Aktuelle Veranstaltungen

Die Regierung in Portugal hat bislang keine explizite Bioökonomie-Strategie entwickelt. In dieser Hinsicht relevant ist allerdings „The National Ocean Strategy“ (2013–2020), in der es um die Nutzung mariner Ressourcen geht. Das portugiesische Ministerium für Landwirtschaft und Meer hat dieses Papier veröffentlicht. Das Strategiepapier zielt darauf ab, Portugal zu einer der führenden „maritimen“ Nationen der Welt zu machen. In den strategischen Fokus gerückt werden Themen wie Aquakultur, blaue Biotechnologie und Energiegewinnung auf der Basis maritimer Ressourcen, insbesondere Treibstoff aus Algen.

The government in Portugal has not yet developed a specific bioeconomy strategy. But bioeconomy plays an important role in “The National Ocean Strategy” (2013–2020) and the associated action plan, published by the Portuguese Ministry of Agriculture and the Sea. The strategy paper aims to make Portugal one of the world's leading maritime nations. The strategic focus will be on aquaculture, blue biotechnology and energy production on the basis of maritime resources, in particular fuel from algae.

Mit 1,3 Millionen Einwohnern und einer Fläche von rund 45.000 Quadratkilometern ist Estland das kleinste der drei baltischen Länder. Besonders die Land- und Forstwirtschaft sind als Sektoren für die Bioökonomie von Bedeutung. Aktuell wird geschätzt, dass ihr 30 % der estnischen Wirtschaft zuzuschreiben sind. Estland gehört mit seinem hohen Waldanteil von über 50 % zu den vier waldreichsten Ländern der EU, was zu einem erheblichen Holzexport führt. Die nachhaltige Bewirtschaftung der Wälder hat bereits dazu beigetragen, dass die Erträge stabil sind, und Estland investierte in den letzten Jahren in Technologien, die die Holzverarbeitung weiter optimierten. Schätzungen zufolge erwirtschaftet die Bioökonomie heute insgesamt 13 % des Bruttoinlandsprodukts (BIP) Estlands.

This has been initiated by the Ministry of Agriculture. The Ministry of Economy and the Ministry of Environment are also involved.According to our estimates, the bio-based economy accounts for about a third of Estonia’s total economy.

Spanien hat nach mehreren Jahren der Vorbereitung seine nationale Bioökonomiestrategie namens „Horizonte 2030“ (Horizon 2030) aufgelegt. Sie startete Ende 2015 und ist bis 2030 angelegt, um eine nachhaltige Bioökonomie als wichtigen Teil der spanischen Wirtschaft zu etablieren. Federführend vorangetrieben hat die Strategie das Spanische Ministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt. Ausgearbeitet durch eine multidisziplinäre Arbeitsgruppe zielt die Strategie in erster Linie auf die Lebensmittelproduktion ab.Priorität wird der Landwirtschaft, der Forstwirtschaft sowie Fischerei (inklusive Aquakultur) eingeräumt, aber auch die Chemie- und Bioenergiewirtschaft werden thematisiert. Um die Strategie förderpolitisch voranzutreiben, hat das Ministerium im April 2015 das „National Food and Agriculture and Forestry Innovation and Research Programme“ aufgelegt. Öffentliche Gelder kommen von der Spanischen Regierung und aus dem EU-Forschungsrahmenprogramm Horizon 2020. Das Budget beläuft sich jährlich auf rund 200 Mio. Euro, bis 2020 sind knapp 1,1 Mrd. Euro für die Strategie vorgesehen. Um die Umsetzung der Strategie zu begleiten, wird ein „Spanish Bioeconomy Observatory“ als Gremium für ein Monitoring eingesetzt.

Dicke Bretter bohren ist nicht jedermanns Sache. Für Ralf B. Wehrspohn scheinen solche Probleme eher Ansporn zu sein. „Gewisse Themen wie die Energie- und Rohstoffwende muss man sehr langfristig angehen. Das klappt nicht von heute auf morgen“, sagt der promovierte Physiker. In Buchholz in der Nordheide aufgewachsen, begeisterte sich Wehrspohn sehr früh für Mathematik und Physik. Als Sohn eines Elektroingenieurs gehörten technische Themen zum Alltag im Elterhaus.

Reaktorunfall verunsichert und motiviert

Mit dem Reaktorunfall 1986 in Tschernobyl wurde das Interesse des technikaffinen Jugendlichen jedoch auf eine neue Spur gebracht. „Tschernobyl hat uns alle sehr verunsichert. Da gab es eine Motivation, sich beruflich in die Richtung zu orientieren“. Die bis dato größte Umweltkatastrophe machte Wehrspohn zum „Überzeugungstäter“. Sein Bewusstsein für Themen wie Nachhaltigkeit und Erneuerbare Energien wurde geschärft und gab seinem Leben den nötigen Impuls.

Nach fünf Jahren Studium der Physik an der Universität Oldenburg ging der 25-Jährige mit einem Einser-Diplom in der Tasche 1995 als Post-Doc an die Ecole Polytechnique nach Paris, wo er zum Thema Photovoltaik promovierte. Von Frankreich ging es weiter nach England. „In Deutschland gab es damals noch keine Arbeit auf dem Gebiet der Photovoltaik. Aber ich wollte mein Wissen umsetzen.“ Der niederländische Elektronikkonzern Philips bot dem jungen Experten 1997 die Chance, in London sein Wissen bei der Entwicklung von Flachbildschirmen einzubringen. Als Philips seine Produktion nach Korea verlagerte, kehrte Wehrspohn nach Deutschland zurück. Zwischen 1999 und 2003 habilitierte er an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg zum Thema „Nanophotonische Materialien“.

Über Umwege ans Ziel

Nach einer dreijährigen Professur an die Universität Paderborn zog es Wehrspohn 2006 wieder nach Halle. Hier übernahm der dann 36-Jährige eine Professur am Lehrstuhl für Mikrostrukturiertes Materialdesign an der Martin-Luther-Universität und wurde zugleich zum Leiter des Hallenser Institutsteils des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM, das in Freiburg gegründet wurde. Das Thema Photovoltaik, das dabei vorübergehend in den Hintergrund trat, verlor der Wahl-Hallenser jedoch nie aus dem Blick. „Manchmal muss man eben Umwege gehen, um ans Ziel zurückzukommen“, betont er.

Ritterschlag durch Kanzlerin

Der Ritterschlag seiner Karriere folgte zehn Jahre später. Im Januar dieses Jahres wurde er Chef des neugegründeten Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, an dessen Konzeption Wehrspohn maßgeblich beteiligt war. „Die Dynamik ist höher, wenn Institutsteile eigene Wege gehen“, ist er überzeugt.

In seinem Institut kann der renommierte Physiker seine Visionen auf dem Feld der Nachhaltigkeit nun weiterverfolgen und umsetzen. Im Fokus steht die Entwicklung nanostrukturierter Materialien und Bauelemente, wie sie in der Mikroelektronik, Sensorik, Photonik oder der Photovoltaik zum Einsatz kommen. Das Ziel: Materialeffizienz und Wirtschaftlichkeit steigern und Ressourcen schonen. Doch die Herausforderungen an die heutigen Werkstoffe sind groß, die Erwartungen an die Forscher somit ebenfalls. „Wir wollen Werkstoffe haben, die recyclebar und langlebig sind und nicht weggeschmissen werden.“

Materialien Biografien geben

Daher will der neue Fraunhofer-IMWS-Chef mit seinem Team bei der Bewertung von Materialien neue Wege gehen. „Das Entscheidende ist, dass wir vom Bedarf her agieren und diese Anforderungen auf die Mikrostruktur des Werkstoffs herunterbrechen“, erklärt Wehrspohn. Er ist überzeugt, dass mit dem genauen Verständnis der Struktur und der Eigenschaft von Materialien auf kleinster Ebene Werkstoffe zuverlässiger und langlebiger gemacht werden können. Damit auch der Schrotthändler um die Ecke weiß, welches Material wiederverwendet werden kann, hat Wehrspohn einen Traum: Eine digitale Werkstoffbiografie. „Jeder Werkstoff hat eine Lebensbiografie. Was hat er erlebt, wo kommt er her, welche Vorschädigungen hat er? Diese Eckdaten wollen wir liefern.“

Visionen werden wahr

Die Werkstoffbiografie gehört zu den Visionen des Physikers, wie einst die Entwicklung der schwarzen Solarzelle, die alle Falbspektren der Sonne absorbiert und komplett in Energie umwandelt. „Ein schönes Schwarz zu machen ist gar nicht so einfach. Aber wir haben es geschafft“, verkündet Wehrspohn nicht ohne Stolz. Die Technologie steht kurz vor der Lizenzierung. Nun geht es darum, die werkstofflichen Eigenschaften der Solarmodule zu ergründen, um deren Lebensdauer zu verlängern. Daneben arbeiten die Forscher am Fraunhofer IMWS auch an neuen biobasierten Dämmstoffen wie aus Leinöl, um die Energieeffizienz von Häusern zu verbessern.

Mit 46 Jahren hat Ralf Wehrspohn als Leiter des Fraunhofer IMWS in Halle ein entscheidendes Etappenziel erreicht und bewiesen, auch dicke Bretter bohren zu können. „Das Fraunhofer-Institut passt zu meiner Persönlichkeit am besten. Hier kann ich viel ausprobieren“, sagt der vierfache Familienvater.

Autorin: Beatrix Boldt

Wenn Pflanzen die Blätter hängen lassen oder gar zu einem kargen Geäst verkümmern, fehlt es oft an Wasser und Nährstoffen. Das A und O ist jedoch die Wurzelaktivität. Denn - ob eine Pflanze gedeiht oder verkümmert, hängt im Wesentlichen davon ab, ob ihre Wurzeln in der Lage sind, die überlebenswichtigen Stoffe überhaupt aufzunehmen. Mit dem bloßen Auge ist das meist nicht erkennbar. Geophysikern der Universität Bonn ist es nun erstmals gelungen, diese ansonsten versteckten Vorgänge sichtbar zu machen.

Wie das Team um Andreas Kemna im Fachjournal Biogeosciences berichtet, nutzten sie dafür ein neuartiges Bildgebungsverfahren, das bereits in der Medizin Anwendung findet: Die elektrische Impedanz-Tomografie. Sie basiert auf Messungen der elektrischen Leitfähigkeit der in Gewebe und Organen befindlichen freien Ionen. Auch im Wurzelsystem einer Pflanze sind die freien Ionen das Zünglein an der Wage, um die verborgenen Aktivitäten zu erkennen. „Die Ionen haben Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften der Wurzeln, was es uns ermöglicht, Wurzeln bei der Nährstoffaufnahme auf eine neuartige Art und Weise sichtbar zu machen“, erklärt Andreas Kemna.

Wurzeln im Boden durchleuchten

Die Bonner Forscher durchleuchteten mit dieser Methode die Wurzeln lebender Nutzpflanzen, die in einer durchsichtigen, mit Nährlösung gefüllten Plexiglasbox eingebettet waren. An das Wurzelsystem, das sogenannte Rhizotron, legten die Forscher ein elektrisches Wechselfeld an. „Doch anders als Ärzte messen wir nicht nur die elektrische Leitfähigkeit, sondern zusätzlich die durch die Nährstoffaufnahme an der Pflanzenwurzel beeinflusste elektrische Polarisierbarkeit“, erläutert Geophysiker Kemna.

Rückschlüsse auf die Nährstoffdynamik

Die durch das Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes hervorgerufenen elektrischen Polarisationsprozesse variieren dabei mit der Ionenaufnahme der Wurzeln. Zahlreiche Messsensoren am Rhizotron erfassen die Polarisationssignale, die mit Hilfe von speziellen numerischen Algorithmen in tomographische Bilder umgewandelt werden.

Die Forscher arbeiteten hierbei mit unterschiedlichen Messfrequenzen, so dass verschiedene frequenzabhängige Tomogramme entstanden, die sich am Computer in wolkenähnlichen Gebilden farbig darstellen ließen, ohne die Wurzeln im einzelnen abzubilden. „Die Auflösung reicht jedoch aus, um Rückschlüsse auf die Nährstoffdynamik des Wurzelsystems einer Pflanze zu ziehen“, betont Projektmitarbeiter Maximilian Weigand.

Der Mini-Mensch aus dem Biotech-Labor kommt handlich daher: Eine Platte so groß wie ein Smartphone, darin stecken Bioreaktoren, die lebende Miniorgane beherbergen. Ein System aus Mikrokanälen und Membranen durchzieht das Konstrukt wie ein Blutkreislauf. Mit ihrem Multi-Organ-Chip wollen Forscher der Technischen Universität in Berlin Wirkstofftests aussagekräftiger und Tierversuche überflüssig machen. Bei einer abendlichen Veranstaltung der TUB am 18. Februar berichteten Biotechnologen um Roland Lauster und Uwe Marx, wie weit sie mit ihrem „Menschen auf dem Chip“-System gekommen sind. Die Pharma- und Kosmetikindustrie bekundet bereits reges Interesse an dem biokünstlichen Testsystem. Dessen Kommerzialisierung wird vom Bundesforschungsministerium im Rahmen des Gründerwettbewerbs GO-Bio mit rund 5 Millionen Euro gefördert.

Auf dem biokünstlichen Chip sind die menschlichen Organe um den Faktor 100.000 geschrumpft. Bei diesen Organoiden handelt es sich um dreidimensionale Zellgebilde, die jeweils die kleinsten Funktionseinheiten eines Organs widerspiegeln. „Wir setzen die Organe und den Blutkreislauf in die richtige Relation “, erläuterte der Biotechnologe Uwe Marx. Das Konzept: die Wirkung und Toxizität von neuen Wirkstoffen und deren Verstoffwechslung kann so systemisch an einem humanen Modell beobachtet werden. So kann in Zukunft die Anzahl der Tierversuche in diesem Bereich erheblich gesenkt werden. Berliner Forscher arbeiten jetzt an den etwas anderen "Dritten" – echten Zähnen aus Stammzellen. Außerdem: Tanzende Spermien beim Dance your PhD-Contest und das Gewinnerteam von iGEM 2013 aus Heidelberg.

Vier Organe auf dem Chip

Mithilfe modernster Zellkulturtechnik, 3D-Biodruck und Mikrofluidik haben die Forscher in den vergangenen Jahren ihre Plattform verfeinert und ausgebaut. Sie gehen nun Schritt für Schritt daran, immer mehr Organsysteme miteinander zu kombinieren. 2012 präsentierte das Team um Marx den ersten Doppelorganchip aus Haut und Leber. Mittlerweile haben die Forscher auch Leber- und Nervengewebe vereint. Das avancierteste Produkt haben die Berliner Ende 2014 fertiggestellt: ein Vier-Organ-Chip. Er besteht aus Darm, Leber, Niere und einem Haut-Modul. Mit einem solchen „ADMET“-Chip ließen sich genau das gleiche Testprozedere durchführen wie bei Arznei- und Kosmetiktests an Tieren.

„Die Chips werden jeden Tag mit einer Wirkstoffdosis beaufschlagt, wir können aus dem Kreislauf jeden Tag eine Blutprobe entnehmen, in denen können wir alles analysieren, was wir auch bei der Maus analysieren“, so Marx. Das System soll insgesamt 28 Tagen lang funktionieren. Das ist der Zeitraum, der auch in Tierversuchen den Maßstab für Wirkstofftests setzt. Bis 2017 wollen die Forscher zehn Organsysteme auf ihrem Chip vereinen. Damit käme man der Simulation der menschlichen Physiologie besonders nahe.

Mini-Mensch auf dem Prüfstand

Derzeit werden die Multi-Organ-Chips im wahrsten Sinne des Wortes auf Herz und Nieren geprüft. Daran beteiligt ist unter anderem der Konzern Beiersdorf. Jochen Kühnl, der bei Beiersdorf in Hamburg für neueste Innovationen in der Toxikologieforschung zuständig ist, wies in Berlin auf das riesige Potenzial der In-vitro-Testsysteme hin. Durch das seit 2013 geltende Tierversuchsverbot in der Kosmetikindustrie gebe es für viele Fälle immer noch keine adäquaten Alternativen aus dem Zelllabor. „Der Multiorganchip ist eine tolle Technologie und wir sind hier früh eingestiegen, um diese Plattform zu testen“. Auch Jörg Knäblein von der Bayer Pharma AG setzt Hoffnungen in den Berliner Multi-Organ-Chip: „Das ist ein perfektes System mit dem Potenzial, Tierversuche in großem Umfang zu vermeiden“. Man stehe derzeit mit der TissUse GmbH in Verhandlungen über eine künftige Zusammenarbeit. TissUse wurde 2010 als Spin-off der TU Berlin gegründet, um das Produkt erfolgreich zu vermarkten.

Grüne Triebe und Knospen sind die Frühjahrsboten schlechthin. Ohne das zarte Grün wäre das Wachstum der Baume und somit der Fortbestand ganzer Waldregionen gefährdet. Doch nicht nur der Mensch erfreut sich an dem frischen Grün. Auch Rehe sehnen sich nach frischen Blattwerk, wenn der Winter vorbei ist. Knospen und Triebe vor allem junger Bäume sind für sie eine Delikatesse. Doch das junge Gewächs weiß sich durchaus gegen das gefräßige Tier zu wehren, wie Biologen der Universität Leipzig und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) jetzt in einer Studie herausgefunden haben.

Speichel verrät Angreifer

Das Besondere: Der Baum kann dabei sogar unterscheiden, ob Trieb oder Ast von Rehen abgeknabbert oder vom Sturm abgeknickt wurden. Wie das Team im Fachjournal "Functional Ecology" berichtet, verrät der Speichel des Rehs den Angreifer. Denn hinterlässt das Tier am frischen Trieb Speichelspuren, fährt der junge Baum die Produktion des Pflanzenhormons Salizylsäure hoch. Dieses Signalhormon setzt wiederum eine Extraportion bestimmter Gerbstoffe frei, von denen einige Stoffe bekannterweise den Tieren den Appetit verderben können.

Gerbstoffe verderben Rehen den Appetit

Neben dem Abwehrmechanismus werden aber vor allem die Wachstumshormone konzentriert, die dem Gewächs das Überleben sichern. „Bricht ein Ast oder eine Knospe dagegen ab, ohne dass ein Reh am Werk war, kurbelt der Baum weder seine Produktion des Signalhormons Salizylsäure noch die der Gerbstoffe an. Stattdessen bildet er vor allem Wundhormone", erklärt die Erstautorin der Studie, Bettina Ohse.

Wehrhafte Baumarten erforschen

Um hinter den Schutzmechanismus der jungen Bäume zukommen, hatten die Forscher um Ohse Bäumchen im Leipziger Auwald austricksen müssen: Mit der Speichelprobe eines Rehs beträufelten sie Schnittstellen an jungen Buchen und Bergahornen und simulierten so die Fressgefahr durch das Wild. Im Anschluss wurde die Konzentration der Hormone und der Gerbstoffe erfasst.

Mit den nun vorliegenden Ergebnissen stehen die Forscher aber erst am Anfang. Langfristig wollen sie weitere Baumarten auf ihre Abwehrmethoden gegenüber Rehen untersuchen. "Würden sich hier einige als von Natur aus wehrhafter herausstellen, könnten diese möglicherweise in Zukunft in den Wäldern mehr gefördert werden", sagt Bettina Ohse.

Eine solche Übernahme hat es in Deutschland noch nicht gegeben. Für 66 Mrd. US-Dollar soll die Übernahme von Monsanto durch Bayer nun über die Bühne gehen. Die Aufsichtsbehörden müssen allerdings noch zustimmen. Wie der deutsche Chemiekonzern mitteilt, will er 128 Dollar je Aktie zahlen, damit wird Monsanto mit 66 Mrd. Dollar bewertet. Umgerechnet geht es damit um rund 58,8 Mrd. Euro. Wie Daten der Finanzagentur Bloomberg zeigen, ist es zudem der weltweit zweitgrößte Firmenkauf jemals, der durch Bargeld finanziert werden soll.

Bis der Deal tatsächlich über die Bühne gehen kann, müssen noch einige Bedingungen erfüllt werden. So hat die EU-Kommission bereits angekündigt, die Übernahme genau zu prüfen. Auch andere Aufsichtsbehörden müssen noch zustimmen. Finanziert wird die Übernahme auch über Kredite. Bayer bekommt eine Brückenfinanzierung über 57 Mrd. Dollar von verschiedenen Banken. Die Deutschen garantieren den Amerikanern zudem, im Notfall weitere zwei Milliarden Dollar zu zahlen, wenn die Übernahme noch an den Kartellbehörden scheitert.

Canada is the second largest country in the world after Russia and very rich in bioresources. The country alone is home to about 9% of the world's forests. The bioeconomy opens up new opportunities for Canada to use biobased resources efficiently and sustainably and to open up new markets.

Mit der Organobalance GmbH wird eines der hiesigen Traditionsunternehmen aus dem Feld der industriellen Biotechnologie vom dänischen Biotech-Riesen Novozymes übernommen. Wie Novozymes vermeldete, sollen die Berliner mit ihrer Expertise in mikrobiellen Screening-Verfahren und Bioassay-Entwicklung das Portfolio des Konzerns aus der Nähe von Kopenhagen stärken. Finanzielle Details der Fusion wurden nicht bekannt. Novozymes ist der weltgrößte Hersteller von Enzymen, das Unternehmen setzt allein mit diesen Biomolekülen für den Einsatz in Lebensmitteln, Futtermitteln oder Waschmitteln rund 1,5 Mrd. Euro um – knapp die Hälfte des Weltmarktes. Knapp 6.500 Mitarbeiter arbeiten weltweit für den Biotech-Konzern.

Standorte in Berlin und Flensburg

Organobalance GmbH hat neben dem Hauptstandort in Berlin-Wedding noch eine Außenstelle in Flensburg. Die 2001 von der Mikrobiologin Christine Lang mitgegründete Firma ist bekannt für ihre umfangreiche Sammlung mikrobieller Stämme, von denen manche bis in die 1920er Jahre zurückreichen. Darunter sind insbesondere Hefen und Milchsäurebakterien. Zudem hat das heute 29 Mitarbeiter zählende Unternehmen seine Expertise bei mikrobiellen Screening-Verfahren und der Entwicklung von Bioassays stark ausgebaut.

Organobalance ist auf die Entwicklung von natürlichen mikrobiellen Lösungen für unterschiedliche Industriezweige spezialisiert, darunter die Nahrungsmittel-, Futtermittel- und Tiergesundheitsindustrie. Ein Produktbeispiel: eine probiotische Zahnpasta mit natürlichen Milchsäurebakterien, mit denen sich Karieserreger beim Zähneputzen entfernen lassen. Das Unternehmen wurde mehrfach durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt. So koordiniert Organobalance die strategische Allianz GOBI, ein Bioindustrie-Konsortium mit einem Projektvolumen von 9 Mio. Euro.

Novozymes will Portfolio verstärken

Bei Novozymes will man sich mit den mikrobiellen Technologien der Berliner noch zusätzlich verstärken. „Mit Organobalance können wir unser Verständnis für die Entwicklung neuer, nachhaltiger Lösungen in unterschiedlichen Industriezweigen erweitern und wir eröffnen uns zusätzliche Geschäftsmöglichkeiten“, so Sebastian Søderberg, Vice President für New Business Development, Incubation & Acquisitions bei Novozymes. „Sowohl Organobalance als auch unsere Mitarbeiter und Kunden werden maßgeblich von dieser Entwicklung profitieren“, so Geschäftsführerin Christine Lang, die auch Co-Vorsitzende des deutschen Bioökonomierats ist. Die Mikrobiologie-Professorin wird das Unternehmen auch weiterhin führen.

„Als Teil von Novozymes haben wir künftig Zugang zu einem globalen Forschungs- und Entwicklungs-Netzwerk und einer umfangreichen Infrastruktur zur Markteinführung neuer Produkte. Wenn sich zwei so etablierte Unternehmen wie Novozymes und Organobalance zur biologischen Forschung zusammenschließen, um technologischen und gesellschaftlichen Herausforderungen zu begegnen, dann profitieren davon auch die Menschen und die Bioökonomie in Deutschland.“

Standorte bleiben bestehen

Nach der Übernahme wird Organobalance in die globale Organisation von Novozymes eingegliedert, aber weiterhin in Deutschland seinen Sitz haben, um von den etablierten biotechnologischen Fähigkeiten der Hauptstadtregion profitieren zu können. Auch die engen Beziehungen des Unternehmens zu deutschen Hochschulen, dem innovativen Umfeld und den Märkten sollen damit bestehen bleiben. In der Pressemeldung betonten die beiden Unternehmen, man habe „ähnliche Ziele und Unternehmenskulturen“, nämlich mit innovativen biologische Lösungen dabei zu helfen, viele der größten Probleme der modernen Gesellschaft zu bewältigen.

Während auf der IFA unterm Funkturm die neueste Smartphone-Generation vorgestellt wurde, haben mehr als 400 Wissenschaftler aus der ganzen Welt in Berlin-Dahlem beim Kongress „Electronics goes green“ über eine Stärkung der Kreislaufwirtschaft in der Elektrobranche diskutiert. Drei Tage lang wurden in fünf parallelen Sessions Ansätze zu grünen Innovationen präsentiert sowie ihre Herausforderungen debattiert – im Technologiebereich, in Bezug auf die Verfügbarkeit mineralischer Rohstoffe, auf der Ebene von EU-Regularien zu Elektroschrott und Chemikalien sowie allgemein zu den Möglichkeiten, in der Elektronik-Industrie ein System der Kreislaufwirtschaft zu etablieren. Mit insgesamt 50 Sessions und fast 200 Vorträgen war das Programm der fünften Konferenz der Reihe sehr breit gefächert. Nachhaltige Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten, Wege für mehr Energieeffizienz, neue technologische Ansätze – all diese Themen wurden umfassend beleuchtet.

Kreislaufwirtschaft in der Elektronik-Industrie umsetzen

„Wir wollen die Wirtschaft hin zur Kreislaufwirtschaft verändern und an einer nachhaltigen Zukunft der Branche arbeiten“, unterstrich Miquel Ballester Salvà im Eröffnungsvortrag der Veranstaltung, die vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Kooperation mit der Technischen Universität Berlin organisiert wurde. Salvà ist Geschäftsführer der niederländischen Firma Fairphone, die sich zum Ziel gesetzt hat, Mobiltelefone unter fairen Bedingungen herzustellen und deren Teile einzeln repariert werden können. Doch er gab sich kritisch bezüglich der eigenen Branche: „Wir produzieren viele coole Produkte und ersetzen sie jedes Jahr durch neue coole Produkte – nur vielleicht etwas zu früh.“ Mit dem Hinweis von Norbert Zonneveld vom Europäischen Verband der elektronischen Recyclingindustrie EERA, dass „es Abfall nur gibt, wenn unsere Kreativität versagt“, wurden die Teilnehmer schließlich in Kleingruppen entlassen, um themenspezifisch weiter zu diskutieren.

Herausforderung Smartphonisierung der Gesellschaft

Vor allem der nachhaltige Umgang mit den kurzlebigen mobilen Endgeräten, die alle zwei Jahre gegen neue, schnellere und technisch optimierte Versionen ausgetauscht werden, stand im Vordergrund des Kongresses. Wie lässt sich die „Smartphonisierung“ der Gesellschaft überhaupt nachhaltiger gestalten? Selbst für die hochintegrierten Smartphones und Tablets sind modulare Produktionskonzepte auf dem Vormarsch, wie Karsten Schischke vom IZM in der Session Green ICT aufzeigte. Die innovativsten Umsetzungen werden dabei von kleineren Firmen kommen, nachdem Google sich von seinem modularen Smartphone Ara just vor der Konferenz wieder verabschiedete. Sein Kollege Nils Nissen betont: "Die Modularität in der Elektronikindustrie gab es bei ganz alten PCs - die konnte man noch drei Jahre lang nachrüsten. Bei den modernen Varianten ist das fast ausgestorben. Und nun versucht man, in noch wachsende Produkte - Smartphones und Tablets - so etwas wieder einzubauen."

Ansätze für modulare Systeme sollen Abfall reduzieren

Wie das konkret geschehen kann, wurde unter anderem anhand von Firmen wie Fairphone deutlich. Ihr Ansatz ist klar: Sie bieten modulare Produkte, bei denen Einzelteile flexibel ausgetauscht werden können. Neben der längeren Lebensdauer wird auch eine sozial verantwortlichere Produktion der Telefone angestrebt. Mehr Transparenz innerhalb der Lieferkette soll zudem verhindern, dass durch den Kauf ausgewählter metallischer Rohstoffe Konflikte in rohstoffreichen Ländern finanziert werden. Das finnische Startup Circular Devices wurde für sein modulares Smartphone-Konzept „Puzzlephone“ mit dem Green Electronics Council Catalyst Award ausgezeichnet, ebenso wie der US-amerikanische Chiphersteller Advanced Micro Devices (AMD). Dieser zählt zu den größten Halbleiterherstellern der Welt. Das US-Unternehmen ist mit seinen x86-Prozessoren der größte Konkurrent von Intel und fertigt einen Teil seiner Chips in Dresden. Die Auszeichnung wurde für seine Energieeffizienzinitiative vergeben. Während die erste Gewinnerbekanntgabe selbst auf der Elektronikmesse IFA stattfand, wurden die Preisträger im Rahmen der Konferenz während eines Dinnerabends im Wasserwerk nochmals feierlich geehrt.

Herausforderung Recycling von Elektronikschrott

Über die Frage der Verfügbarkeit solcher Mineralien wurde in Berlin ebenso diskutiert wie über generelle Ansätze zur Kreislaufwirtschaft. Vor allem die Trennung von Produkt und Abfall sei eine Herausforderung, hieß es von Experten. Zwar gebe es strikte Recyclingvorgaben, doch zu selten würden die recycelten Materialien wieder in Form neuer, hochwertiger Produkte auf den Markt gebracht. So machte Arjen Wittekoek – Geschäftsführer des niederländischen Recyclingunternehmens Coolrec – deutlich, dass mehr Produktinformationen der Hersteller unabdingbar für die Recyclingbranche sind, die herrschende Informationsarmut die Arbeit erheblich erschwert und gar die Sicherheit gefährdet. Die Produzenten nahm auch Kyle Wiens, Geschäftsführer der Onlineplattform “iFixit“ (ich reparier’s) aus den USA, in die Pflicht. Denn statt zu schrauben, kleben sie viele Bauteile in den Elektronikgeräten zusammen. Das mache es schwierig, sie auseinanderzunehmen und zu reparieren, so Wiens. iFixit stellt sich dennoch der Herausforderung. Die Onlineplattform bietet viele tausend kostenlose Reparaturanleitungen für elektronische Geräte vom Toaster über das Smartphone bis hin zum Auto.

Komplexer rechtlicher Rahmen

Mit Blick auf die neuen Herausforderungen beklagen viele Experten aber auch einen Personalmangel: Für eine vollendete Kreislaufwirtschaft gebe es zu wenig Designer oder Marketing Manager, die das Produkt wieder für den Konsumenten attraktiv machen. Als weitere Herausforderung wurden schwankende Schwellenwerte und zunehmende Verbote von Substanzen im Rahmen von EU-Vorgaben wahrgenommen. Nicht zuletzt aufgrund der komplexen Vorgaben wachse der illegale Export wertvoller Materialien aus Europa.

Um eine Kreislaufwirtschaft in der Elektroindustriebranche zu fördern, fordern Vertreter der Elektro-Industrie daher klare Regeln für den Einkauf und grenzüberschreitenden Handel mit verschiedenen recycelten Rohstoffen sowie eine Unterstützung für mehr recycelte Materialien in neuen Produkten. Des weiteren wurde ein regelmäßiger Austausch zwischen der Recycling-Industrie und der Politik hinsichtlich neuer Gesetzgebungen in der Branche angeregt. In vier Jahren soll die nächste „Electronics goes green“-Konferenz stattfinden.

Sie heißen Ackerwinde, Ambrosie oder Quecke - aber auch Mohn oder Kornrade zählen dazu. Für den Landwirt sind es Unkräuter, Naturschützer sprechen von Wildkräutern oder "Ackerbegleitflora". Viele Unkräuter sind zunehmend gegen Unkrautvernichtungsmittel resistent und behindern so das Wachstum der angebauten Nutzpflanzen. Die Folgen sind bereits heute durch Ernteverluste sichtbar.

Unkraut ohne Herbizide bekämpfen

Um auch zukünftig Nahrungsmittelsicherheit zu garantieren, wollen Wissenschaftler aus Deutschland, Norwegen und Dänemark im Projekt „Sweedhart“ nun gemeinsam gegen die wilden Pflanzen vorgehen und so die weltweite Unkraut-Belastung der Äcker reduzieren. „Wir adressieren die Problematik, indem wir untersuchen, wie der Unkrautbefall der Felder auch ohne Herbizide gehemmt werden kann“, erklärt Christoph Glasner von Fraunhofer UMSICHT, der das im Mai gestartete Forschungsprojekt koordiniert.

Unkrautsamen im Mähdrescher desinfizieren

„Sweedhart“ ist eines von 14 europäischen Vorhaben, die von der EU im Rahmen von FACCE SURPLUS (Sustainable and Resilient agriculture for food and non-food systems) mit insgesamt 1,45 Mio. Euro gefördert wird. Hierbei steht jedoch nicht die radikale Vernichtung der meist unbeliebten Unkräuter im Fokus der Forschung, sondern auch dessen Potenzial. Denn bei der Ernte fallen etwa 25 Prozent Heu und Stroh und auch energiereiche Unkräuter an. Diese Biomassequelle geht jedoch ohne richtige Behandlung verloren und wird meist auf dem Feld gelassen, wo die nächste Generation der Unkräuter gedeihen kann. Das wollen die Forscher ändern. „Ein Ziel von Sweedhart ist es deshalb, die Unkrautsamen bereits während der Ernte durch die Abwärme des Mähdreschers thermisch zu desinfizieren und so die Keimung des Unkrauts zu unterbinden“, erklärt Glasner.

Pilze wie der falsche Mehltau oder der Grauschimmelpilz machen Hobbygärtnern und Landwirten gleichfalls das Leben schwer. Aber es gibt aber auch viele Pilze, die in Symbiose mit Pflanzen leben und sich so gegenseitig bereichern. Mehr als 80 % aller Landpflanzen gehen solch eine enge Lebensgemeinschaft mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (AM-Pilze) ein, die ihr Wachstum fördern. Da Pilze keine Photosynthese betreiben können, erhalten sie von der Pflanze die lebensnotwendigen Kohlenhydrate. Im Gegenzug versorgt der Pilz die Pflanze mit Wasser sowie Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphat und schützt sie von Schädlingen. Das Besondere: weder nährstoffarme Böden noch andere Stressfaktoren können die Symbiose beeinträchtigen.

Außergewöhnliche Anpassungsfähigkeit

Doch wie kommt diese freundschaftliche Bindung zustande? Diese Fragen haben sich Forscher vom Botanischen Institut am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gestellt. Unter der Leitung von Natalia Requena untersuchte eine Arbeitsgruppe die molekularen Prozesse bei der Ausbildung der Symbiose. „Die Ausbildung einer Symbiose mit arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen verlangt von Pflanzen eine außergewöhnliche und genau gesteuerte Anpassung“, erklärt Natalia Requena.

Genschalter steuert Wurzelrindenentwicklung

Wie die Wissenschaftler im Fachjournal Current Biology berichten, ist dafür ein Gen verantwortlich, das von den AM-Pilzen gezielt aktiviert wird und die Entwicklung der Pflanzenwurzel beeinflusst. Dabei handelt es sich um den Transkriptionsfaktor MIG1. Er verändert die Wurzelrindenentwicklung, indem er dafür sorgt, dass mehr und größere Wurzelrindenzellen entstehen, sodass der Durchmesser der Wurzeln deutlich zunimmt. Wurde die Aktivität von MIG1verringert, kam es hingegen zu missgebildeten Arbuskeln, wie die Studie ergab.

Pflanze übernimmt Regie für Symbiose

Welche Rolle das Gen spielt, zeigte sich den Forschern um Requena bei der Untersuchung einer Pflanzenart aus der Gattung der Schneckenklees, Medicago truncatula. „Die Pflanze aktiviert ihre genetischen Programme für eine solche Symbiose noch vor dem ersten physischen Kontakt mit dem Pilz, sobald sie einen von diesem abgesonderten Signalstoff empfängt“, berichtet Natalia Requena. Die Regie für die Ausbildung der Symbiose übernimmt im folgenden weitestgehend die Pflanze, wie die Untersuchung ergab. Dabei ist die Besiedlung von Pflanzenwurzeln durch AM-Pilze auf das Abschlussgewebe und die Rinde beschränkt. Die Zellfäden des Pilzes, die sogenannten Hyphen, dringen tief in die Wurzelrinde ein und bilden weitverzweigte Strukturen, sogenannte Arbuskeln. Die Lebenspartnerschaft wird besiegelt, in dem die Pflanze mit einer eigens synthetisierten periarbuskulären Membran (PAM) diese Arbuskeln umhüllt.

Die Molekularbiologen Kirstin Gutekunst von der Universität Kiel und Ulrich Schwaneberg von der RWTH Aachen erhalten in diesem Jahr den Forschungspreis der Initiative „Nächste Generation biotechnologischer Verfahren – Biotechnologie 2020+“. Bereits zum dritten Mal hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) den Forschungspreis vergeben. Jeweils ausgestattet mit einer Millionenförderung können die Biotechnologen in den kommenden fünf Jahren ein Team mit mehreren Mitarbeitern finanzieren, um ihre ambitionierten Ziele umzusetzen. Anlässlich des Heiligenstädter Kolloquiums stellten die Preisträger am 19. September ihre Forschungsvorhaben erstmals vor.

Cyanobakterien in Wasserstoff-Fabriken verwandeln

Kirstin Gutekunst möchte an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Cyanobakterien in effiziente Wasserstoff-Fabrik verwandeln. Das Cyanobakterium Synechocystis betreibt Photosynthese. Diesen Stoffwechselprozess will die Forscherin nutzen, um sogenannten solaren Wasserstoff als Energieträger zu gewinnen. In den vergangenen Jahren hat die Kieler Forscherin mehrere Stoffwechselwege aufgedeckt, die für die Wasserstoffproduktion wichtig sind. So hat sie bereits Bakterienstämme konstruiert, die weit mehr Wasserstoff liefern. Der Plan: Die Biologin will den Wirkungsgrad allein bei der photosynthetischen Wasserstoffproduktion von derzeit 0,3 % auf 12 % steigern.

Synthetische Biofilme für die Produktion nutzen

Forschungspreisträger Ulrich Schwaneberg, Biotechnologie-Professor an der RWTH Aachen, entwickelt eine Technologie-Plattform, um etablierte Produktionsorganismen für die Stoffproduktion in organischen Lösungsmitteln nutzbar zu machen. Damit könnten die chemische Synthese und die biotechnologische Produktion zusammenwachsen und völlige neue Produktionswege und Substanzen entstehen. Beispiele dafür sind Medikamente wie Entzündungshemmer, Duftstoffe oder Kunststoffe. Normalerweise überleben Mikroorganismen nicht in organischen Lösungsmitteln. Schwaneberg entwickelte Nanogele, die an Zellen haften. Dadurch entstehenden synthetische Biofilme, die wie ein Schutzfilm für die Zellen wirken. Als Produktionsorganismus dient Schwanebergs Team das gut erforschte Bakterium E. coli. In den Mikroben soll besonders die Funktion von P450-Monooxygenasen näher untersucht und moduliert werden.

Forschungspreis will Durchbrüche ermöglichen

Mit der Auszeichnung sollen herausragende Forschungsresultate anerkannt werden, die in Hochschulen, Forschungseinrichtungen oder auch in Unternehmen erzielt wurden und die das Potenzial für wissenschaftliche Durchbrüche für die biobasierte Produktion der Zukunft bergen. Um das aufgebaute Know-how zu sichern und auszubauen, wird den Preisträgern eine Forschungsgruppe über bis zu fünf Jahre finanziert. Die Erkenntnisse sollen dann in die Entwicklung einer nächsten Generation von biotechnischen Produktionsverfahren münden. In der ersten Ausschreibungsrunde 2012 waren Udo Kragl von der Universität Rostock und Falk Harnisch vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig als Forschungspreisträger gekürt worden. Kragl beschäftigt sich mit dem Einsatz von Enzymen in Ionischen Flüssigkeiten, Harnisch erforscht das Feld der mikrobiellen Bioelektrotechnologie. In der zweiten Ausschreibungsrunde im Jahr 2014 hatte der Zellingenieur Stefan Schiller aus Freiburg die Fachjury überzeugt.

Windkrafträder und Solaranlagen sind ein Treiber der Energiewende. Doch die Nutzung wertvoller Ackerflächen zur Erzeugung Erneuerbarer Energien kollidiert oft mit den Interessen der Landwirtschaft, Nahrungsmittel anzubauen. Salat, Weizen oder Kartoffeln unter Solarmodulen zu plazieren, könnte da eine Lösung sein. Das Konzept der „Agrophotovoltaik“ wurde bereits in den 80er Jahren vom Gründer des Fraunhofer Institutes für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg, Adolf Goetzberger, entworfen, um Land doppelt zu nutzen- und zwar sowohl für die Produktion von Energie als auch von Nahrung. 2011 wurde der Vorschlag von ISE-Forschern wieder aufgegriffen und im Rahmen des Projektes „Innovationsgruppe APV-RESOLA: Agrophotovoltaik“ erstmals umgesetzt.

Im September wurde nun in der Region Bodensee- Oberschwaben die erste APV-Pilotanlage eröffnet. Das bis 2019 dauernde Forschungsprojekt wird vom Fraunhofer ISE geleitet und vom Bundesforschungsministerium (BMBF) im Rahmen des Programms „FONA – Forschung für nachhaltige Entwicklung“ mit insgesamt 2,8 Mio. Euro gefördert. Projektpartner sind neben dem Fraunhofer ISE, die Universität Hohenheim, das Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sowie der Energieversorger EWS-Schönau, der Landwirtschaftsbetrieb BayWa sowie die Demeter Hofgemeinschaft Heggelbach.

Vier Pflanzenarten im Solarmodultest

Die Solardachkonstruktion überspannt dabei etwa ein Drittel des 2,5 Hektar großen Testgeländes auf dem Demeter Bauernhof. Der Rest dient als Referenzfläche, um die Erträge der Nutzpflanzen ohne Agrophotovoltaik-Technik zu vergleichen. Hier wollen Forscher in den kommenden Jahren testen, welche Kulturpflanzen sich für den Anbau unter Solarpanelen eignen. „In den nächsten zwei Jahren werden wir Kleegras, Winterweizen, Kartoffeln und Sellerie in einer Fruchtfolge testen, die an den Betrieb angepasst ist“, erklärt Petra Högy vom Fachgebiet Pflanzenökologie und Ökotoxikologie der Universität Hohenheim. Kriterien für die Bewertung sind etwa die Pflanzenhöhe, die Blattfläche, die Gesundheit der Pflanzen, die Erträge und die Ertragsqualität.

Geringerer Ernteertrag unter Solarpanelen erwartet

Die Biobauern in Heggelbach blicken voller Erwartung auf die erste Ernte im kommenden Jahr. „Wir sind gespannt auf den Praxistest der APV-Pilotanlage. Für uns ist entscheidend, dass die Anlage einfach zu handhaben ist und ein Ernteertrag von mindestens 80 Prozent im Vergleich zum Referenzfeld ohne PV-Module erzielt werden kann“, so die Erwartungen von Thomas Schmid von der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach.