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Protein purification is a complex but necessary part of biotechnological production processes. In recent years, a separation method known as membrane adsorber technology, which promises both a high degree of purity and maximal protein yield, has emerged as a potential alternative to previous approaches. The principle is based on a membrane made of an organic polymer such as cellulose or polyethylene, which contains chemical substances that interact with the produced proteins, causing them to be filtered out of the culture medium. In contrast to other methods of purification, this functionalised polymer membrane can be used with almost all kinds of liquid nutrient media and aqueous solutions. Moreover, it is particularly well suited for filtering out proteins that are present only in low concentrations and which require extremely gentle purification methods with minimal loss.

This rare class of proteins includes the cytokines. Among other roles, these proteins function as growth factors that provide signals to cells regarding their direction of development or the task that the cells should fulfill in the immune system. However, cytokines are only present in small amounts in the body. For cell cultivation, they are thus predominantly manufactured using biotechnological approaches involving microorganisms or animal cells.

Setting the sights on recombinant cytokines

In recent years, a consortium headed by cell technology specialist Miltenyi Biotec has succeeded in optimising the membrane adsorber technology in such a way that the isolation and purification of the precious cytokines is far more gentle. The focus thereby was on the protein class of structure-providing cystine-knot proteins, which are important for the pharmaceutical industry and companies in the field of cell therapy. “The production of cystine-knot proteins is very costly, while the conditioning process must be extremely delicate. This is a consequence of their folding behaviour. It is comparable to highly intricate origami,” explains Christian Egler-Wedeking from Miltenyi Biotec.

Against this backdrop, a research network was established with the aim of optimising the process steps towards purified cystine-knot proteins, thus making the production of these valuable growth factors more quick and cost-effective. The project was funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) with around €400,000 over a period of three years within the framework of the ‘Biocatalysis 2021’ funding initiative. The partners included biotechnologists from the Gottfried Wilhelm Leibniz University Hannover, the University of Hamburg-Harburg, and Sartorius Stedim Biotech GmbH.

As a production organism for their protein molecules, the researchers opted for the microbe Escherichia coli. As the project progressed, mastering the complicated folding of the cystine knot proteins proved to be the biggest challenge. “An inadequately folded protein will interact differently with the membrane adsorber surface than a protein that is properly folded,” says Egler-Wedeking.

Salt-tolerant membrane adsorbers speed up purification

The membrane adsorbers used in the project came from the portfolio of the company Sartorius, while purification testing encompassed five different potential membranes. A unique feature of all of these membranes was their ‘salt tolerance’ – a specific weakness in the previously used membrane adsorbers. “To remove the salts from the culture medium, you have to subject it to either dialysis or sufficient dilution. This is a complicated process. Most of the time, it results in the loss of a portion of the proteins,” says Egler-Wedeking. The salt-tolerant membrane adsorbers, on the other hand, can be introduced directly into saline solutions without the laborious stages of dialysis or dilution. The result was not only a significant speeding-up of the purification process but also the elimination of the niggling phenomenon of blockages caused by clumping, as can occur during protein purification using chromatography columns.

Membrane-adapted separation process

In order to obtain the maximum yield of purified cytokines, the researchers set their sights on every individual process step, from the crude protein all the way to the pre-purified protein. “We tried to optimise the process around the membrane so that it would fit like a glove,” says Egler-Wedeking.

Thereby, the binding behaviour of the proteins to the membrane was crucial for a positive outcome. Here, among other parameters, the researchers worked hard to optimise the pH value of the protein solution, namely the so-called ‘mobile phase’. However, the decisive factor for the purification process was the initial coating of the membrane, the so-called stationary phase. “It really depends on the chemical groups that are used to functionalise the surface: If the protein is happy to interact, it will move forwards more slowly. Otherwise, it will stay in the mobile phase for a longer time and will move more quickly through the chromatography column and the membrane adsorber,” explains Egler-Wedeking.

Potential for more efficient water conditioning

One important result to emerge from the research network is the ability to exploit the membrane coating and the binding behaviour of the proteins, and thus their running behaviour through the column, to specifically steer the process towards efficient protein purification. At Miltenyi Biotec, the novel membrane adsorber is already being used for the purification of proteins. Egler-Wedeking is convinced of the potential of the new technology. “It significantly reduces the costs of protein production, which has clear advantages for transferring the processes to a technical scale.” The method has potential also outside the field of protein production, for example the process steps involved in water treatment, which could likewise be significantly improved through the use of the novel method of purification.

Author: bb

Ideale Eigenschaften

Da synthetische Materialien deutlich pflegeleichter sind als Leder und außerdem nässebeständig, werden sie zunehmend als Obermaterial für Laufschuhe verwendet. Ein ganz besonderes Material verwendet adidas in seinem neuen „Futurecraft Biofabric Schuh". Das Obermaterial des Schuhs besteht komplett aus künstlicher Spinnenseide. Spinnenseide ist äußerst robust. Die Fäden sind dünner als ein Haar, dennoch reißfester als Stahl, elastischer als Gummi und außerdem ultraleicht.

Die Natur als Vorbild

Hergestellt wird die Faser namens Biosteel von der Martinsrieder Firma AMSilk. Natürliches Vorbild für die Biopolymerfaser ist der Faden der Gartenkreuzspinne. In langjähriger Forschung wurden Wege gesucht, den Faden künstlich herzustellen. Für die Biosteel-Faser wird ein von Bakterienkulturen hergestelltes Spinnenseideprotein verwendet. Die Biosteel-Faser ist nicht nur leicht und fest, sie ist zudem ressourcenschonend herzustellen und vollständig biologisch abbaubar.

Marktreife

Im November 2016 wurde der Prototyp des „Futurecraft Biofabric Schuh“ in New York vorgestellt. Noch ist die Serienproduktion nicht gestartet.

Ideal properties

As synthetic materials are much easier to care for than leather and also resistant to moisture, they are increasingly being used as uppers for running shoes. adidas uses a very special material in its new "Futurecraft Biofabric Shoe". The upper of the shoe is made entirely of artificial spider silk. Spider silk is extremely robust. The threads are thinner than a hair, yet more tear-resistant than steel, more elastic than rubber and also ultra-light.

Nature as a model

The fibre Biosteel is manufactured by the Martinsried-based company AMSilk. The natural model for the biopolymer fibre is the thread of the European garden spider. Over many years of research, ways have been sought to produce the thread artificially. A spider silk protein produced by bacterial cultures is used for the Biosteel fibre. The Biosteel fibre is not only light and strong, it can also be produced in a resource-saving way and is completely biodegradable.

Ready for the market

In November 2016, the prototype of the "Futurecraft Biofabric Shoe" was presented in New York. Series production has not yet started.

Maisschädlinge sind weltweit die größten Feinde der Landwirte. Sie sind für verheerende Ernteausfälle verantwortlich und lassen sich kaum bekämpfen. Zu den hartnäckigsten Fraßfeinden zählt der Westliche Maiswurzelbohrer Diabrotica virgifera virgifera, der die Pflanze, wie der Name schon andeutet, an der Wurzel attackiert. Der ursprünglich aus Mittelamerika stammende Schädling setzt Europas Maisbauern seit Jahren heftig zu. Sämtliche Versuche, ihm mit biologischen Waffen den Garaus zu machen, waren wenig erfolgreich. Weder insektenpathogene Fadenwürmer, sogenannte Nematoden, noch neu gezüchtete Maissorten mit mehr Abwehrstoffen, konnten den Westlichen Maiswurzelbohrer abschrecken.

Maisschädling nutzt Waffen vom Mais zum eigenen Schutz

Forscher vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena und der Universität Bern haben nun herausgefunden, warum bisherige Maßnahmen scheiterten. Wie das Team im Fachjournal „eLife" berichtet, können die Larven des Käfers Abwehrstoffe, welche die Maispflanzen über ihre Wurzeln abgeben, in ungiftiger Form speichern und diese Gifte bei Bedarf aktivieren und zu ihrer eigenen Verteidigung einsetzen. „Unsere Arbeit veranschaulicht, wie ein spezialisierter Schädling, der verheerenden Schaden im Maisanbau anrichtet, die Fähigkeit entwickelt hat, die Hauptabwehrstoffe seiner Wirtspflanze zu missbrauchen, um sich selbst vor seinen natürlichen Feinden im Boden zu schützen", sagt die Leiterin der Studie, Christelle Robert.

Zuckermolekül macht giftigen Abwehrstoff harmlos

Hinter der Unantastbarkeit des Schädlings verbirgt sich also eine ausgeklügelte Verteidigungsstrategie, die das Forscherteam um Roberts entschlüsselte. „Wir konnten zeigen, dass der Maiswurzelbohrer durch das Hinzufügen eines Zuckermoleküls an ein Benzoxazinoid-Abbauprodukt verhindert, dass Giftstoffe gebildet werden. Larven des Maiswurzelbohrers geben diese neue Verbindung direkt ab, um Nematoden, die als natürliche Antagonisten gegen die Schädlinge eingesetzt werden, abzuwehren“, so Roberts weiter. Der Studie zufolge können die Käferlarven außerdem die ungiftige Form eines weiteren Benzoxazinoids speichern und in eine giftige Substanz umwandeln, um sich vor angreifenden Nematoden zu schützen. „Dank der neuen Studie können wir genau diagnostizieren, warum die Bekämpfung mit Nützlingen nicht funktioniert. Der Schädling ist mit den Abwehrstoffen der Pflanze einfach zu gut geschützt“, sagt Roberts.

Neuzüchtungen förderten Schädlingsbefall

Auch konnten die Forscher klären, warum die Züchtung von Maissorten, die mehr Benzoxazinoide für ihre Verteidigung produzieren, den Maisschädling ebenfalls nicht schaden konnten. „Da der Maiswurzelbohrer unempfindlich gegen die Abwehrstoffe ist und sie sogar nutzt, um resistent gegen die Nematoden zu werden, würden solche Maispflanzen das Problem noch verschlimmern“, fasst Jonathan Gershenzon vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie zusammen.

Genetische Ursachen der Verteidigungstaktik im Blick

Die Misserfolge bei der Bekämpfung des Maisschädlings zeigen, wie schwer dieser zu bekämpfen ist. Mit der Studie liefern die Forscher jedoch die Grundlage, um der Schädlingsplage zukünftig besser Herr zu werden. Als nächstes wollen die Wissenschaftler untersuchen, welche Gene oder Enzyme den Westlichen Maiswurzelbohrer dazu befähigen, die Verteidigung von Maispflanzen auszutricksen, um das eigene Überleben zu sichern.

The western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera) is a devastating pest of maize plants, which has spread throughout Europe. This year’s pest monitoring in Germany revealed that the number of beetles caught in traps has again multiplied in comparison to the previous year. Several attempts to target this crop pest biologically by applying entomopathogenic nematodes have failed. The resistance of the rootworm can now be explained by his defense strategy: Researchers from the University of Bern, Switzerland, and the Max Planck Institute for Chemical Ecology in Jena found out that the rootworm larvae are able to sequester plant defense compounds from maize roots in a non-toxic form and can activate the toxins whenever they need them to protect themselves against their own enemies. Their findings are published in the journal “eLife”.

Rootworm stores poison and uses it against nematodes

The corn rootworm originates from Central America, from where it spread invasively throughout North America since the 1950s. Agricultural authorities in the US estimate that the western corn rootworm causes damage worth billions of dollars each year.
Maize plants store defense compounds known as benzoxazinoids in their roots in a non-toxic form. If herbivores attack the plants, these molecules rapidly break down into compounds that are toxic for most insects. “We were able to show that the western corn rootworm stabilizes a toxic benzoxazinoid by adding a sugar molecule. This modified molecule is used directly to keep nematodes, used as a biological control, away”, explains first and lead author Christelle Robert. In addition the researchers were able to show that rootworms can stabilize a second plant-derived benzoxazinoid, sequester its non-toxic form in their bodies, and activate only when necessary – for instance upon nematode attack. Hence, the rootworm uses a double strategy to utilize plant defenses for its own protection.

Nematodes cannot stop the rootworms

Biological control with nematodes once seemed a promising alternative to the use of chemical pesticides. Previous studies found that maize roots emit (E)-beta-caryophyllene to attract beneficial nematodes. “Unfortunately, the nematodes often did not reduce Diabrotica populations very much, but it was not clear why this was the case. The rootworm is just too well protected with the plant’s own defenses”, says Jonathan Gershenzon from the Max Planck Institute for Chemical Ecology.
The scientists are now planning to identify the genes or enzymes, which enable the rootworms to outsmart maize defenses in order to ensure their own survival. If these genes can be silenced, it is possible that the rootworms will become susceptible to nematode infection.

jmr

Zulassungserfolg für das rheinland-pfälzische Biotechnologieunternehmen Jennewein Biotechnologie GmbH: Der biotechnologisch erzeugte Milchzucker 2‘-Fucosyllactose hat gemäß der „Novel-Food-Verordnung“ eine Zulassung als funktioneller Lebensmittelzusatz erhalten.

"Meilenstein in der Biotechnologie-Geschichte"

„Diese Novel-Food-Zulassung ist nicht nur ein Meilenstein in der Geschichte der Biotechnologie sondern auch ein großer Durchbruch für die künftige Entwicklung der Säuglingsnahrung“, sagt Stefan Jennewein, der Geschäftsführer und Gründer der Jennewein Biotechnologie GmbH, die in Rheinbreitbach südlich von Bonn ihren Sitz hat. Am 20. November bekamen die Biotechnologen das ersehnte Antwortschreiben von der EU-Lebensmittelaufsicht EFSA. Darin wird die Entscheidung mitgeteilt, dass „ 2‘-Fucosyllactose in Puderform und als flüssiges Konzentrat auf dem europäischen Markt als Novel-Food-Produkt zugelassen ist“.
Schon im September 2016 war der für Novel-Food-Produkte zuständige EFSA-Ausschuss zu dem Schluss gekommen, dass der von Jennewein auf Basis eines umfassenden Dossiers gestellte Zulassungsantrag für 2‘-Fucosyllactose, gelte und das Produkt einen hohen Reinheitsgrad aufweise. Die mittels eines Fermentationsprozesses hergestellte 2‘-Fucosyllactose ist nun das erste humane Milch-Oligosaccharid, das eine Novel-Food-Zulassung unter geltendem europäischen Recht und für den europäischen Markt erhalten hat.

Humane Milchzucker schützen Säuglinge vor Infektionen

Die Jennewein Biotechnologie GmbH hat sich auf die Herstellung funktioneller Inhaltsstoffe für Lebensmittel, Pharma und Kosmetik spezialisiert, insbesondere für Babynahrung. Muttermilch gilt als ideale Nahrung für Säuglinge – sie enthält neben Nährstoffen auch einen reichhaltigen Mix an natürlichen Gesundmachern. Dazu zählen insbesondere humane Milchzucker (humane Oligosaccharide – HMO). Sie fördern die Entwicklung einer Darmflora und schützen die Neugeborenen vor Infektionen mit Krankheitserregern. Mediziner vermuten, dass die Zuckermoleküle Viren oder Bakterien „abfangen“, die in den Magendarmtrakt gelangt sind, bevor sie Körperzellen der Säuglinge attackieren können.

Mikroorganismen als Zellfabriken

Damit auch nicht gestillte Kinder gesund ernährt werden können, sind Hersteller von Babynahrung schon lange an solchen funktionellen Zusätzen für ihre Produkte interessiert. Die Bioingenieure der Jennewein Biotechnologie GmbH haben ein biotechnologisches Verfahren entwickelt, mit dem sich diese Zuckermoleküle in sehr großen Mengen herstellen lassen. Zu Zellfabriken umgewandelte Mikroorganismen produzieren zum Beispiel das Zuckermolekül 2‘-Fucosyllactose – es ist das häufigste Oligosaccharid in der Muttermilch. Mittlerweile stellt das Unternehmen das Molekül im industriellen Maßstab her. Ende 2015 hatte bereits die US-Lebensmittelaufsicht FDA dem Produkt den Status als „Generally Recognized as Safe“ (GRAS) für den unbedenklichen Einsatz in Lebensmitteln bescheinigt – das war der Startschuss für die Vermarktung.

Produktionskapazitäten ausgebaut

Viele namhafte Hersteller von Babynahrung gehören mittlerweile zu den Kunden von Jennewein. Die Produktionskapazitäten werden derzeit weiter ausgebaut. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Unternehmen bereits mehrfach in seinen Forschungs-und Entwicklungs-Aktivitäten unterstützt, zum Beispiel im Rahmen der Fördermaßnahme KMU-innovativ. Dadurch konnten die Biotechnologen ihr Zuckermolekül-Portfolio inzwischen deutlich erweitern.

Der Klimawandel hat nicht nur steigende Meeresspiegel zur Folge, sondern auch eine Übersäuerung der Ozeane. Meeresbewohner mit Kalkschalen werden besonders dadurch beeinträchtig, wie Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel jetzt im Fachmagazin „Nature Communications“ berichten. Insbesondere junge Miesmuscheln, bei denen sich die Kalkschale noch in der Entwicklung befindet, reagieren sehr empfindlich auf die Versauerung des Meerwassers.

Junge Muscheln müssen schnell ihre Schalen bilden

Höhere Kohlendioxidwerte in der Luft bedeuten auch steigende Kohlendioxidwerte in Gewässern. Im Meerwasser wird das Treibhausgas gelöst und trägt zur Versauerung der Ozeane bei. Eine Senkung des pH-Wertes ist für Miesmuscheln vor allem während ihrer frühen Lebensstadien sehr gefährlich. Denn im Larvenstadium durchlaufen sie enorme Kalzifizierungsraten: Zwischen dem ersten und zweiten Lebenstag bilden sie Kalkschalen, die dem Gewicht des restlichen Körpers entsprechen. „Für unsere Untersuchungen haben wir erstmalig zwei Methoden benutzt, um die Kalzifizierung von ein bis zwei Tage alten Muschellarven zu verstehen und deren Sensitivität gegenüber dem Klimawandel abzuschätzen“, sagt Kirti Ramesh, die Erstautorin der Studie.

Muscheln modulieren pH-Wert unter der Schale

Dafür haben die Forscher zunächst mithilfe von Fluoreszenzfarbstoffen und einer speziellen Mikroskopiermethode die Ablagerung von Calciumcarbonat an lebenden Larven beobachtet. Ihr erstaunliches Ergebnis: Calciumcarbonat wird nicht, wie bisher vermutet, intrazellulär gebildet. „Wahrscheinlicher ist, dass Calcium direkt aus dem Meerwasser aufgenommen und über spezielle Proteine zur Schale transportiert wird. In direkter Umgebung zur Schale findet dann die Bildung von Carbonat statt“, so Ramesh. Anschließend studierte das Team die abiotischen Bedingungen direkt unter der Muschelschale. Dabei fanden die Kieler Forscher heraus, dass die Muschellarven in der Lage sind, den pH-Wert und die Carbonatkonzentration unter der Schale selbst zu modulieren und zu erhöhen, was schließlich zu höheren Kalzifizierungsraten führt. „Bei zunehmender Versauerung sinken aber auch die pH-Werte unter der Schale ab, was zu reduzierten Kalzifizierungsraten und, bei sehr hohen CO₂-Konzentrationen, zu Schalenanlösung und erhöhter Mortalität führt“, erklärt Frank Melzner, Leiter der Arbeitsgruppe Ökophysiologie am GEOMAR.

Kalzifizierungsrate und Säuregrad des Wassers hängen zusammen

Somit gelang es den Forschern erstmals, eine direkte Beziehung zwischen Kalzifizierungsrate der Muscheln und der Carbonatchemie des Meerwassers herzustellen. Frühere Studien konnten zudem zeigen, dass manche Miesmuschelpopulationen, insbesondere aus der Ostsee, toleranter gegenüber Ozeanversauerung sind. „Wir vermuten, dass der Schlüssel zu erhöhter Säurebeständigkeit von Muschelschalen in der Variation der organischen Schalenbestandteile liegt“, erläutert Markus Bleich, Leiter des Physiologischen Institutes an der Universität Kiel. Solche widerstandsfähigeren Populationen könnten auf lange Sicht dann die Gewinner des Klimawandels sein.

jmr

Climate change and global warming causes more than rising sea levels. It also causes an increasing acidification of the oceans. This, however, affects especially those sea creatures with a calcareous shell – including mussels, which live in tidal regions of the coastal zones. Researchers at the Kiel University and GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel now report in the journal “Nature Communications” that especially young mussel larvae react sensitively to ocean acidification, which leads to reduced calcification rates and shell dissolution.

Mussel larvae particularly sensitive to acidification

More carbon dioxide in the air also equals more carbon dioxide in the ocean, where it is dissolved in the seawater and results in increasing acidification. This endangers mussels and many other creatures in the oceans, which protect themselves with a calcareous shell from predators. Mussels are especially sensitive to a decline in pH in early life stages. One important reason for this is the enormous calcification rate in the larval stage: between the first and second day of life they form a calcified shell, which corresponds to the weight of the rest of their body. “For the first time, we used two different methods to understand the calcification of one to two-day-old shelled larvae to estimate their sensitivity to climate change”, says Kirti Ramesh, first author of the study.

Mussels can modulate pH levels directly underneath shell

“With the help of fluorescent dyes and specialized microscopy techniques, we were able to track the deposition of calcium carbonate in living larvae and show that calcium carbonate is not formed intracellularly, as previously thought. It is more likely that calcium is acquired directly from the seawater and transported to the shell via specific transport proteins. Then, very close to the shell, the formation of calcium carbonate takes place”, explains Kirti Ramesh. Subsequently, the team studied the abiotic conditions directly under the shell. “For the first time, we have been able to show that the mussel larvae are able to increase the pH and the carbonate concentration below the shell, which then leads to higher rates of calcification ", explains Frank Melzner, Head of the Ecophysiology Working Group at GEOMAR. “However, with increasing acidification, the pH values below the shell also decrease, which leads to reduced calcification rates and, at very high CO₂concentrations, shell dissolution and increased mortality occurs”, "Melzner continues.

Calcification rate connected to chemistry of seawater

"With these results, we can establish a direct relationship between the calcification rate of mussels and the carbonate chemistry of seawater," explains Markus Bleich, Head of the Physiological Institute at Kiel University. Previous findings had shown that some mussel populations, especially from the Baltic Sea, are more tolerant to ocean acidification. “We think that the key to increased resistance of mussel shells to dissolution lies in the variation of organic shell constituents”, says Melzner. In the end, these populations that are more resistant could be the winners of climate change.

jmr

Dabei wurde auch auf die jeweiligen Schlussfolgerungen eingegangen und es wurden die Lücken in der bestehenden Forschung identifiziert. Die Studie richtet sich nicht nur an die diversen Industriebereiche und Märkte, sondern deckt auch weitere relevante Themen ab, wie beispielsweise Auswirkungen biobasierter Industrien auf den Klimawandel, sozioökonomische und ökologische Aspekte, regionales Potenzial, EU, nationale und regionale Politiken und Vorschriften, Forschung und Technologien.

Die Pilotstudie soll auch als Basis für die Durchführung zukünftiger Business Intelligence-Aktivitäten in enger Zusammenarbeit mit der Europäischen Kommission und dem Bio-based Industries Consortium (BIC) dienen.

Durchschnittlich 6000 Windeln pro Kind

Obwohl jede volle Windel wertvolle Nährstoffe enthält, werden sie derzeit mit dem Hausmüll verbrannt, und das in riesigen Mengen. Etwa 6000 Windeln verbraucht jedes Kind bis es mit etwa zweieinhalb Jahren sauber ist. Die wichtigsten Elemente einer herkömmlichen Windel bestehen aus erdölbasierten Materialien. Die Außenhülle der Windel ebenso wie der Superabsorber (SAP), der die abgegebene Flüssigkeit aufsaugt und speichert.

Nachwachsende und kompostierbare Materialien

Das kleine brandenburgische Unternehmen Fairwindel hat eine nachhaltige und ökologische Einwegwindel entwickelt, die fast völlig kompostierbar ist. Die Windel enthält kein SAP, der Saugkern besteht aus einem Gemisch aus Cellulose und einem stärkebasierten Sauggel aus nachwachsenden Rohstoffen. Auch der sogenannte Auslaufschutz wird aus einer Biofolie gefertigt. Lediglich die Gummibänder und die Klettverschlüsse konnten noch nicht ersetzt werden. Das bedeutet, dass die Windel momentan zu 80% kompostierbar ist, an den fehlenden 20% wird gearbeitet.

Marktreife

Die ersten Testwindeln wurden Anfang des Jahres 2016 an 250 Familien verteilt. Noch im gleichen Jahr kamen die Windeln in den Verkauf.

An average of 6000 diapers per child

Although every full diaper contains valuable nutrients, they are currently incinerated with household waste in huge quantities. Each child goes through about 6000 diapers before it is completely toilet trained at the age of about two and a half years. The most important elements of a conventional diaper are made of petroleum-based materials. These are outer shell of the diaper as well as the superabsorber (SAP), which absorbs and stores the liquid released.

Renewable and compostable materials

The small Brandenburg company Fairwindel has developed a sustainable and ecological disposable diaper that is almost completely compostable. The diaper does not contain SAP, the absorbent core consists of a mixture of cellulose and a starch-based absorbent gel made from renewable raw materials. The so-called spill protection is also made of a bio foil. Only the rubber bands and the Velcro fasteners have not yet been replaced. This means that the diaper is currently 80% compostable, with the missing 20% being worked on.

Ready for the market

The first test diapers were distributed to 250 families at the beginning of 2016. In the same year the diapers came onto the market.

Ob Mitfahrzentralen, Autovermietungen, Wohnungstausch-Portale oder Second-Hand-Läden: Produkte und Güter zu teilen, statt selbst zu besitzen, erfreut sich immer größerer Beliebtheit. Internet und soziale Medien haben der sogenannten Share Economy in den vergangenen Jahren Aufwind gegeben. Vor allem das sogenannte Peer-to-Peer Sharing, das Verkaufen, Teilen und Tauschen von Privat zu Privat über Online-Portale, hat von dieser Entwicklung profitiert, wie eine bundesweite Studie des Instituts für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) zeigt. Danach könnte sich fast jeder Dritte vorstellen, Dinge übers Internet mit anderen zu teilen.

Die Umfrage fand im Rahmen des Projektes „PeerSharing“ statt, das in den vergangenen drei Jahren untersuchte, wie ökologisch sinnvoll Peer-to-Peer Sharing ist, und was Verbraucher motiviert mitzumachen. An dem vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Vorhaben waren neben dem IÖW, das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu), das Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT) sowie Vertreter der Vermietungsplattform Wimdu, die Secondhand-Plattform Kleiderkreisel, die Autovermieter drivy und das Mitfahrnetzwerk flinc beteiligt.

Sharing-Angebote vorwiegend kommerziell ausgerichtet

Die Ergebnisse des Projektes wurden Ende November in Berlin präsentiert und mit Vertretern aus Forschung, Wirtschaft und Politik diskutiert. Demnach gibt es in Deutschland derzeit 110 Online-Portale, die sich auf das Geschäft mit dem Teilen, Verkaufen und Vermieten spezialisiert haben. Etwa 80% davon sind kommerziell ausgerichtet. Noch sind es zu wenige Anbieter, um von einem grundlegenden Wandel zu sprechen. Doch die Zahl zeigt, wie groß das Potenzial der Sharing-Kultur für die Wirtschaft sein kann. „Viele sehen die digitale Kultur des Teilens als große Chance für eine sozial-ökologische Entwicklung“, sagte Thomas Korbun vom IÖW in seinem Grußwort.

Weltweite Marktdynamik belegt Wachstumsphase

Die weltweite Entwicklung der Share Economy in den vergangenen acht Jahren zeigt Experten zufolge eine hohe Marktdynamik. Waren 2010 noch 0,3% der Start-ups im Sharing-Bereich tätig, lag ihr Anteil 2014 bereits bei 6%, wie Siegfried Behrends vom IZT berichtete. „Sharing ist ein starkes Geschäftsmodell. Hier sind wir nicht mehr in der Gründungswelle, sondern in einer Wachstumsphase.“ Experten prognostizieren der Share Economy im Jahr 2025 Umsätze in Höhe von 335 Mrd. US-Dollar.

Ökonomische Gründe bestimmen digitales Teilen

Die Ergebnisse der im Rahmen der Studie durchgeführten Umfrage machen deutlich, dass bislang ökonomische Motive, also Geld verdienen und sparen, bei den Motiven der Nutzer von P2P Sharing-Diensten dominieren. Erst an zweiter Stelle stehen ökologische Motive wie Umwelt- und Klimaschutz. Soziale Beweggründe, wie etwa neue Kontakte knüpfen, spielen nur eine untergeordnete Rolle. „Das mobile P2P-Sharing boomt. Auch das geteilte Übernachten dürfte zulegen. Bei Kleidung allerdings zeichnet sich eine Sättigung ab, während bei Elektronikprodukten ein Wachstum erkennbar ist“, fasst Behrends zusammen.

Katalysator für nachhaltiges Leben

Im Projekt ging es nicht nur um die Motive der Nutzer, sondern auch um nachhaltige Entwicklungsperspektiven für das Peer-to-Peer Sharing. Dafür wurde untersucht, wie ökologisch sinnvoll das digitale Teilen ist. „Peer-to-Peer-Angebote können ein Katalysator sein, nachhaltiger zu leben“, resümiert Sabrina Ludmann vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg. Ludmann zufolge können Second-Hand-Angebote Neukäufe und Konsum insgesamt reduzieren sowie Carsharing oder Ridesharing-Angebote den Schritt zur Abschaffung eines Autos erleichtern. Das Mieten von Unterkünften über Plattformen wie WIMDU ergab hingeben, dass damit ein Drittel mehr Flugreisen anfallen. „Durch Verkauf und Teilen kann man durchaus CO₂ sparen. Aber Sharing ist nicht automatisch ökologisch sinnvoll. Das hängt stark von dem Nutzer ab“, sagt die Forscherin.

Mit dem digitalen Teilen ergeben sich demnach neue Möglichkeiten für einen nachhaltigen Konsum. Die Plattformen ermöglichen eine intensivere Nutzung vorhandener Produkte und Güter, sorgen damit für eine Langlebigkeit und somit Steigerung der Ressourceneffizienz. In Bereichen, in denen viele ungenutzte oder unausgelastete Kapazitäten vorhanden sind, wie etwa bei der Mobilität, ist das P2P-Sharing besonders sinnvoll.

Chance für neue Arbeitsmodelle

„Peer-to-Peer-Sharing ist der Vorbote einer neuen Wirtschaftsform und die Chance für neue Arbeitsmodelle“, sagte Ralph Wilhelm vom Projektträger am Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das dreijährige Projekt PeerSharing wurde über das DLR vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Förderschwerpunkt Sozial-ökologische Forschung in der Fördermaßnahme Nachhaltiges Wirtschaften (FONA) unterstützt. 13 Projekte mit einem Fördervolumen von 13,5 Mio. Euro werden über das Vorhaben derzeit gefördert.

Bioraffinerien sind die großen Produktionsstätten der Bioökonomie. Denn hier werden nachwachsende Rohstoffe in verschiedenste Zwischen- und Endprodukte umgewandelt. Wo stehen Bioraffinerien, und welche Biomasse wird genutzt? Diese Fragen hat das nova-Institut in Hürth im Auftrag des Bio-based Industries Consortium (BIC) untersucht und 224 Bioraffinerien in ganz Europa eingeordnet. Basierend auf diesen Daten wurde nun eine Karte erstellt. Sie verdeutlicht: die Bioraffinerie-Plattform und die Art der verwendeten Biomasse hängt stark vom Standort ab.

224 Bioraffinerien in sechs Kategorien

Um die notwendigen Daten zu erhalten, hat das nova-Institut, ein privates Forschungs- und Beratungsunternehmen, im Sommer 2017 relevante Quellen analysiert und zugleich eine Online-Umfrage durchgeführt, an der auch Bioraffinerie-Betreiber teilnahmen. Im Ergebnis entstand eine Karte, die europaweit Bioraffinerien je nach verwendeter Biomasse und Endprodukt in die folgenden Kategorien einteilt:

63 zucker- und stärkebasierte Bioraffinerien, die Bioethanol und andere Chemikalien produzieren
64 Öl- und fettbasierte Bioraffinerien, die Biodiesel produzieren
54 Öl- und fettbasierte Bioraffinerien, die oleochemische Produkte herstellen
25 holzbasierte Bioraffinerien – ausgenommen reine Papierzellstoffwerke
13 Bioraffinerien, die biobasierte Abfallprodukte verarbeiten
5 Bioraffinerien, die Lignocellulose aus anderen Quellen als Holz verarbeiten

Jährliches Update der Karte

Die Karte zeigt: Die Plattform der verschiedenen Bioraffinerien variiert stark zwischen den einzelnen Ländern und hängt von den regional verfügbaren Rohstoffen ab. Beispielsweise sind holzbasierte Bioraffinerien wesentlich häufiger im Norden Europas zufinden, während Zucker- und stärkebasierte Bioraffinerien vor allem in Frankreich, Belgien, Deutschland und Ungarn angesiedelt sind, da hier mehr Zuckerrüben angebaut werden. Da in Europa zur Zeit viele neue Bioraffinerien entstehen, soll die Karte jährlich aktualisiert werden. Die aktuelle Übersicht kann kostenlos auf der Webseite des BIC-Konsortiums heruntergeladen werden.

jmr/pg

Biorefineries turn biomass into useful chemicals or raw material that can be processed into bio-based products. But where are they located? And what type of biomass are they using? To answer these questions the Cologne-based nova-Institute conducted a comprehensive survey of all European biorefineries over the summer of 2017. The project was done on behalf of the Bio-based Industries Consortium (BIC), a non-profit organisation set up in Brussels in 2012. The results, a complete map of all biorefineries across Europe, show that the type of biorefinery is very much dependent on the locally available biomass.

224 biorefineries across six categories

In order to gather the necessary data, the private research and consultancy nova-Institute evaluated a large number of sources and carried out an online survey, during which biorefineries could register themselves. Depending on the biomass used and the final product, the map distinguishes between different biorefinery categories

A total of 224 biorefineries were identified and mapped across Europe: 63 sugar-/starch based biorefineries that produce bioethanol and other chemicals, 64 oil-/fat-based biorefineries producing biodiesel, 54 oil-/fat-based biorefineries resulting in oleochemistry, 25 wood-based biorefineries – excluding those that produce pulp for paper only – and five biorefineries using lignocellulose other than wood, as well as 13 biowaste-based biorefineries.

Local prevalence depending on available biomass

The prevalence of the different types biorefineries differs considerably between countries. While wood-based biorefineries can be found mainly in Northern Europe, sugar-/starch based biorefineries are mainly located in France, Belgium, Germany and Hungary, since there are high yields in sugar and starch. Several dozens more biorefineries are currently under construction. The map will be updated annually and can be downloaded at www.bio-based.eu/graphics or http://bioconsortium.eu.

jmr

Bodenbelege oder Schaumstoffe bestehen in der Regel aus erdölbasierten Stoffen. Diese endliche Ressource durch nachwachsende Rohstoffe oder Reststoffe zu ersetzen, war Ziel des soeben beendeten Forschungsvorhaben „EffiMat“. Darin hat ein Konsortium aus sechs Partnern nach neuen Wegen gesucht, Biopolymere für Bodenbeläge und Schaumstoffe herzustellen sowie entsprechende Verarbeitungstechnologien zu entwickeln. Beteiligt waren das Fraunhofer IMWS, das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP sowie die Unternehmen Miltitz Aromatics, Hennecke Polyurethane Technology, ö_Konzept und BARiT Kunstharz und Belagstechnik. Das Projekt wurde von April 2015 bis September 2017 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit knapp 1 Mio. Euro gefördert.

Tallöl als Ausgangsstoff für neue Biopolymere

Bei ihrer Suche nach geeigneten Biopolymeren konzentrierten sich die EffiMat-Forscher auf den Rohstoff Holz. Aus einem Nebenprodukt, das bei der Herstellung von Zellstoff aus Holz anfällt, konnte das Team Tallöl gewinnen. Auf Basis dieses pflanzenbasierten Öls und in Kombination mit verschiedenen synthetischen Aufbereitungsstufen ließen sich hochwertige Reaktivharzsysteme mit neuen Eigenschaften herstellen. So gelang es in Verbindung mit einer Vernetzerkomponente, die Biopolymere zu äußerst festen Kunststoffmaterialien auszuhärten, die sich beispielsweise für den Einsatz im Bauwesen eignen.

Strukturschaumstoffe bei niedriger Temperatur aushärten

Völlig neu bei der Herstellung biobasierter Kunststoffe war die Kombination von Tallöl mit einem sogenannten kalthärtenden Vernetzer. „Die Vorteile der neuartigen Kunstharzsysteme liegen nicht nur im biogenen Ursprung der verwendeten Ausgangsstoffe, sondern auch in einem insgesamt energieeffizienteren Herstellungsverfahren, da in der Verarbeitung pflanzenölbasierte Strukturschaumstoffe bei niedrigeren Temperaturen schneller aushärten“, erläutert Nicole Eversmann, Projektleiterin am Fraunhofer IMWS.

Das besondere: Mit der Rückführung des Nebenprodukts Tallöl in den Produktionskreislauf wurde eine weitere Option zur stofflichen Nutzung von Holz etabliert und damit das Wertschöpfungspotenzial des Rohstoffs erhöht. Auch wurde ein besonderes Hochdruckverschäumungsverfahren erprobt, das die Herstellung tallölbasierter Schaumstoffhalbzeuge im Industriemaßstab möglich macht.

Anpassungsfähige Kunstharzsysteme

Bei diesem Verfahren wurde das Harzgemisch mit einem speziellen Mischkopf in eine entsprechende Werkzeugform gefüllt und unter Expansion eines Treibgases aufgeschäumt. Eigens dafür hatte das EffiMat-Team zuvor entsprechende hochwertige Harzgemische und einen geeigneter Anhydrid-Härter entwickelt, Stoff- und Härterkombinationen auf ihre Eigenschaften getestet und unterschiedliche Formmassen und Strukturschäume im Labormaßstab gefertigt. Im Ergebnis konnte nicht nur das Aufschäumen der Harzgemische im industriellen Maßstab und deren Einsatz in Form von bioharzgebundenen Bodenbelägen parallel erprobt werden. Auch wurden Kunstharzsysteme entwickelt, die vielseitig anwendbar sind und je nach Anforderung und Verarbeitung modifiziert werden können.

Ein gut funktionierendes Ökosystem ist auf das perfekte Zusammenspiel von Pflanzen, Insekten und Boden angewiesen. Durch den dramatischen Artenverlust vor allem bei fliegenden Insekten wird bekannterweise der natürliche Kreislauf gestört. Aber nicht nur die Bestäubung der Pflanzen bleibt aus. Auch der Stoffkreislauf im Boden wird beeinflusst. Wie sehr, dass zeigen die Ergebnisse vom „Jena-Experiment“. Das Freiland-Labor wurde 2002 vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie und der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) ins Leben gerufen und ist mit seinen 15 Jahren nicht nur das am längsten dauernde, sondern auch das größte Freiland-Experiment Europas auf dem Gebiet der Biodiversitätsforschung. Daran beteiligt waren auch Forscher aus Österreich, der Schweiz und den Niederlanden. Die Ergebnisse dieser einmaligen Langzeitstudie sind nun im Fachjournal „Basic and Applied Ecology“ erschienen.

Biodiversitäts-Effekte erst Jahre später sichtbar

Auf mehr als 500 Versuchsparzellen hatten die Forscher unterschiedlich viele Pflanzenarten angesät, von Monokulturen bis zu Mischungen von 60 Arten. Neben Pflanzen wurden auch viele weitere im Ökosystem vorkommenden Organismen untersucht, sowohl im als auch oberhalb des Bodens. Daneben nahmen die Forscher auch Stoffkreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff und Nitrat sowie den Wasserkreislauf ins Visier. Die Laufzeit des Projektes machte es möglich, die Auswirkungen von Artenverlust und –vielfalt auf Grünlandflächen genau zu beobachten und zu analysieren. Denn die Folgen für das Ökosystem zeigten sich erst Jahre später, wie der langjährige Leiter des „Jena Experiments“ Wolfgang Weisser berichtet: „Da der Einfluss der Biodiversität verzögert sichtbar wird, konnten wir manche Effekte erst ab dem Jahr 2006 oder 2007 beobachten – also vier oder fünf Jahre nach Beginn des Projektes.“

Stoffwechselkreislauf im Visier

Die Effekte der Biodiversität- positiv wie negativ- verstärkten sich der Studie zufolge im Laufe der 15 Jahre. Die Forscher konnten beobachten, dass das Artensterben schleichend vonstatten geht. „Dies bedeutet, dass die negativen Effekte des derzeitigen Artenverlustes erst in einigen Jahren vollständig augenscheinlich werden“, warnt Weisser. Auch die negativen Folgen von Monokulturen wurden erst später deutlich. Gleiches galt für Veränderungen bei den Stoffwechselkreisläufen. „Kein anderes Experiment hat bisher die Nährstoffkreisläufe mit solcher Genauigkeit untersucht“, sagt Wolfgang W. Wilcke vom Lehrstuhl für Geoökologie am KIT in Karlsruhe.

Ökosystem provitiert von Artenreichtum

Artenreiche Wiesen hatten einen durchweg positiven Einfluss auf das Ökosystem. Das betraf sowohl die Kohlenstoffspeicherung im Boden, als auch die mikrobielle Atmung und die Entwicklung der Bodenfauna. Auf den bunten Wiesen wurden vielmehr Insekten und Pflanzen gezählt, so dass häufiger Bestäubungen stattfanden. Außerdem konnten artenreichere Wiesen Oberflächenwasser besser in den Boden transportierten und waren im Vergleich zu artenarmen Systemen unempfindlicher gegenüber Störungen wie Dürren oder Überschwemmungen.

Biodiversität so wertvoll wie Düngen

Auch der Bioenergiegehalt war auf bunten Flächen deutlich höher. Zudem war die Produktivität bei hoher Artenvielfalt durchweg besser als auf einseitig bepflanzten Wiesen. Eine vergleichbar gute Leistung konnten die Forscher zwar auch durch zusätzliches Düngen und häufigeres Mähen erreichen. Doch im Durchschnitt würde diese Bewirtschaftung dem Landwirt nicht mehr einbringen, wie die Forscher schreiben.

Mit dem Landzeit-Experiment wird vor allem eines deutlich: Sollte das Artensterben nicht gestoppt werden, könnte das „unangenehme Folgen“ für die Menschheit haben. Denn der Verlust der Vielfalt, so betonen die Biodiversitäts-Forscher, beeinflusst über die Stoffkreisläufe direkt den Wasserhaushalt.

In Deutschland gibt es eine dynamische Gründerszene, die vom Bund und anderen Förderern über das Business Angels Netzwerk Deutschland e.V. (BAND) unterstützt wird. Viele der Start-ups entwickeln innovative Ideen zum Thema Energie- und Ressourceneffizienz und bewegen sich somit thematisch auf dem Gebiet der 17 Nachhaltigkeitsziele (Sustainable Development Goals - SDGs), die von den Vereinten Nationen im Rahmen der Agenda 2030 erstellt wurden.

Doch wie bringt man solch innovative und nachhaltige Gründerideen mit potenziellen Investoren zusammen? Hierfür organisierte BAND zusammen mit Cleantech Scandinavia am 6. Dezember das GreenUp Invest-Event in Berlin. Biobasierter Kunststoff aus Schweden und eine hochauflösende Luftqualitätskarte aus München konnten am Ende des Tages die versammelten Investoren am meisten überzeugen. Sie erhielten eine Einladung für den „Deutschen Business Angels Tag 2018“ in Hamburg.

Ein Leitfaden für grüne Investments

Ute Günther vom Vorstand des BAND versprach schon zur Begrüßung einen „Tag voller staunender Überraschungen“ beim GreenUp Invest-Event. Das Ziel der Green Start-up Investment Alliance ist es, grüne Gründerfinanzierung in Deutschland zu stärken und voranzubringen. Das Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH fungiert als Koordinator.

Constanze Trautwein, seit Februar 2017 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Borderstep Institut, stellte einen neu entwickelten Leitfaden zur Bewertung des Nachhaltigkeitspotenzials von Start-ups vor. „Unser Leitfaden wurde vor Kurzem erfolgreich pilotiert und fußt auf drei Säulen“, so Trautwein. „Es geht zum einen um den Unternehmenskontext, also in welcher Branche befinden wir uns? Zum anderen um das Unternehmenskonzept und schließlich auch um die eigentlichen Produkte und Dienstleistungen.“ Besonders bei der dritten Säule solle auch hinterfragt werden, welche SDGs das Start-up bedienen wird.

Ökonomie und Nachhaltigkeit schließen sich nicht aus

Potenzielle Investoren äußerten sich hingegen vorsichtiger: Steffen Funk, Investment-Manager der Statkraft Ventures GmbH in Düsseldorf gab zu bedenken, dass finanzielle Aspekte noch immer vorrangig bei der Pitchbewertung sind. „Wir investieren in neue Technologien und Ideen, die für den Energie-Sektor relevant sind. Natürlich geht es erst einmal um einen möglichen Marktwert.“

Auch Oliver Goseman, Mitglied der Business Angels und Managing Partner der GOSFAM Investment GmbH stimmte zu: „Ökonomische und personelle Aspekte stehen trotz allem noch immer vor dem Nachhaltigkeitsaspekt, wenn wir ein Investment in Betracht ziehen.“ Er bemängelte zudem eine zu große Distanz und Diskrepanz zwischen Nachhaltigkeitsexperten und Investoren, die den oftmals sehr detaillierten und fachlichen Argumenten kaum folgen könnten. „Wir müssen eine Brücke zwischen wissenschaftlichen Experten und den Investoren schlagen – Ökonomie und Nachhaltigkeit schließen sich nicht gegenseitig aus.“

Von Nanomembranen und Flachbildschirmen

Die vielfältigen und innovativen Ideen der 17 teilnehmenden Start-ups aus Deutschland und Skandinavien wurden den potenziellen Investoren jeweils innerhalb von fünf Minuten in sogenannten Elevator-Pitches vorgestellt. Anschließend konnten die Jungunternehmer noch einmal im persönlichen Gespräch mit den Investoren für ihre Ideen werben. Die Themen der Start-ups reichten hierbei von der Bekämpfung der Lebensmittelverschwendung durch einen digitalen Marktplatz über die Stabilisierung des Stromnetzes und die Etablierung neuer und erneuerbarer Stromquellen bis hin zur Entwicklung, Produktion und Vermarktung kohlenstoffbasierter Nanomembranen.

Aber auch Unternehmen, die auf dem System der Kreislaufwirtschaft fußen, stellten sich vor. Wie das schwedische Unternehmen 2p1, welches Lampen und Lichtquellen aus alten Flachbildschirmen wiederverwendet und als energieeffiziente Lichtquellen in Schulen anbringt. Auch neue Softwareentwicklungen wurden vorgestellt, durch die die Parkplatzsuche in Städten minimiert und somit Abgaswerte gesenkt werden sollen. Für Elektroautos könnten auf demselben Weg zukünftig auch Aufladestationen reserviert werden.

Biobasierter Kunststoff und Luftqualitätskartierer punkten

Besonders überzeugen konnten schließlich das skandinavische Unternehmen Polylabs und das Münchner Start-up Hawa dawa. Polylabs produziert und verkauft biobasiertes Polyol, einer der Grundbausteine von Polyurethan (PU) und somit ein Hauptbestandteil der bisher weitgehend erdölbasierten Kunststoffindustrie. Durch dessen Herstellung aus erneuerbaren Rohstoffen werden Ressourcen und Umwelt geschont. Das deutsche Unternehmen Hawa dawa hat sich vor allem der Luftqualität verschrieben. Das Start-up entwickelt neue Sensoren und Machine-Learning-Algorithmen, die in Echtzeit eine flächendeckende und hochauflösende Luftqualitätskarte errechnen.

Eine große Vision von einem exzellenten Team

Gosemann und seine Investorenkollegen gaben allen Jungunternehmern für deren zukünftige Finanzierungsbemühungen dann auch noch ein paar gute Ratschläge mit auf den Weg: „Bei einem Pitch muss die Idee des Unternehmens lebendig werden", betonte er. Es sollte eine große Vision mit einem realistischen Plan vorgestellt werden, der das Marktinteresse abdeckt und ein kompetentes Team offenbart. „Nur ein hervorragendes Team kann mit seiner Start-up-Idee letztlich eine gesellschaftliche Veränderung hin zu mehr Nachhaltigkeit bewirken.“

jmr

There is a lively start-up scene in Germany. It is supported and funded by the federal ministry as well as other sponsors via the Business Angels Netzwerk Deutschland e.V. (BAND). Many of the new businesses develop innovative ideas regarding energy and resource efficiency and are thus thematically on point for the 17 Sustainable Development Goals (SDG) drawn up by the United Nations as part of the Agenda 2030.

But how can such innovative and sustainable start-up ideas be combined and connected with potential investors? To that end BAND and Cleantech Scandinavia organised the GreenUp Invest event in Berlin on December 6^th. Biobased plastic from Sweden and a high-resolution air quality map from Munich were able to convince the investors the most. They received an invitation for the “German Business Angels Day 2018” in Hamburg.

A guidebook for green investments

Already during her opening address at the GreenUp invest event, Ute Günther, CEO at BAND, promised a “day chock-full of marvel and surprises”. The goal of the Green Start-up Investment alliance is to support and advance green founder financing in Germany. The Borderstep Institute for innovation and sustainability gGmbH is coordinating these efforts.

Constanze Trautwein, scientific fellow at the Borderstep Institute since February 2017, introduced a new guidebook for the appraisal of the sustainability potential for any given start-up. “Our guidebook was recently piloted and is based on three main categories,” says Trautwein. “The first one focuses on company context – which sector is the company part of? The second category is related to the concept of the company, and the third one asks for the products and services.” Especially the third category is also supposed to ascertain, which of the SDGs the start-up will address.

Economics and sustainability are not mutually exclusive

The potential investors expressed their assessment more careful: Steffen Funk, investment manager at Statkraft Ventures GmbH in Düsseldorf noted that financial aspects were still the primary focus point regarding the assessment of new ideas. “We are investing in new technologies and ideas that are relevant for the energy sector. Of course our main concern is their market value.”

Oliver Goseman, member of BAND and managing partner at GOSFAM Investment GmbH was in agreement: “We are still addressing economical and personnel- related issues first when are thinking of a new investment – long before any assessing any sustainability aspects.” Goseman also criticised the distance and discrepancy between sustainability experts and investors, who can barely follow the detailed and technical arguments. “We need to build a bridge between the scientific experts and the investors – economy and sustainability are not mutually exclusive.”

Nano-membranes and flat-screen TVs

The 17 participating start-ups from Germany and Scandinavia had five minutes each to present their varied and innovative ideas as an elevator pitch to the potential investors. Subsequently the young entrepreneurs had a chance to convince the investors in short one-on-one-talks. The topics of the start-ups covered the fight against food waste via a digital market place, stabilising the electricity grid, establishing new and renewable energy sources and developing, producing, and marketing of carbon-based nanomembranes.

Moreover, start-ups focussing on circulator economy also presented their business ideas. The Swedish company 2p1 for instance, which reuses light bulbs and light sources from old flat-screen-TVs as energy-efficient light sources in schools. Last but not least, new software developments were also presented: Like the Scandinavian ApParkingspot, who aim to shorten the search for sparking spots in cities and thus minimise exhaust fumes via an app that tells users were they can find a free parking place. For the future the entrepreneurs also plan to use a similar software for drivers of electric cars to reserve a charging station.

Biobased plastic and high-resolution air quality map win

In the end, the Scandinavian Polylabs and the Munich-based start-up Hawa dawa were able to convince potential investors. Polylabs produces and sells biobased Polyol, one of the basic elements of polyurethane (PU) and thus a key element of the plastics industry, which has so far mostly been petroleum based. With the production of bioplastic, resources and the environment are protected. The German company Hawa dawa is developing new sensors and machine learning algorithms, which can compute a comprehensive high-resolution map of air quality in real time.

A big vision by a qualified team

For the winners of the competition as well as all the other participating start-ups, Goseman and his fellow investors had a few suggestions for any future pitches: “During the pitch the idea of the company has to come alive,” he stresses. The point is to present a huge vision with a realistic plan, that covers market interests and is managed by a capable team. “You need an excellent team in order to realise a start-up idea and move society towards more sustainability.”

jmr

Deutschland gilt als Vorreiter bei der Umsetzung der Agenda 2030 mit ihren insgesamt 17 Zielen zur nachhaltigen Entwicklung, den sogenannten Sustainable Development Goals (SDG). Die Ziele finden sich auf nationaler Ebene in der deutschen Nachhaltigkeitsstrategie wieder. Sie decken das breite Spektrum der Bedürfnisse von Mensch, Umwelt und Wirtschaft ab und betreffen den Kampf gegen die Armut und ein starkes Wirtschaftswachstum ebenso wie Klima- und Artenschutz sowie eine umweltfreundliche Energieversorgung. Wissenschaftler aus den unterschiedlichsten Bereichen stehen der Bundesregierung bei der Umsetzung ihrer Nachhaltigkeitsziele beratend zur Seite. Milliardenschwere Förderprogramme wurden aufgelegt, um den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Wandel voranzutreiben.

Nachhaltigkeitsziele der Bundesregierung untersucht

Trotz allem: Die Umsetzung dieser Nachhaltigkeitsziele hat in Deutschland seit 2008 nur geringe Fortschritte gemacht. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Instituts für Makroökonomie und Konjunkturforschung (IMK) der Hans-Böckler-Stiftung. IMK-Wirtschaftspolitik-Experte Fabian Lindner hat darin die Einhaltung der von der Bundesregierung festgeschriebenen Nachhaltigkeits- und Wohlfahrtsziele der vergangenen beiden Legislaturperioden bis 2016 untersucht. Die Eckpunkte waren: materieller Wohlstand und ökonomische Stabilität, Nachhaltigkeit der Staatstätigkeit und Staatsfinanzen, soziale und ökologische Nachhaltigkeit.

Ökologische Ziele nicht erreicht

Lediglich vier von insgesamt 13 Zielen wurden erreicht. Bei der Umsetzung zeigen sich derweil erhebliche Unterschiede. Während sich die Staatsfinanzen sehr gut entwickelt haben und der Staat seit 2013 Überschüsse verzeichnet, konnte bisher keines der ökologischen Ziele erreicht werden. Den Autoren zufolge besteht hier ein sogenannter Zielkonflikt zwischen dem wachsenden Bruttoinlandsprodukt (BIP) und ökologischen Nachhaltigkeitszielen. „Wenn die Wirtschaft nicht weiter verstärkt dekarbonisiert wird, erhöht das Wirtschaftswachstum für sich genommen die Treibhausgasemissionen“, heißt es in der Studie.

Klimaziel durch Ende der Kohleverstromung machbar

Demnach ist weder der Energieverbrauch in den vergangenen acht Jahren gesunken, noch sind die Treibhausgasemissionen ausreichend stark zurückgegangen, wie es nach den Beschlüssen der Pariser Weltklimakonferenz von 2015 sein müsste. Der CO₂-Ausstoß ist von 2008 bis 2016 nur um 7% gesunken und müsste, um das Klimaziel noch zu erreichen, bis 2020 um weitere 17% sinken. Ein „Ende der Kohleverstromung“ würde der Studie zufolge hier den größten Effekt bringen. Das wäre allerdings „mit sozialen und wirtschaftlichen Kosten verbunden“, heißt es. „Es wäre falsch, das ökologische Nachhaltigkeitsziel auf Kosten des Beschäftigungsziels zu verfolgen“, sagt IMK-Direktor Gustav A. Horn. „Aber wenn die Strategie stimmt und entsprechend investiert wird, ist es möglich, in den betroffenen Regionen wegfallende Arbeitsplätze durch neue zu ersetzen. “

Insektensterben statt Artenvielfalt

Auch bei der Artenvielfalt hinkt die Bundesregierung dem Ziel hinterher, die Artenvielfalt bis 2015 wieder auf das Niveau der 70er-Jahre zu bringen. Tatsächlich stagniert die Zahl der Tierarten, was sich beispielsweise am sogenannten Vogelindex ablesen lässt, der ein guter Indikator für die Biodiversität ist. Hinzu kommt eine dramatische Abnahme des Insektenbestandes.

Armutsrisiko trotz Rekordbeschäftigung unverändert hoch

Große Defizite gab es auch auf dem Gebiet der sozialen Nachhaltigkeit. Trotz Rekordbeschäftigung ist die Armutsrisikoquote nicht zurückgegangen, die Ungleichheit der Einkommen stagniert weiter „auf hohem Niveau". „Wenn die nächste Bundesregierung die Nachhaltigkeit in Deutschland verbessern will, muss sie besonders bei der sozialen und ökologischen Nachhaltigkeit ansetzen“, sagt Studienautor Fabian Lindner.

Wohlstand im breiten Sinne schaffen

Mit dem Nachhaltigkeitscheck zeigen die Autoren der Bundesregierung, wo dringend nachgebessert werden muss, um die eigenen Ziele zu erreichen. Deutlich wird aber auch, dass der Wohlstand in Deutschland sich keinesfalls nur am Wirtschafswachstum bemessen lässt. „Unsere Untersuchung macht deutlich, dass in der praktischen Wirtschaftspolitik nach wie vor viel zu wenig getan wird, um Wohlstand in einem breiteren Sinn zu schaffen“, sagt Horn. Trotz einiger Anstrengungen und mutiger Reformen, so der IMK-Direktor, hinterlasse die scheidende Bundesregierung noch erhebliche Lücken.