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Ute Krämer will verstehen, wieso Pflanzen selbst auf kontaminierten Böden gedeihen können. Dafür hat die Bochumer Biochemikerin europaweit Exemplare der Hallerschen Schaumkresse untersucht. Das Kreuzblütengewächs hat das seltene Talent, auf schwermetallhaltigen Böden zu wachsen, die Giftstoffe in ihren Blättern zu speichern und damit Böden zu entgiften. Wie solche Anpassungen genetisch reguliert werden, will die Forscherin in den kommenden fünf Jahren herausfinden. Dafür erhielt sie vom Europäischen Forschungsrat einen mit 2,5 Mio. Euro dotierten "Advanced Grant".

Steigender Bedarf trotz Digitalisierung

Auch im digitalen Zeitalter steigt der Papierbedarf weiterhin an. Laut dem Verband deutscher Papierhersteller hat die Verpackungsindustrie, unter anderem wegen des wachsenden Onlinehandels, mit etwa 50% den größten Bedarf – 40% entfallen auf Zeitschriften, Büropapiere, Zeitungen und Bücher. Die Papierherstellung auf der Grundlage von Holz ist jedoch aufwendig, kostenintensiv und energieverbrauchend zugleich. Die Suche nach umweltverträglichen Alternativen ist also dringend geboten.

Nachhaltig und umweltfreundlich

Nach jahrelangem Tüfteln wurden die Entwickler der Firma Creapaper fündig (siehe auch Forscherprofil) und verwenden nun Gras für die Papierherstellung. Das vereint mehrere Vorteile. Gegenüber Holz, das für die Papierherstellung teuer importiert werden muss, ist Gras preiswert in der Region erhältlich, außerdem wächst die Grasfaser deutlich schneller nach. Bei der Papierherstellung aus Holz muss zudem das in der Zellwand der Holzfasern vorhandene Lignin mithilfe chemischer Substanzen entfernt und die Fasern durch starke Erhitzung aufgeschlossen werden. Gras hingegen enthält vergleichsweise sehr wenig Lignin, so dass keine aggressiven Chemikalien notwendig sind. Besteht konventionell hergestelltes Papier zu 100% aus Holz, setzt sich das Graspapier nur zu 60% aus Holz und zu 40% aus sonnengetrocknetem Gras zusammen (möglich sind bis zu 50% Grasanteil).

Marktreife

Papierprodukte aus Gras sind bereits in vielfältiger Form erhältlich. Kartons aus Graspapier werden beispielsweise bereits zur Verpackung von Obst und Gemüse genutzt, außerdem wird Wellpappe produziert und Papiere zur grafischen Nutzung.

Mehr als 9.000 öffentliche Kläranlagen sorgen in Deutschland dafür, dass Abwässer biologisch gereinigt und so die heimischen Gewässer möglichst wenig mit stickstoffhaltigen Verbindungen belastet werden. Doch in den Abwässern der Haushalte und der Industrie finden sich immer mehr sogenannte Xenobiotika, also chemisch synthetisierte Verbindungen, die in der Natur nicht vorkommen. Dazu zählen viele Agrarchemikalien, Medikamente oder Röntgenkontrastmittel sowie Industriechemikalien wie Bisphenol A.

Biokatalysatoren statt Aktivkohle und Ozon

Die meisten Kläranlagen arbeiten heutzutage mit drei Reinigungsstufen: zunächst werden grobe und dann immer feinteiligere Verunreinigungen wie Sand und Fett mechanisch entfernt. Dann folgt die biologische Klärung, in der Mikroorganismen die organischen Substanzen – insbesondere Stickstoffverbindungen – abbauen. Nachgeschaltet ist dann die dritte, chemische Reinigungsstufe, in der Stoffe wie Phosphat ausgefällt werden. Xenobiotika können in herkömmlichen Kläranlagen kaum oder gar nicht entfernt werden. Genau hier setzt das Projekt „Xenokat“ von Anett Werner, Leiterin der Arbeitsgruppe Enzymtechnik der Technischen Universität Dresden, an. „Wir reden zwar immer von Spurenstoffen, doch tatsächlich gelangen pro Jahr mehrere Tonnen des Schmerzmittels Diclofenac über das sogenannten Klarwasser in die Gewässer, drei Reinigungsstufen reichen nicht aus“, sagt Werner.

Laut Werner wird schon länger über eine vierte Reinigungsstufe für Kläranlagen diskutiert. „Es gibt zwar bereits Ansätze mittels Aktivkohle oder Ozonierung, doch diese haben eine schlechte Ökobilanz und schaffen auch nicht alles“, so Werner. Die Biotechnologin wollte deshalb das Problem mit einer Filtertechnologie ergänzen, die auf immobilisierten Enzymen basiert. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat sie dabei im Rahmen des Ideenwettbewerbs „Neue Produkte für die Bioökonomie“ unterstützt. Das Verbundprojekt „Xenokat“ wird seit Mai 2017 mit insgesamt rund 676.000 Euro gefördert.

Metallische Hohlkugeln als Träger

Als Trägermaterial für die reinigenden Enzyme setzt das Team um Werner auf erbsengroße Hohlkugeln aus Metall, die im Rahmen eines anderen BMBF-Forschungsprojektes entstanden sind. „Wir haben nach Applikationen für diese Hohlkugeln gesucht, und da kam unser zweites großes Standbein in der Arbeitsgruppe ins Spiel: die Enzyme aus Weißfäulepilzen“, sagt Werner. Im Rahmen einer neunmonatigen Sondierungsphase, für die das BMBF 60.000 Euro beisteuerte, holte sie Analytik-Experten von der Bundesanstalt für Gewässerkunde ins Boot. Außerdem konnte sie die Biotechnologie-Firma ASA Spezialenzyme GmbH als Industriepartner gewinnen.

Die neue Hightech-Strategie 2025 (HTS 2025) ist da: Der strategische „Leitfaden“ für die Forschungs- und Innovationsförderung der Bundesregierung für die kommenden Jahre wurde am 5. September vom Bundeskabinett beschlossen. Das erklärte Ziel der Bundesregierung ist es, mit der Hightech-Strategie Wissen zur Wirkung zu bringen: Forschung und Innovationen sollen vorangetrieben werden, um Wohlstand, eine nachhaltige Entwicklung und Lebensqualität in Deutschland zu mehren. „Mit der neuen Hightech-Strategie 2025 wollen wir den Menschen Orientierung geben, neue Perspektiven aufzeigen und Mut und Lust auf Zukunft machen. Ich bin überzeugt, dass wir mit kluger Forschungsförderung und wirkungsvollen Innovationen die Herausforderungen bewältigen und unser Leben verbessern können“, sagte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek.

Zwölf Missionen definiert

Mit der Hightech-Strategie werden ressortübergreifend Ziele, Schwerpunkte und Meilensteine der künftigen Forschungs- und Innovationspolitik in Deutschland definiert. Sie richtet sich an drei großen Handlungsfeldern aus: gesellschaftliche Herausforderungen, Deutschlands Zukunftskompetenzen und eine offene Innovations- und Wagniskultur. Die Forschungsförderung soll insbesondere an Aspekten ausgerichtet werden, die für die Gesellschaft besonders relevant sind. Hierzu werden zwölf Missionen definiert.

Ein Schwerpunkt liegt auf dem Themenkomplex „Nachhaltigkeit, Klima und Energie“. Hier wird die Bioökonomie als Beitrag zum Erreichen der UN-Nachhaltigkeitsziele und der Klimaschutzziele sowie als Innovationstreiber explizit hervorgehoben. Demnach soll durch die Förderung der Bioökonomie der angestoßene industrielle Strukturwandel hin zu einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaftsweise weiter ausgebaut werden. „Ziel ist es, die gesamte Bandbreite biobasierter Verfahrensweisen industriell zu nutzen. Dazu werden wir die erkenntnisgetriebene Grundlagenforschung und die anwendungsnahe Forschung stärken sowie mit der Entwicklung von Zukunftstechnologien eine belastbare technologische Basis für die Bioökonomie realisieren“, heißt es in der HTS 2025.

Maßnahmen mit Bezug zur Bioökonomie

Es werden folgende Maßnahmen mit konkretem Bezug zur Bioökonomie angekündigt:

Mit der Weiterentwicklung der Nationalen Strategie Bioökonomie will die Bundesregierung biologisches Wissen und biotechnologische Verfahren in die Anwendung bringen, die anwendungsnahe Grundlagenforschung stärken und eine belastbare technologische Basis für die Bioökonomie schaffen (ab 2019).

Eine Dialogplattform Industrielle Bioökonomie soll frühzeitig den Dialog zwischen der Industrie und den gesellschaftlichen Akteuren über die Anforderungen an eine veränderte Rohstoffbasis initiieren (2018–2021).
Mit der ressortübergreifenden Agenda „Von der Biologie zur Innovation“ sollen biologisches Wissen sowie biotechnologische und bioinspirierte Verfahren noch stärker in alle Bereiche des alltäglichen Lebens und Wirtschaftens integriert werden. Dies verbessert die Lebensqualität und die Gesundheit der Bürgerinnen und Bürger, sichert Deutschland langfristig seine führende Position als Industrienation im globalen Wettbewerb und gibt der Umsetzung von Klima- und Entwicklungszielen einen spürbaren Schub (ab 2019).

Die Bundesregierung wird eine Nationale Forschungsagenda zur stofflichen Nutzung von CO₂ entwickeln. Es geht um ein besseres Systemverständnis von CO₂-Kreisläufen, neue Technologien und Anwendungsfelder für die Nutzung von CO₂als Beitrag für die Bioökonomie (ab 2019).

Auch weitere Maßnahmen sind für Akteure in der Bioökonomie von Relevanz, wie etwa eine geplante Agentur zur Förderung von Sprunginnovationen, eine Zukunftscluster-Initiative oder aber zahlreiche Formate für die Förderung von Innovationen im Mittelstand oder für Gründer. Auch die steuerliche Förderung von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von Unternehmen wird in der HTS 2025 thematisiert.

Positive Resonanz vom Bioökonomierat

Der Bioökonomierat als Beratungsgremium der Bundesregierung begrüßte den Stellenwert, der der Bioökonomie in der Hightech-Strategie 2025 eingeräumt wurde. „Es ist gut, dass die Bioökonomie in der Hightech-Strategie jetzt so breit verankert ist und das ist auch der angemessene Rahmen für die Weiterentwicklung der Nationalen Bioökonomiestrategie“, so Joachim von Braun, Ko-Vorsitzender des Bioökonomierates, in einem Statement. „Die neue Strategie erfordert Forschungs- und Innovationsinvestitionen, die das Engagement der vergangenen fünf Jahre übersteigt, denn Deutschland hat in der Bioökonomie eine international führende Position zu verteidigen.“

F&E-Ausgaben auf 3,5 Prozent des Bruttoinlandsproduktes steigern

Mit der ersten Auflage der Hightech-Strategie im Jahr 2006 hat die Bundesregierung erstmals die Schwerpunkte der Forschungs- und Innovationspolitik für die Zukunft festgeschrieben. In der Folgezeit wurde der Leitfaden den neuen Entwicklungen angepasst, zuletzt 2014. 15 Mrd. Euro hat die Bundesregierung allein 2018 für Investitionen im Rahmen der Hightech-Strategie ausgegeben. Die bisherige Forschungs-und Innovationsleitlinie trug dazu bei, dass Deutschland als eines der wenigen EU-Länder das 3-Prozent-Ziel der Strategie Europa 2020 vorzeitig nahezu erreichen konnte. Um Deutschland als Forschungs- und Innovationsstandort weiter voranzubringen, will die Bundesregierung bis 2025 die Ausgaben in Forschung und Entwicklung auf 3,5 Prozent des Bruttoinlandsproduktes steigern.

bb/pg

Anfang September feierte das Pharmaunternehmen bitop am neuen Standort in Dortmund sein 25-jähriges Bestehen. Das ehemalige Spin-off der Universität Witten-Herdecke ist auf sogenannte Extremolyte spezialisiert. Das sind niedermolekulare Wirkstoffe, die aus extremophilen Mikroorganismen gewonnen werden, mit anderen Worten: aus speziellen Bakterien gewonnene Substanzen. Sie haben das Talent unter extremen Bedingungen wie in Salzseen zu überleben und starker UV-Strahlung, extremer Hitze oder Trockenheit zu trotzen. Diese Mikroorganismen kommen als Schutzsubstanzen für Haut und Schleimhäute in Produkten der Medizintechnik- und Kosmetikindustrie zum Einsatz. Beispiele sind die Behandlungen von Allergien, Haut- und Atemwegserkrankungen.

„Mit dem Umzug von Witten zum Biotechnologie-Standort Dortmund werden wir auch nach außen hin als hoch spezialisiertes, global agierendes Biotech-Unternehmen sichtbar“, erläutert Claus Kjaersgaard, der seit Juni 2018 neuer bitop-Vorstandsvorsitzender ist.

Extremolyte-Produktion wird nachhaltiger

Um die Marktpräsenz weiter auszubauen, will bitop im Dortmunder Werk bis Mitte kommenden Jahres für 5,5 Mio. Euro eine neue Produktionsanlage errichten. „Mit Hilfe spezieller Nanofiltrationstechniken werden wir hier unsere hoch wirksamen Extremolyte künftig effektiver, kostengünstiger und vor allem weitaus nachhaltiger gewinnen. Mit Hilfe des neuen Verfahrens kann man auf viele Stufen des bisherigen Produktionsprozesses verzichten. Dadurch sparen wir erhebliche Mengen an Chemikalien, Energie, Wasser und Aktivkohle und schonen so die Umwelt“, erklärt der wissenschaftliche Leiter, Andreas Bilstein.

Labore für Start-ups geplant

Von der Expansion am Dortmunder Standort verspricht sich das Unternehmen neue Anwendungsmöglichkeiten für Extremolyte insbesondere in der Kosmetikindustrie. Neben der neuen Produktionsanlage sind im Hightech-Gebäude auch Labore für Start-ups vorgesehen. Zudem soll die Zahl der Mitarbeiter von 50 auf 70 erweitert werden.

ml/bb

Anfang des Jahres hat sich in Sachsen ein Konsortium mit dem Namen „Feldschwarm“ gegründet, das sich der Zukunft der Landtechnik verschrieben hat. Das Innovationsbündnis wird im Rahmen der Innovationsinitiative "Unternehmen Region" durch das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Ein Expertenteam um den Dresdner Agrarsystemtechniker Thomas Herlitzius will bis 2020 die technologische Basis für ein zum Großteil autark agierendes Feldbearbeitungssystem schaffen.

Kinderspielzeug, Gebrauchsgegenstände oder Lebensmittelverpackungen bestehen zunehmend aus biobasierten Kunststoffen. Grundstoffe aus Pflanzenresten oder Holzabfällen wie Stärke, Cellulose oder Lignin ersetzen dabei den Rohstoff Erdöl. Mit 0,6% ist deren Anteil an der Gesamtkunststoffproduktion derzeit noch gering. Experten rechnen allerdings damit, dass die Bioplastik-Produktion bis 2021 weltweit um 50% auf 6,1 Millionen Tonnen ansteigen wird. Das zum 1. Januar 2019 in Kraft tretende neue Verpackungsgesetz soll dafür sorgen, dass mehr biobasierte Verpackungen auf den Markt kommen. Das Potenzial von Bioplastik für eine nachhaltige Wirtschaft ist durchaus groß, aber auch umstritten, da solche Produkte bisher schwer zu recyceln sind.

Gezieltes Abfallmanagement nötig

Forscher am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen haben daher untersucht, ob Biokunststoffe überhaupt kreislauffähig sind und recycelt werden können. Antworten und Vorschläge dazu liefert das aktuelle Positionspapier zum Thema „Recycling von Biokunststoffen“. Die Forscher stellen darin klar: Produkte aus Bioplastik sind grundsätzlich kreislauffähig. Sie können wie konventionelle Kunststoffe auch identifiziert und sortiert werden. Allerdings sei dafür eine „zielgerichtete Anpassung des Abfallmanagements erforderlich“, schreiben die Forscher. Um den Anteil nachhaltiger Kunststoffe in der Wertschöpfungskette sinnvoll zu steigern, müssten technisch, ökonomisch und ökologisch sinnvolle Lösungsansätze entwickelt und etabliert werden.

Bioplastik-Pfand und Recycling-Siegel empfohlen

Doch was müsste konkret getan werden, damit das nachhaltige Potenzial von Biokunststoffen nicht verpufft? Dafür liefern die Forscher im Positionspapier Handlungsempfehlungen: Produkte und Materialien sollten so gestaltet sein, dass alle Bestandteile eines Produktes rückstandsfrei voneinander getrennt werden können, um das Recycling zu erleichtern. Auch Pfandsysteme könnten die Recyclingrate erhöhen und die Entsorgung für den Verbraucher erleichtern. Im Weiteren plädieren die Forscher zu Sortierversuchen mit Biokunststoff-Produkten, um entsprechende Anlagen und softwaregesteuerte Erkennungssysteme so zu optimieren, dass in Zukunft auch größere Mengen an Biokunststoffen sortiert werden können. Ebenso wäre eine Kennzeichnung von Recyclingprodukten wünschenswert, um dem Verbraucher die Kaufentscheidung zu erleichtern.

Bei der Umsetzung eines zielgerichteten Abfallmanagements zum Recycling von Biokunststoffen sind also nicht nur Recyclingunternehmen aufgefordert, ihre Verfahren anzupassen oder neue zu entwickeln. Auch Materialentwickler und -designer, Hersteller von Kunststoffprodukten sowie von Logistik- und Transportsystemen, aber auch jeder Haushalt muss demnach Verantwortung übernehmen.

Mit Blick auf eine wachsende Weltbevölkerung vor allem in Großstädten steht die Landwirtschaft schon heute vor der Herausforderung, jeden Hektar Ackerfläche so effektiv wie möglich zu nutzen, um den Bedarf an Lebensmitteln und Biomasse decken zu können. Die Kluft zwischen wachsender Bevölkerung und knappen Anbauflächen könnte die städtische Landwirtschaft schließen.

In Metropolen wie Berlin wird das sogenannte Urban Farming bereits erprobt. Im Projekt „Roof Water Farm“ beispielsweise kombinieren Wissenschaftler der TU Berlin Fischzucht mit Pflanzenanbau. Doch nicht nur bei Forschern sind Dachterrassen begehrte Anbauflächen. Auch Großstadtbewohner schätzen frisches Gemüse vom Dachgarten. Frische Lebensmittel, kurze Transportwege und weniger Treibhausgase werden häufig als Vorteile des städtischen Anbaus genannt.

Potenziale von Lebensmittel- und Algenproduktion vor Ort

Welche Potenziale die städtische Landwirtschaft für Kommunen und Unternehmen hat, haben Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart genauer untersucht. Die Studie zum „Urban Farming", die im Rahmen der Morgenstadt-Initiative durchgeführt wurde, nahm dafür bestehende Initiativen und Modellvorhaben innerstädtischer Anbautechnologien für Lebensmittel genauso ins Visier wie die Kultivierung von Mikroalgen.

Breite Analyse bestehender Urban-Farming-Projekte

Untersucht wurden dabei der jeweilige Technologieeinsatz, der sich beim Urban Farming hauptsächlich auf künstliche Beleuchtung, Sensorik und Automatisierungsprozesse konzentriert, aber auch ökologische Auswirkungen, wie etwa die Einbindung erneuerbarer Energien, Pestizideinsatz und Flächenverbrauch. Investitions- und Betriebskosten sowie Finanzierungsmodelle und soziale Aspekte wie die Schaffung neuer Arbeitsplätze standen ebenso im Fokus der Analyse wie die Herausforderungen, Zielsetzungen und Marktchancen der jeweiligen Urban-Farming-Initiativen.

Urban-Farming-Modelle lokal anpassen

Die Fraunhofer-Forscher sind deshalb überzeugt: Städtische Landwirtschaft und geschlossene Ressourcenkreisläufe sind keinesfalls kurzfristige Phänomene. Entsprechende Initiativen sollten daher jeweils lokal angepasst und nachhaltige Systemlösungen entwickelt werden. Städte und Unternehmen können sich anhand der Studie nun einen Überblick über aktuelle Entwicklungen und Trends im Bereich Urban Farming verschaffen. Aber auch Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern, die ein solches städtisches Nahrungsmittel- und Ressourcensystem etablieren wollen, soll die Studie ein Ratgeber sein.

Löwenzahn kann weit mehr als nur eine Pusteblume sein. Aus Löwenzahnkautschuk werden bereits Autoreifen hergestellt. Ein Molekül aus der Löwenzahnwurzel, das Inulin, wird zudem vielen Lebensmitteln zugesetzt, beispielsweise als kalorienreduzierter Fettersatz. Allerdings ist es kein ebenbürtiger Ersatz, denn Joghurt mit Inulin hat eine andere Textur und hinterlässt somit ein anderes Gefühl auf der Zunge. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben deshalb die physikalischen Eigenschaften von verschiedenen Inulin-Präparationen untersucht.

Ein unverdaulicher Ballaststoff

Inulin ist ein langkettiges Molekül, das in vielen Lebensmitteln und Pflanzen wie Chicorée oder Löwenzahn enthalten ist. Es ist praktisch unverdaulich und somit ein guter Ballaststoff für den menschlichen Organismus. Deshalb wird Inulin unter anderem dazu verwendet, um in Wurstwaren den Ballaststoffanteil zu erhöhen. Doch ähnlich wie im Joghurt verändert Inulin auch hier die Textur.

Inulin kristallisiert in kühlen Lösungen

Polymerforscher um Thomas Vilgis haben nun herausgefunden, warum das so ist. Sie beschreiben im Fachjournal „Food Hydrocolloids“ Inulin als flexible Stäbchen, die in Wasser unter Rühren gelöst werden. Steht die Flüssigkeit oder kühlt sie ab, ordnen sich die Stäbchen nebeneinander an, sie kristallisieren. Dadurch verfestigt sich die Flüssigkeit und bekommt eine andere Textur. Wird die Flüssigkeit erwärmt, lösen sich die Stäbchen allerdings wieder auf. Dieser Effekt zeigte sich auch unter mechanischer Belastung wie starkem Rühren. Der Studie zufolge können die Fließeigenschaften genau eingestellt und Festes nach dem Schütteln flüssig werden.

Herstellung beeinflusst späteres Verhalten

Die Forscher kommen zu dem Ergebnis, dass Inulin-Gele, die bei Temperaturen um 25° C hergestellt werden, fester sind als solche, die bei höheren Temperaturen um 60° C entstehen. Der Grund: Je wärmer die Lösung, um so mehr Inulin-Teilchen werden gelöst. Das trifft auch auf Inulin-Mixturen zu. Bei 60° C ist ein Großteil der Inulin-Moleküle gelöst, sodass sich die Anzahl der Inulin-Kristalle auf einige wenige aber dafür relativ große Moleküle reduziert. Diese sind weniger gut verbunden und haben daher eine geringere Festigkeit. Findet die Herstellung bei 25° C statt, bilden sich hingegen viele kleine Inulin-Kristalle. Anzahl und Größe der Kristalle bestimmen auch das Mundgefühl. Beim Essen wirken zudem die mechanischen Kräfte von Zunge, Gaumen und Zähnen, durch die einige der Inulin-Kristalle wieder gelöst werden.

jmr

Dandelion is much more than a common flower - dandelion rubber is already used to make car tires. Moreover, a molecule from the dandelion root, inulin, is also added to many foods, for example as a low-calorie fat substitute. However, it is not an equivalent substitute, because yoghurt with inulin has a different texture and thus leaves a different feeling on the tongue. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz have therefore investigated the physical properties of various inulin preparations.

An indigestible dietary fibre

Inulin is a long-chain molecule contained in many foods and plants such as chicory and dandelion. It is practically indigestible and therefore a good dietary fibre for the human organism. This is why inulin is used, for instance, to increase the fibre content in sausage products. But similar to yoghurt, inulin also changes their texture.

Inulin crystallizes in cool solutions

Polymer researchers led by Thomas Vilgis have now discovered the reason behind it: In the scientific journal "Food Hydrocolloids", they describe inulin as flexible rods that are dissolved in water while stirring. Once the liquid has settled or cooled, the rods arrange themselves next to each other and crystallize. This solidifies the liquid and gives it a different texture. If the liquid is heated, however, the rods dissolve again. This effect was also apparent under mechanical stress such as strong stirring. According to the study, the flow properties can be precisely adjusted and solids can become liquid after shaking.

Production influences later behaviour

The researchers come to the conclusion that inulin gels produced at temperatures around 25° C are firmer than those produced at higher temperatures around 60° C. The reason: the warmer the solution, the more inulin particles are dissolved. This also applies to inulin mixtures. At 60° C, the majority of the inulin molecules are dissolved, so that the number of inulin crystals is reduced to a few but relatively large molecules. These are less well bonded and therefore have a lower strength. If the production takes place at 25° C, however, many small inulin crystals are formed. The number and size of the crystals also determine the feeling in the mouth. When eating, the mechanical forces of the tongue, palate and teeth also act, releasing some of the inulin crystals.

jmr

„Europa wird von Afrika technologisch lernen müssen.“ Was in den Ohren vieler Europäer klingt, als hätte jemand Subjekt und Objekt verwechselt, ist Wolfram Schmidts feste Überzeugung – zumindest wenn es um die Herstellung von Beton geht. Denn der wichtigste Baustoff der Erde könnte viel nachhaltiger sein – und das ohne Qualitätseinbußen. In Afrika beginnen die Menschen das aus pragmatischen Gründen zu verstehen. In Europa verhindern Regularien und starre Ansichten, dass die Branche ihre Klimabilanz massiv verbessern kann.

Schmidt ist Materialforscher an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Es ist nicht Ideologie, die den 43-Jährigen antreibt, für einen nachhaltigeren Beton zu werben – es sind die Erkenntnisse aus jahrelanger Forschung. Eigentlich wollte Schmidt sich in ganz anderer Weise mit Beton befassen, als er es heute tut. „Ab der zehnten Klasse war für mich klar, dass ich Bauingenieur werden wollte. Das Profil des Bauleiters hatte mich sofort gereizt“, erinnert er sich. Als Kölner führte der logische Weg ihn daher nach der Schule an die RWTH Aachen.

Reiz der praxisnahen Forschung

„Ich war begeistert von Leuten, die auf der Baustelle alles koordinieren – aber die Universität öffnete einem auch den Blick für ganz andere Wege“, beschreibt Schmidt, wie sich sein Berufswunsch langsam wandelte. Kurz spielte er mit dem Gedanken, Statiker zu werden. „Aber hier wendet man letztendlich nur Naturgesetze an, hat aber wenig Möglichkeiten aktive Veränderungen zu bewirken.“

Ausschlaggebend für seine letztliche Entscheidung war wohl der parallele Job bei einer Firma, die sich intensiv mit Materialien befasste und an der Schnittstelle zur Serienfertigung keramischer Produkte tätig war. „Da habe ich meine Liebe zum Erarbeiten wissenschaftlicher Fakten und deren Weiterentwicklung zu praktischen Produkten entdeckt“, erzählt der Wissenschaftler. Nach seiner Diplomarbeit über die Optimierung von Betonrezepturen sei für ihn klar gewesen: „Ich bleibe in der Materialforschung.“

„Man kann allein durch die Temperatur und die Mischung so viel am Produkt verändern“, schwärmt Schmidt. „Das ist wie zu Hause in der Küche.“ Tatsächlich sei er auch zu Hause derjenige, der am Wochenende meist für seine Frau und seine beiden Kinder koche – „weil es Spaß macht!“

Leidenschaft für internationale Projekte

Eine passende Stellenausschreibung führte Schmidt direkt nach dem Studium zur BAM. „Damals dachte ich: Zwei Jahre, dann schaue ich nach einem forschungsnahen Job in der Industrie“, erinnert er sich. An der damals noch eher national orientierten Einrichtung trieb Schmidt von Anfang an internationale Projekte voran. „Das hat mir wirklich Spaß gemacht“ - wohl so viel Spaß, dass er parallel an der TU Eindhoven promovierte, um bei der BAM weiter forschen zu können – wo er heute noch ist.

Mit einer immer größeren Zahl an Forschungsfragen sei er in Verbindung gekommen, Afrika und nachwachsende Rohstoffe – ein Thema, das ihn bis heute begleitet – sei nur eines von vielen Themen gewesen. „Eigentlich bin ich verantwortlich für alles mit Rheologie, also versuche ich entsprechende Schnittstellen der Themen zu finden“, schmunzelt er. Zeit für Freizeit bleibt da wenig, mehrere Monate im Jahr verbringt der Forscher im Ausland.

Aber lässt sich an Beton wirklich noch so viel forschen und verbessern? „Beton ist ein höllisch komplexes System mit Partikeln von Nanometern bis Zentimetern, und daraus gießen wir Kubikmeter“, legt Schmidt dar. Um diesen Werkstoff wirklich zu verstehen, habe er als Bauingenieur zunächst die organische und anorganische Chemie bis in die Nanoebene erlernen müssen. „Aber je tiefer man ins Spezialwissen eintaucht, desto intensiver und regelmäßiger stellt man sich die Frage, welchen Nutzen man dabei noch für die Gesellschaft generiert“, sagt der Mann, der Dinge bewegen möchte.

Afrika ist anders

„In Afrika habe ich gesehen, dass die Welt ganz anders ist.“ Zement ist dort bezogen auf die Kaufkraft zwischen 10 und 1000 Prozent teurer als in Europa, Regeln der guten Praxis können aufgrund technischer Unzulänglichkeiten oft nicht adäquat angewandt werden. „In Deutschland können Sie Beton bestellen, und zwei Stunden später ist er in der Wunschkonsistenz da. In Afrika gibt es dafür gar nicht die Infrastruktur“, berichtet Schmidt. Weil das Material extrem teuer ist, Arbeitskraft aber wenig kostet, sind dort andere Wege der Betonherstellung gefragt als in Europa, wo die Situation genau umgekehrt ist.

"Regarding technology, Europe will have to learn from Africa.” For many Europeans, this will sound strange, but it is Wolfram Schmidt's firm conviction - at least when it comes to the production of concrete. After all, the Earth's most important building material could be much more sustainable - without any loss in quality. In Africa, people are beginning to understand this for pragmatic reasons. In Europe, regulations and rigid views prevent the industry from massively improving its climate balance.

Schmidt is a materials researcher at the Federal Institute for Materials Research and Testing (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, short BAM). It is not ideology that drives the 43-year-old to promote more sustainable concrete, it is the findings of years of research. Schmidt initially wanted to work with concrete in a completely different way than he does today. "From the tenth grade on, it was clear to me that I wanted to become a civil engineer. The profile of the construction manager immediately appealed to me," he recalls. As a native of Cologne, the logical path led him to RWTH Aachen University after finishing school.

The appeal of practical research

"I was fascinated by the people who coordinate everything on the construction site. But the university also opened my eyes to completely different paths," says Schmidt, describing how his career aspirations were slowly changing. He briefly toyed with the idea of becoming a structural engineer. "But then, in the end, you only apply the laws of nature, with little opportunity to bring about active change.”

The deciding factor for his final decision was probably the parallel job with a company that focused intensively on materials and worked at the interface to the serial production of ceramic products. "There, I discovered my love for developing scientific facts and their further development into practical products," says the scientist. After his diploma thesis on the optimization of concrete formulations, it was clear to him: "I will remain in materials research.”

"The temperature and the mixture alone can change so much about the product," enthuses Schmidt. "It's like at home in the kitchen.” In fact, he is also the one at home who usually cooks for his wife and two children on weekends - "because it's fun!”

Passion for international projects

A fitting job advertisement led Schmidt to the BAM immediately after completing his studies. "At that time, I thought: Two years, then I'll look for a research-related job in the industry," he remembers. From the very start, Schmidt drove international projects forward at the institution, which at the time was still rather nationally oriented. "I really enjoyed it" - so much so that he did his doctorate at the TU Eindhoven at the same time in order to continue his research at BAM, where he still is today.

He had come into contact with an increasing number of research questions. Africa and renewable resources - a topic that has stayed with him to this day - was just one of many topics. "Technically, I am responsible for everything to do with rheology, therefore I try to find relevant interfaces between the topics," he smiles. This leaves little time for leisure; the researcher spends several months a year abroad.

But is there really still so much that can be researched and improved in concrete? "Concrete is a hell of a complex system with particles ranging from nanometers to centimeters, and we pour cubic meters from it," Schmidt explains. In order to really understand this material, as a civil engineer he first had to learn organic and inorganic chemistry down to the nano level. "But the deeper you immerse yourself in specialist knowledge, the more intensively and regularly you ask yourself the question of what other benefits you will generate for society," says the man who wants to move things forward.

Africa is different

"In Africa, I have seen that the world is completely different." In terms of purchasing power, cement is between 10 and 1000 percent more expensive there than in Europe. Good practice rules often cannot be adequately applied due to technical shortcomings. "In Germany you can order concrete, and two hours later it is there in the requested consistency. In Africa, there is no infrastructure for this," reports Schmidt. Because the material is extremely expensive, but labour costs little, other ways of producing concrete are in demand than in Europe, where the situation is exactly the opposite.

"The basics of chemistry and physics are the same everywhere, but you have to adapt concrete production to local conditions," the materials researcher describes his goals. It is crucial for Africa that, due to the poor infrastructure, only local production can be economically viable. Short transport distances benefit the climate - and this would also be true outside of Africa. To this end, Schmidt relies on bio-based raw materials. In Africa, he and his colleagues from Nigeria found the shell of the manioc root to be the ideal concrete ingredient. Due to its indigestibility, this unused waste material is unsuitable as animal feed, but is produced in rough quantities, because manioc is the world's most important source of starch after corn and rice. "In Europe, building materials are regulated in such a way that concrete can only be optimized in small steps. Leap innovations are still possible in Africa," says Schmidt. This is why he is convinced that Europe will learn from Africa in a few years' time.

Awarded with innovation prize

In Africa, he was consistently supported by Professor Herbert Uzoegbo of the University of the Witwatersrand in Johannesburg, even though Uzoegbo could no longer be active in research for health reasons. "The regulations and administrative conditions in Europe and Africa don't mesh so well", jokes Schmidt, Uzoegbo has always "built bridges across the continents" in this regard. "And I learned from him that in Africa you can't afford the luxury of being a specialist, but that you have to be an all-rounder." Together with Kolawole Olonade from the University of Lagos, Schmidt was recently awarded the German-African Innovation Prize by Federal Research Minister Anja Karliczek for his work.

Holzkohle ist noch immer der gängigste Energieträger in Afrika. Rund 80% der Bevölkerung nutzt Holzkohle oder Holz im Alltag. Das Problem: Das dafür genutzte Holz stammt von Bäumen, die gerodet werden müssen. Drei Absolventen der Hochschule Koblenz wollen das ändern. Dominik Kagerer, Tobias Löwe und Sebastian Czaplicki entwickelten eine Technologie, die Holzreste zur Herstellung von Holzkohle nutzt und so die massive Rodung afrikanischer Wälder verhindern kann.

Die Idee dazu kam dem Trio im Rahmen eines Projektes in Nigeria. Die Tatsache, dass zur Holzkohle-Herstellung, Wälder abgeholzt werden müssen, erschien den Studenten nicht mehr zeitgemäß. Zugleich fiel dem Trio auf, dass Nigeria enorme Mengen Holzkohle exportiert, obwohl sie im eigenen Land dringend gebraucht wird. Allein in der Sub-Sahara-Region Afrikas werden jährlich 32 Millionen Tonnen Holzkohle konsumiert, während in Europa der Verbrauch bei nur knapp einer Million Tonnen liegt.

Biomüll zu Biokohle verarbeiten

Die Idee der Studenten mündete in die Gründung des Start-ups Sustainable Carbon Cycle Industries (SSC-Industries) und wurde bereits im Wettbewerb der KVTC Biomass Challenge ausgezeichnet. „Wir sind stolz, mit unserem ganzheitlichen Ansatz zur Herstellung von Holzkohle als junges und innovatives Team einen so großen Wettbewerb gewonnen zu haben. Diese Anerkennung zeigt uns, dass wir auf dem richtigen Weg sind“, so Tobias Löwe. Darüber hinaus konnte das Trio ein Gründerstipendium des Landes Nordrhein-Westfalen ergattern. Die monatliche Unterstützung mit 1.000 Euro über ein Jahr hinweg gibt ihm die Chance, seine Geschäftsidee voranzutreiben.

Sauberer Strom aus Verkohlungsprozess

Zunächst will das Start-up seine Idee in Tansania umsetzten. Aus bisher ungenutzten Holzresten, die im Sägewerk vor Ort anfallen, soll die grüne Holzkohle entstehen. Auch aus der Abhitze und den Abgasen des Verkohlungsprozesses soll sauberer Strom erzeugt werden. Für diese nachhaltige Stromgewinnung erhält das Team sogenannte Emissionsrechte, deren Verkauf wiederum zur Subventionierung des lokalen Verkaufspreises der Holzkohle vor Ort in Tansania dienen und bei der Bekämpfung des weltweiten Klimawandels helfen soll.  

Grüne Holzkohle in Afrika für Afrika

Ziel des Start-ups ist es, eine nachhaltige Holzkohleproduktion in Afrika für Afrika zu etablieren. „Wir achten bewusst darauf, dass der Produktionsprozess nicht komplett automatisiert stattfindet, sondern viele eher niedrig qualifizierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter integriert werden, da diese meist die schlechtesten Chancen auf dem Arbeitsmarkt haben“, so Dominik Kagerer.

Bauschäume zum Montieren, Füllen oder Abdichten bestehen meist aus Polyurethan, das in der Regel aus erdölbasierten Stoffen hergestellt wird. Eine nachhaltige Alternative ist Bauschaum aus Holz. Am Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI wurden Bauschäume entwickelt, die zu 100% aus dem nachwachsenden Rohstoff bestehen. Die holzeigenen Bindungskräfte machen den Einsatz synthetischer Klebstoffe überflüssig. Auch wegen seiner wärme- und schallisolierenden Eigenschaften ist Holzschaum besonders umweltfreundlich.

Holzschaum mit Metallschwamm kombiniert

Um das Einsatzspektrum der Holzschäume zu erweitern, haben sich Werkstoffforscher um Frauke Bunzel für einen neuartigen Materialmix entschieden. Gemeinsam mit Fraunhofer-Forschern vom Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM entwickelte das Braunschweiger Team einen neuartigen Hybridwerkstoff, der Holzschaum und Metallschwamm kombiniert. Im Projekt „HoMe-Schaum“ untersuchten sie, ob die verschiedenen Materialen zusammenpassen.

Hybridwerkstoff mit höherer Funktionalität

Das Ergebnis: Der neuartige Materialmix harmoniert perfekt und zeichnet sich durch eine höhere Funktionalität aus. Neben sehr guter Dämmeigenschaften weist der neuartige leichte Werkstoff eine höhere Biegefestigkeit auf, die durch die Verstärkung des Holzschaumes mittels des Metallskeletts erreicht wurde. „Damit bietet sich der HoMe-Schaum als Kernwerkstoff in Sandwichkonstruktionen oder aber als selbsttragendes Leichtbau-Halbzeug an“, erklärt Frauke Bunzel vom Fraunhofer WKI. Darüber hinaus könnte der Werkstoff für versteifende und akustisch dämmende Bauteile wie etwa in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Durch das Einbringen des Metallschwammes ist das neue Hybridmaterial zudem elektrisch leitfähig.

Herstellungsprozess straffen

Derzeit arbeiten die Forscher daran, den Prozess der Holzschaumherstellung zu straffen und den Holzschaum einfacher und schneller in den Metallschwamm zu bringen. Bisher wird das Metallskelett noch mittels Klopftechnik mit Holzschaum gefüllt.

Für die überlebenswichtige Photosynthese benötigen Pflanzen Chlorophyll – je mehr von dem grünen Farbstoff vorhanden ist, desto besser funktioniert auch die Sauerstoffherstellung. Um Chlorophyll zu bilden, benötigen die Pflanzen allerdings Eisen, das häufig nur in schwerlöslicher Form im Boden vorliegt. Pflanzenforscher um Christian Hertweck vom Jenaer Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI) fanden im Genom des Bakteriums Paraburkholderia graminis nun Hinweise auf ein neuartiges Eisenaufnahmesystem.

Gramibactin bindet Eisen auf neue Weise

Wie die Wissenschaftler im Fachjournal „Nature Chemical Biology“ berichten, handelt es sich dabei um ein neues Siderophor, einen Eisenträger. Dieses Molekül wird von Bakterien gebildet, die im Wurzelbereich von Mais und Weizen leben. Da diese Erzeugerbakterien vor allem mit den Wurzeln von Süßgräsern – den Gramineen – vergesellschaftet sind, haben die Forscher es Gramibactin genannt. Es bindet das schwerlösliche Eisen aus der Umgebung und bringt es in den bakteriellen Stoffwechsel ein. Dadurch können Nutzpflanzen mehr Eisen aufnehmen und infolgedessen auch mehr Chlorophyll bilden. Das Überraschende: Gramibactin bindet Eisen auf eine bisher unbekannte Art. „Es ist immer wieder faszinierend zu sehen, wie vielfältig chemische Probleme in der Natur gelöst werden“, sagt Hertweck. „Wir hoffen, dass unsere Erkenntnisse einen Beitrag dazu leisten, die Fitness und Gesundheit dieser wichtigen Kulturpflanzen auf natürlichem Weg zu steigern.“

Die Forscher fanden heraus, dass das ringförmige Molekül zur Substanzfamilie der Lipodepsipeptide gehört. Die Untersuchungen ergaben auch, dass Gramibactin die Eisen(III)-Ionen mit einer sehr hohen Bindekraft fixiert. Als Bindungspartner dienen zwei ungewöhnliche N-Nitrosohydroxylamin-Gruppierungen, die aus der Ringstruktur herausragen und bislang noch nicht in natürlichen Eisentransportern beobachtet wurden. Somit ist Gramibactin der erste Vertreter einer neuen Klasse von Siderophoren.

Bis zu 50% mehr Chlorophyll durch Gramibactin

Die Jenaer Forscher konnten beweisen, dass Pflanzen von der Eisenbindung durch Gramibactin deutlich profitieren. Maßgebend hierfür war die Bildung von Chlorophyll. Das Ergebnis: Die Maispflanzen bildeten bis zu 50% mehr Chlorophyll, wenn die Nährlösung den Gramibactin-Eisen-Komplex enthielt.

Mehr Chlorophyll und mehr Photosynthese bedeuten auch besseres Wachstum und höhere Erträge der Pflanzen. Die deutliche Zunahme an Chlorophyll durch die Eisenbereitstellung der Gramibactin-Bakterien verdeutlicht, wie wichtig ein ausbalanciertes und natürliches Wurzelmikrobiom für Pflanzenwachstum und hohe Erträge ist.

jmr

Not only humans rely on photosynthesis by plants for the coveted oxygen. For plants themselves photosynthesis is an essential metabolic pathway. And for it to work well, they require chlorophyll – the green “blood” of plants. However, in order to produce enough chlorophyll, plants require iron, which in turn is often hardly soluble from the soil. Now, plant researchers from the Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology – Hans-Knöll-Institut (HKI) in Jena found evidence for a new kind of iron transporter in the genome of the bacterium paraburkholderia graminis.

Gramibactin binds iron via novel mechanism

The researchers report in the journal “Nature Chemical Biology” that they discovered a new siderophore ("iron carrier"). The molecule is produced by bacteria that live in the root area of maize and wheat. Since the bacteria that produce it are associated with the roots of sweet grasses – the Gramineae – the researchers named it gramibactin. It binds to iron from the environment that is otherwise mostly insoluble in water and introduces it into the bacterial metabolism. The grain plants benefit from this because they can absorb the iron that is mobilised by the bacteria and form more chlorophyll. Surprisingly, gramibactin binds iron in a way not previously observed in nature. "It is always fascinating to see the different ways in which chemical problems are solved in nature", says Hertweck. "We hope that our findings will contribute to improving the fitness and health of these important crops in a natural way.”

According to the researchers, the ring-shaped molecule belongs to the family of lipodepsipeptides. Moreover, it appears as if Gramibactin fixes iron (III) ions with a very high affinity through two unusual N-nitrosohydroxylamine groups that protrude from the ring structure. This has not previously been observed in natural iron transporter molecules and therefore makes gramibactin the first representative of an entirely new class of siderophores.

50% more chlorophyll due to gramibactin

To test whether gramibactin can actually improve the iron supply of plants, the researchers used the production of chlorophyll as a read-out. Chlorophyll is the green pigment that is required for photosynthesis and it can only be synthesized if sufficient iron is present. The team was able to demonstrate that corn plants produced up to 50% more chlorophyll in the presence of the gramibactin-iron complex.

These results show that iron provided through bacterial activities can have a beneficial effect on plant growth. Thus, a balanced and natural colonisation of the plant root area with microorganisms – the so-called root microbiome – is an essential factor for plant growth and therefore high crop yields.

jmr

Pflanzen holen sich ihre benötigten Nährstoffe aus dem Boden und nehmen sie über ihre Wurzeln auf. Doch viele Nährstoffe sind schwer löslich und können nicht ohne weiteres in ausreichenden Mengen aufgenommen werden. Deswegen gehen viele Pflanzen Symbiosen mit Pilzen ein, die bei der Nährstoffaufnahme helfen. Tatsächlich leben über 70% der höheren Pflanzen in Symbiose mit den sogenannten arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen, die vermutlich mehr als 400 Millionen Jahre alt sind. Die Pilze besiedeln die Wurzeln der Pflanzen, dadurch können diese beispielsweise Phosphat besser aufnehmen – ein wichtiger, aber knapper Nährstoff. Zusätzlich schützen die Mykorrhiza-Pilze die Pflanzen gegen biotische und abiotische Stressfaktoren, wie Schädlingsbefall, Krankheitserreger und Trockenheit.

Mykorrhiza-spezifische Veränderungen in Blättern sichtbar

Ob der Pilz vorhanden ist und Pflanzen in Symbiose mit ihm leben, konnte bisher aber nur durch das Ausgraben der Wurzeln festgestellt werden. Dabei wurde jedoch meist die Pflanze zerstört. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben nun erstmals in den Blättern der Tabakart Nicotiana attenuata Substanzen identifiziert, die eine Besiedelung mit den Mykorrhiza-Pilzen anzeigen. Wie die Pflanzenforscher im Fachjournal „eLIFE“ berichten, haben sie für ihre Untersuchungen die Inhaltsstoffe aus den Blättern mit einem hoch empfindlichen Verfahren analysiert und mit denen aus Pflanzen verglichen, die nicht in Symbiose mit Mykorrhiza-Pilzen leben. „Durch gezielte, hochempfindliche Massenspektrometrie haben wir Mykorrhiza-spezifische Veränderungen auch in oberirdischen Teilen von Pflanzen entdeckt", beschreibt Ming Wang, Erstautor der Studie, die Ergebnisse.

Diese Mykorrhiza-spezifischen Veränderungen, die sogenannten Blumenol-C-Derivate, sind schon länger ein eindeutiger Marker für die Besiedelung mit dem Pilz. Bisher konnten sie allerdings nur in den Wurzeln nachgewiesen werden. „Die Blumenole werden höchstwahrscheinlich lokal in der Wurzel produziert und anschließend zu anderen Pflanzenteilen transportiert", erklärt Martin Schäfer, Mitautor der Studie, die Resultate.

Plants get their nutrients from the ground via their root network. However, many nutrients are nearly insoluble or very rare. Therefore, many plants live in symbiosis with root fungi that facilitate the plants’ nutrient uptake and help them thrive under extreme conditions. In fact, more than 70% of higher plants establish an association with these fungi, so-called mycorrhiza, which are believed to be more than 400 million years old. The mutualistic association allows the plant to better absorb nutrients, such as phosphate – an especially important but rare nutrient. Moreover, the symbiosis makes the plants more tolerant regarding biotic and abiotic stresses, such as insect attacks, pathogens and drought.

Mycorrhiza colonization metabolites identified in leaves

Thus, many farmers and plant breeders welcome the symbiosis. Yet, thus far, the presence of the fungi could only be detected by excavating the plant roots, which often destroys the plant. Now, researchers at the Max Planck Institute for Chemical Ecology in Jena, Germany, identified substances that accumulate in the leaves when arbuscular mycorrhizal fungi successfully colonize plant roots. The researchers describe their findings in the journal “eLIFE“: It has been known for a while that so-called blumenol C derivates are produced in the roots exclusively after colonization with the mutualistic fungi. However, until now, all attempts to find a reliable and specific leaf marker have failed. For their studies, the researchers analyzed the leaf substances with a highly sensitive technique and compared them to leaf compounds from plants without the fungal symbiosis. “Through targeted and highly sensitive mass spectrometry, we were able to find mycorrhizal-specific changes also in above-ground parts of the plants,” Ming Wang from the Jena Max Planck Institute and first author of the study describes the findings. “The blumenols are most likely produced in the roots and then transported to other parts of the plants,” adds Martin Schäfer, co-author of the study.

Kosmetik- und Textilindustrie, aber auch Medizinprodukte-Hersteller nutzen bereits die Seiden-Biopolymere von AMSilk. Mit dem europäischen Flugzeughersteller Airbus konnte das Biotechnologie-Unternehmen aus Martinsried nun einen weiteren Großkunden für seine künstlich erzeugten Spinnenseiden-Fasern gewinnen. Beide Unternehmen haben soeben ihre Partnerschaft mit einem Kooperationsvertrag besiegelt und damit eine neue Ära in der Luft-und Raumfahrttechnik eingeläutet. „Wir bei AMSilk haben uns zum Ziel gesetzt, Materialien zu produzieren, die sowohl leistungsstark als auch nachhaltig sind. Die derzeitige Partnerschaft mit Airbus ist eine Chance, einen neuen, stärkeren und nachhaltigeren Kurs für die gesamte Luft- und Raumfahrtindustrie zu setzen“, sagt Jens Klein, CEO von AMSilk.

Neuer Verbundwerkstoff mit Biosteel-Fasern

Ziel des Bündnisses ist es, auf Basis der von AMSilk hergestellten Faser namens Biosteel einen neuen Verbundwerkstoff zu entwickeln, der Flugzeuge leichter macht, wodurch diese weniger Treibstoff benötigen. Im Rahmen der Zusammenarbeit sollen daher die Möglichkeiten der neuartigen Faser hinsichtlich eines neuen Designs und der Konstruktion von Flugzeugen ausgelotet werden.

Flugzeuge leichter und sparsamer machen

Die Kooperation läuft zunächst bis Ende 2019. Dann soll bereits ein Prototyp des neuen Verbundwerkstoffes präsentiert werden. Das mit der Biosteel-Fasertechnologie von AMSilk hergestellte Material könnte eine Alternative zu den Carbonfaser-Verbundwerkstoffen sein, welche immer öfter zum Bau von Rumpf und Flügeln bei Flugzeugen eingesetzt werden, um Gewicht zu reduzieren.

Die Biosteel-Faser ist für den Leichtbau bestens geeignet. Sie ist flexibel, extrem belastbar und könnte wiederholten Stößen problemlos standhalten. Damit würden sich auch Reparaturzeiten reduzieren, sodass Flugzeuge schneller wieder abheben können.