich hier insbesondere für das mitteldeutsche Chemiedreieck neue Chancen ergeben.
Kreislaufwirtschaft durch Digitalisierung
Wie eine Chemie 4.0 aussehen könnte, erläuterte Ralf Wehrspohn, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) und einer der Direktoren des Leistungs- und Transferzentrums: „Die Digitalisierung ermöglicht in der Kunststoff verarbeitenden, chemischen, biotechnologischen und der biomedizinischen Industrie die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft, die auf erneuerbaren Ressourcen beruht.“ Was im Unternehmen als Reststoff anfalle, könne im anderen Unternehmen zum wertvollen Rohstoff werden und Plastikmüll, so Wehrspohn weiter, könne beispielsweise mit neuen Technologien als Kohlenstoffquelle für die Chemieindustrie erschlossen werden.
Reststoffe werden zu Wertstoffen
Natürlich ist es schon heute normal, dass ein Chemieunternehmen einen Reststoff nicht einfach entsorgt, wenn es ihn auch verkaufen kann. Doch das Netzwerk soll helfen, dass sich solche nachhaltigen Paarungen leichter finden und umsetzen lassen. Das eigentliche Ziel ist aber weit größer: Angestrebt wird eine CO2-neutrale Wertschöpfung in der chemischen Industrie. So sollen Wiederverwertung, Recycling, energetische Verwertung und biologischer Abbau dazu beitragen, Stoffkreisläufe zu schließen. Wie das gelingen kann? „Antworten darauf finden wir am besten, wenn wir Grundlagenforschung, anwendungsorientierte Forschung und industrielle Entwicklung zusammenführen“, sagte Frank Emmrich, Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI in Leipzig und ebenfalls Mitglied des Direktoriums im Leistungs- und Transferzentrum.
Wirtschaftlicher Impuls für Mitteldeutschland
Profitieren soll neben der Umwelt und den beteiligten Partnern die gesamte Region Mitteldeutschland, in der Rohstoff-, Energie- und Chemiewirtschaft eine lange Tradition haben. „Wir wollen lokale Rohstoffe für die regionale Industrie erschließen, um die dabei entstehenden Lösungen überregional verwertbar zu machen“, resümiert Christian Growitsch, stellvertretender Leiter des Fraunhofer IMWS und Sprecher des Direktoriums des Leistungs- und Transferzentrums. „So stärken wir die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit insbesondere von kleinen und mittelständischen Unternehmen.“
bl
Insekten als Nahrungsmittel – dabei denken viele Menschen zunächst an Thailand oder Indonesien, wo gebratene Heuschrecken und frittierte Mehlwürmer an fast jeder Straßenecke angeboten werden. Doch spätestens seit der „Novel-Food-Verordnung“ Anfang 2018 kommen auch hierzulande immer mehr Lebensmittel aus Insekten auf den Markt. Die Zulassung und gesundheitliche Bewertung der neuen Lebensmittel übernimmt dabei die European Food Safety Authority (EFSA).
Insektenprotein ist gesund und schont die Umwelt
Die Vorteile von Insekten liegen für Experten klar auf der Hand: Sie sind proteinreich und zugleich fettarm. Außerdem sind sie im Vergleich zu Rind, Schwein oder Huhn in ihrer Zucht und Haltung wesentlich ressourcenschonender. Zudem benötigen Insekten nur einen Bruchteil an Futter, Wasser, Land und Zeit, um dieselbe Proteinmenge herzustellen wie herkömmliche tierische Quellen. Doch wie können vor allem Europäer, die Insekten traditionell nicht auf ihrem Speiseplan haben, von deren Qualitäten überzeugt werden? Reicht der Appell an das Umweltbewusstsein aus oder bedarf es ausgeklügelter Marketingstrategien, um westliche Nationen zum Insektenverzehr zu bewegen?
Umweltschonend oder Luxusartikel
Genau das haben Fabian Christandl von der Hochschule Fresenius, Sebastian Berger und Annika Wyss von der Universität Bern sowie Christian Bärtsch von der ESSENTO Food AG und Christina Schmidt von der Universität Köln nun in einer Studie untersucht. 180 Probanden, die in zwei Gruppen aufgeteilt wurden, erhielten zunächst Werbeflyer, in denen Insekten-basierende Lebensmittel angepriesen wurden. Dabei bekam eine Gruppe Prospekte, die vor allem auf die gesundheitsfördernden und umweltfreundlichen Aspekte der Insekten hinwies. Diese Flyer waren mit Slogans wie „Fleisch war noch nie so gesund“ oder „Fleisch war noch nie so umweltfreundlich“ beschriftet. Die andere Hälfte der Teilnehmer bekam Flyer, in denen Insekten als Luxusprodukte angepriesen und mit einem trendigen Lifestyle in Verbindung gebracht wurden. Anschließend wurden den Teilnehmern Mehlwurm-Schokopralinen angeboten und darauf geachtet, wie viele der Probanden davon kosteten.
Gezielte Marketingstrategie für Insektenprodukte
Das Ergebnis war eindeutig. Wie die Forscher im Fachjournal „Frontiers in Nutrition“ berichten, probierten 76,2% der Befragten, denen Insekten als Luxusprodukt präsentiert wurden, die Schokopralinen mit Mehlwürmern. Von den Teilnehmern, die Werbeslogans zur Umweltverträglichkeit bekommen hatten, griffen lediglich 61,3% zur Insektenschokolade. Für Christandl und Kollegen ist dies ein eindeutiges Zeichen: „Aus unseren Ergebnissen lässt sich ableiten, dass die Werbung Insekten eher als Genussmittel anpreisen sollte. Mit dieser Strategie können sie tendenziell mehr Konsumenten davon überzeugen, Insekten mit auf den Speiseplan zu nehmen“, empfiehlt Christandl.
jmr
Eating insects - many people still shudder when when hearing these words, or they're thinking of Thailand or Indonesia, where fried crickets and mealworms are sold on the streets. But since the "Novel Food Regulation" was implemented at the beginning of 2018, a growing number of food items containing insects has made it into several supermarkets across the EU. The European Food Safety Authority (EFSA) is responsible for the approval and health assessment of these new foods.
Insect protein is healthy and easy on the environment
The advantages of insects as food items are obvious: they are rich in protein and low in fat at the same time. Moreover, breeding and farming them is much more resource-efficient than farming cattle, pigs or chickens. In fact, insects only need a fraction of food, water, land and time to provide the same amount of protein as conventional animal sources. But how can citizens across the EU, where insects are not traditionally a part of the meal plan, be convinced of these qualities? Is it enough to appeal to environmental concerns or do we need more sophisticated marketing strategies to persuade Westerners to eat insects?
Eco-friendly or a luxury
This question was investigated by Fabian Christandl from Fresenius University, Sebastian Berger and Annika Wyss from the University of Bern, Christian Bärtsch from ESSENTO Food AG and Christina Schmidt from the University of Cologne. The study was carried out at the Cologne campus of the Fresenius University of Applied Sciences and included 180 subjects that were divided into two groups. All test persons first received a flyer advertising insect-based food. On the flyers of half of the participants, the health-promoting and eco-friendly aspects of the insects were emphasized: The flyers were labelled with slogans such as "meat has never been so healthy" or "meat has never been so environmentally friendly". The other half of the participants received flyers advertising insects as luxury products and associating them with a trendy lifestyle. Afterwards, the participants were offered mealworm chocolate pralines and the scientitst analysed how many of the test persons actually tasted the pralines.
Targeted marketing strategy for insect products
As the researchers report in the journal "Frontiers in Nutrition", the results were quite clear. According to them, 76.2% of those presented with insects as a luxury product tried the chocolate pralines with mealworms. Of the participants who received advertising slogans highlighting the environmental benefits, only 61.3% tried the insect chocolate. For Christandl and colleagues this is an unequivocal sign: "From our results it can be deduced that the advertising should emphasise insects as luxury food. Thereby more consumers can be enticed to include insects in their diets," recommends Christandl.
jmr
Es war eine der größten ökologischen Katastrophen im 20. Jahrhundert in Deutschland: Seit den 50er Jahren belastete vor allem die Landwirtschaft den Bodensee immer stärker mit Phosphat, was letztlich zu einer Eutrophierung des Gewässers führte. Insbesondere die Algen haben sich daraufhin so explosiv vermehrt, dass der Sauerstoff in den Tiefen des Sees nicht für deren Abbau reichte. Die Folge: Badegäste fanden keine algenfreien Flächen mehr, Motorboote blieben in den Algenmatten stecken – und die Eier der Felchen konnten sich nicht mehr entwickeln. Zwei dieser fünf nur im Bodensee lebenden Fischarten starben daraufhin aus.
Neustart in den 80er Jahren
Massive Anstrengungen in den 80er Jahren versetzten den Bodensee schließlich in einen gesünderen Zustand zurück. Aber würde sich die Artenvielfalt des Sees auch wieder erholen? Das haben Biologen der Universitäten Konstanz und Glasgow am Beispiel des Gangfisches – einer Felchenart – untersucht. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher nun im Fachjournal „Nature Ecology and Evolution“.
Überraschenderweise zeigten dabei äußere und genetische Merkmale des Gangfisches, dass diese Art nach der Erholung des Bodensees eine ungewöhnliche und schnelle Diversifizierung erfahren hat, also schon bald eine große Vielfalt innerhalb der eigenen Art zeigte. So konnte sich die Art beispielsweise eine breite ökologische Nische erschließen, weil sie in weniger als zehn Generationen eine große Vielfalt an Kiemenreusendornen entwickelt hatte. Mit diesen Dornen filtern die Fische Nahrung aus dem Wasser.
Diversität durch Hybridisierung
Als Ursache dafür, dass sich die Gangfische so schnell genetisch diversifizieren konnten, vermuten die Biologen Hybridisierungen – also Paarungen mit anderen Arten – in der Zeit der Eutrophierung. Zwar paaren sich die Hybridnachkommen meist wieder mit der zahlenmäßig dominanten Elternart, weshalb die Hybridisierung nur in Ausnahmefällen zu neuen Arten führt. Doch kann auf diese Weise der Genpool einer Art aufgefrischt werden, wodurch deren Fähigkeit, sich an eine veränderte Umwelt anzupassen, verbessert wurde.
Die Vielfalt einzelner Bewohner eines Lebensraumes könne sich somit nach dessen Wiederherstellung relativ schnell erholen, resümieren die Forscher. Wie sehr das gelingen kann, hänge aber von der genetischen Architektur, dem ökologischen Kontext und der Evolutionsgeschichte ab. Die Konstanzer Biologin Jasminca Behrmann-Godel, die die Studie geleitet hat, betont zudem: „Diese neue Vielfalt an Gangfischen ist eine Variation innerhalb einer Art und ersetzt nicht den Verlust des Artenreichtums durch Eutrophierung.“
bl
Facettenreich und beständig
Granit ist ein Naturstein mit einer Menge verschiedener Facetten und mindestens genau so vielen Vorteilen. Er entsteht durch das Erstarren von Magma unter der Erdkruste und ist besonders reich an Quarz, Feldspaten und dunklen Materialien wie zum Beispiel Glimmer. Aufgrund seiner hohen Festigkeit und Härte ist Granit als Werkstoff für Küche, Bad und auch im Außenbereich sehr beliebt.
Vom Abfall zum Rohstoff
Ein bayerisches Famlienunternehmen entwickelte nun einen Herstellungsprozess, mit dem Granit wie Keramik dreidimensional geformt werden kann. Zunächst werden die Granitabfälle aus dem Steinbruch zerkleinert und gemahlen. Anschließend vermischt man sie Wasser, das zuvor mit Hefekulturen versetzt wurde. In einem mehrtägigen speziellen Fermentationsverfahren, dem sog. Maukprozess, verwachsen die Hefekulturen mit dem Granitmehl und binden dieses. Es entsteht eine Masse, die sich ähnlich wie Ton formen und verarbeiten lässt.
Die geformten Teile werden dann unter großem Druck in hydraulischen Pressen verfestigt und zwei Wochen getrocknet. Anschließend werden die Quarzpartikel bei einer Temperatur von 1.300 Grad versintert. Dabei verbrennen die Hefekulturen, übrig bleibt Granicium, ein Material mit ähnlichen Qualitäten wie das Naturgestein. Granicium ist extrem dauerhaft, temperaturbeständig und lebensmittelecht.
Marktreife
DENK Keramische Werkstätten fertigt nicht nur Mörser sondern auch diverse andere In- und Outdoorprodukte wie Feuerschalen, Tischplatten, Vogeltränken und Waschbecken aus Granicium.