Aktuelle Veranstaltungen

Böden zählen zu unseren wichtigsten Lebensgrundlagen und erfüllen für Mensch und Umwelt vielfältige Funktionen: Sie sind die zentrale Ressource für die landwirtschaftliche Produktion. Als Kohlenstoffspeicher sind Böden unverzichtbar für den Klimaschutz. Sie filtern und speichern Wasser und sind ein Hotspot der Biodiversität. Böden sind jedoch auch eine stark beanspruchte und nur in langen Zeiträumen erneuerbare Ressource. Der Erhalt und der Schutz dieses komplexen Ökosystems ist daher zu einem elementaren Baustein internationaler Nachhaltigkeitsstrategien geworden. Gesunde Böden tragen etwa zum Erreichen der UN-Nachhaltigkeitsziele bei und sind wichtiges Fundament für ein nachhaltiges, kreislauforientiertes Wirtschaften im Sinne des European Green Deal.

Böden stehen am Anfang der Wertschöpfungsketten

Bewirtschaftete Böden und die auf ihnen wachsenden Pflanzen stehen am Anfang der Wertschöpfungsketten der Bioökonomie. Dieses Konzept nutzt biologische Ressourcen und das Wissen darüber, um mithilfe innovativer Technologien Produkte und Prozesse zu entwickeln. Deutschland ist international Vorreiter in Sachen Bioökonomie. Seit 2010 fördert die Bundesregierung den Wandel hin zum biobasierten nachhaltigen Wirtschaften. Die 2020 veröffentlichte „Nationale Bioökonomiestrategie“ setzt den Rahmen für eine nachhaltige Erschließung und Nutzung biologischer Ressourcen sowie für umweltschonende und naturverträgliche Produktionsverfahren in allen Wirtschaftsbereichen.

Einzigartiger Förderschwerpunkt auf Bodenforschung

Ein Schlüssel für die nachhaltige Nutzung der Böden liegt in den Erkenntnissen aus der anwendungsorientierten Forschung. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat auf den Boden frühzeitig einen Fokus seiner Forschungs- und Innovationsförderung gelegt: Mit der Initiative „Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie – BonaRes“ ging 2015 ein europaweit einzigartiger Förderschwerpunkt für angewandte Bodenforschung an den Start. Zehn interdisziplinäre Forschungsverbünde und das koordinierende BonaRes-Zentrum widmeten sich neun Jahre lang der Frage, wie auf landwirtschaftlich genutzten Böden langfristig und nachhaltig hohe Erträge erzielt werden können, ohne die anderen Bodenfunktionen zu beeinträchtigen.

Insgesamt 128 Mio. Euro Förderung durch das BMBF

Mit einem systemischen Ansatz und einer langfristigen Forschungsperspektive hat BonaRes international neue Maßstäbe in der Bodenforschung gesetzt. Mit „Rhizo4Bio“ ging zudem im Jahr 2020 eine Fördermaßnahme an den Start, in der sechs Projektverbünde die Bedeutung der Wurzel-Boden-Kontaktzone – der sogenannten Rhizosphäre – untersuchen und ihr Potenzial für eine nachhaltige Landwirtschaft erschließen wollen.

Die neue Broschüre stellt die beiden Fördermaßnahmen, die mit insgesamt 128 Mio. Euro durch das BMBF gefördert werden, genauer vor. Sie porträtiert die Forschungsverbünde in ihrer Vielfalt der Ansätze und stellt die zentralen Ergebnisse kompakt und verständlich dar. So wird das entstandene Know-how anschaulich und unter anderem auch für die landwirtschaftliche Praxis zugänglich. Zudem bettet die Broschüre die Aktivitäten in den europäischen Forschungsraum ein. Denn der Weg zu fruchtbaren und gesunden Böden ist eine internationale Aufgabe – für eine zukunftsfähige Landwirtschaft und eine nachhaltige Bioökonomie.

Die Landwirtschaft der Zukunft steht vor großen Herausforderungen: Klimawandel, Ressourcenknappheit und der Bedarf an nachhaltigen Produktionsmethoden erfordern innovative Lösungen. Besonders im Weinbau, einer traditionsreichen Branche, die stark von Umweltbedingungen abhängt, bieten neue Technologien enorme Chancen. Zwei wegweisende Projekte der Universität Koblenz zeigen, wie moderne digitale Innovationen und präzise, datengetriebene Ansätze den Weinbau nicht nur effizienter, sondern auch widerstandsfähiger gegenüber den Veränderungen des Klimas machen können.

Smarter Weinberg: Präzisionstechnologien für eine nachhaltige Landwirtschaft

„Dort, wo die Arbeit von Hand an ihre Grenzen stößt, hilft die Erforschung und Entwicklung smarter Technologien dabei, das jahrhundertealte Weinbauhandwerk zu unterstützen“, sagt Claudia Quaiser-Pohl, Vizepräsidentin für Forschung und Transfer der Universität Koblenz, bei der Abschlussveranstaltung der beiden Projekte in Cochem. Am 19. November 2024 trafen sich hier Vertreter aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft, um die zukunftsweisenden Ergebnisse zu diskutieren.

Im Projekt Smarter Weinberg standen ökologische und digitale Lösungen im Mittelpunkt. Das Projektteam entwickelte eine teilautonome Robotikplattform, die unter Nutzung von 5G-Technologie Aufgaben wie das Entlauben und die Beikrautentfernung an steilen Hängen in Echtzeit umsetzen kann. Zudem wurden verschiedene Rebsorten auf ihre Hitze- und Trockenheitsresistenz erprobt sowie ein KI-basiertes Weinbergs-Informationsmanagementsystem (KIWI) entwickelt, das Winzern hilft, Düngemittel und Spritzmittel optimal einzusetzen.

NoLa: Nomadische 5G-Netze für ländliche Räume

Um die für das Projekt benötigte Echtzeitdatenübertragung zu ermöglichen, wurde parallel das Projekt NoLa (Nomadische 5G-Netze für kleinteilige ländliche Räume) ins Leben gerufen. Für die 5G-Netzabdeckung wurde auf den Weinbergen eine nomadische 5G-Campusnetzanlage aufgebaut. Solche innovativen Netztechnologien sowie Robotik- und KI-Anwendungen würden einen wichtigen Beitrag zum Erhalt der so wichtigen Kulturlandschaft und der 2.000 Jahre alten Tradition des Weinbaus in Steil- und Steilstlagen an der Mosel leisten, sagte Maria Wimmer, Projektkoordinatorin von NoLa. Gleichzeitig forschte das NoLa-Team an einer autarken Energieversorgung der Anlage durch Wasserstoff.

Wirtschaftlicher Mehrwert für ländliche Regionen

Die Ergebnisse beider Projekte, die mit rund 5,7 Millionen Euro vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert wurden, bieten nicht nur Ausblicke für den Weinbau, sondern auch für weitere Landschaftsnutzungsformen in ländlichen Regionen. „Die Erkenntnisse aus den Projekten zu nomadischen 5G-Campusnetzen und zur Automatisierung mithilfe von 5G sind auf andere Bereiche übertragbar und stellen somit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung von Innovation dar“, erklärte Projektkoordinatorin Wimmer.

Beim regen Austausch während der Abschlussveranstaltung wurde deutlich, dass nachhaltiger Weinbau sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich sinnvoll ist. Volker Wissing, Bundesminister für Digitales, betonte in seiner Videobotschaft: Die Projekte „haben gezeigt, dass Innovation selbst in den kleinsten Strukturen unserer Wirtschaft echten Mehrwert schaffen kann. Vor allem aber haben sie gezeigt, wie aus Tradition Zukunft werden kann: nämlich mithilfe modernster Technologien".

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The agriculture of the future faces major challenges: Climate change, scarcity of resources and the need for sustainable production methods require innovative solutions. New technologies offer enormous opportunities, particularly in viticulture, a traditional industry that is heavily dependent on environmental conditions. Two pioneering projects at the University of Koblenz show how modern digital innovations and precise, data-driven approaches can make viticulture not only more efficient, but also more resilient to climate change.

Smart vineyard: precision technologies for sustainable agriculture

‘Where manual labour reaches its limits, the research and development of smart technologies is helping to support the centuries-old craft of winegrowing,’ says Claudia Quaiser-Pohl, Vice President for Research and Transfer at the University of Koblenz, at the closing event for the two projects in Cochem. Representatives from business, politics and science met here on 19 November 2024 to discuss the forward-looking results.

The Smarter Vineyard project focussed on ecological and digital solutions. The project team developed a semi-autonomous robotic platform that uses 5G technology to perform tasks such as defoliation and weed removal on steep slopes in real time. In addition, various grape varieties were tested for their resistance to heat and drought and an AI-based vineyard information management system (KIWI) was developed to help winegrowers optimise the use of fertilisers and sprays.

NoLa: Nomadic 5G networks for rural areas

In order to enable the real-time data transmission required for the project, the NoLa project (nomadic 5G networks for small rural areas) was launched in parallel. A nomadic 5G campus network system was set up in the vineyards to provide 5G network coverage. Such innovative network technologies as well as robotics and AI applications would make an important contribution to preserving the important cultural landscape and the 2,000-year-old tradition of viticulture in steep and steeply sloping vineyards on the Moselle, said Maria Wimmer, NoLa project coordinator. At the same time, the NoLa team researched a self-sufficient energy supply for the plant using hydrogen.

Added economic value for rural regions

The results of both projects, which were funded with around 5.7 million euros by the Federal Ministry for Digital and Economic Affairs and Transport, not only offer prospects for viticulture, but also for other forms of landscape utilisation in rural regions. ‘The findings from the projects on nomadic 5G campus networks and automation with the help of 5G are transferable to other areas and therefore represent an important contribution to the further development of innovation,’ explained project coordinator Wimmer.

During the lively discussion at the closing event, it became clear that sustainable viticulture makes both ecological and economic sense. Volker Wissing, Federal Minister for Digital Affairs, emphasised in his video message: The projects ‘have shown that innovation can create real added value even in the smallest structures of our economy. Above all, however, they have shown how tradition can become the future: namely with the help of state-of-the-art technologies’.

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Es ist eine vielversprechende Technologie, mit der die Electrochaea GmbH die Produktion und vor allem die Speicherung von nachhaltig erzeugtem Gas noch effizienter machen will. Im Fokus stehen Milliarden Jahre alte Mikroorganismen, sogenannte Archaeen, die als Biokatalysator bei der Umwandlung von Strom in Gas agieren. Nach Demonstrationsanlagen in Dänemark, der Schweiz und den USA wird nun auch in Japan eine Biomethanisierungsanlage entstehen. Nach Angaben von Electrochaea wurde eine entsprechende fünfjährige Vereinbarung zur Lizenzierung mit dem japanischen Energieunternehmen Hitachi getroffen.

Hitachi erhält Lizenz zur Nutzung der Power-to-Gas-Technologie

Die Biomethananlage soll demnach bis 2027 in Japan in Betrieb gehen. Mit der Lizenzvereinbarung erhält Hitachi außerdem die Option, weitere Lizenzen für den Einsatz von Electrochaeas Power-to-Gas Technologie in Japan zu erwerben. Zu finanziellen Einzelheiten äußerten sich die Unternehmen nicht.

Die Power-to-Gas-Technologie des 2014 gegründeten bayrischen Unternehmens nutzt methanogene Archaeen als Biokatalysator, um bei der Gasfermentation im Bioreaktor aus Wasserstoff und CO₂ erneuerbares Methan in Netzqualität zu erzeugen. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien kann in der Elektrolyse für die Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff eingesetzt werden, während das CO₂ aus verschiedenen Quellen wie Abgasen stammen kann. Auf diese Weise will Electrochaea das Speicherproblem erneuerbarer Energien lösen. Das so erzeugte klimaneutrale E-Methan soll fossiles Erdgas kostengünstig ersetzen und somit Treibhausgasemissionen reduzieren.

Anschub für Expansion in Asien

„Die Partnerschaft mit einem global führenden Energieunternehmen stärkt unsere weltweite Präsenz und wird für unsere Expansion in ganz Asien von entscheidender Bedeutung sein“, sagte Doris Hafenbradl, CTO und Geschäftsführerin von Electrochaea mit Blick auf die neue Kooperation in Japan. 

Mithilfe einer EU-Förderung konnte das in Planegg bei München ansässige Unternehmen seine Technologie zur mikrobiellen Biomethanproduktion erfolgreich in den Industriemaßstab bringen.

ck/bb
 

Electrochaea GmbH is using a promising technology to make the production and, above all, storage of sustainably produced gas even more efficient. It involves microorganisms that are billions of years old, known as archaea, which act as biocatalysts in the conversion of electricity into gas. Following demonstration plants in Denmark, Switzerland and the USA, a biomethanisation plant will now also be built in Japan. According to Electrochaea, a corresponding five-year licence agreement has been concluded with the Japanese energy company Hitachi.

Hitachi receives licence to use power-to-gas technology

The biomethane plant is scheduled to go into operation in Japan by 2027. The licence agreement also gives Hitachi the option to acquire further licences for the use of Electrochaea's power-to-gas technology in Japan. The companies did not comment on financial details.

Founded in 2014, the Bavarian company's power-to-gas technology uses methanogenic archaea as a biocatalyst to produce grid-quality renewable methane from hydrogen and CO₂ during gas fermentation in the bioreactor. Surplus electricity from renewable energies can be used to generate hydrogen and oxygen in the electrolysis process, while the CO₂ can come from various sources such as exhaust gases. In this way, Electrochaea aims to solve the storage problem of renewable energies. The climate-neutral e-methane produced in this way is intended to replace fossil natural gas at low cost and thus reduce greenhouse gas emissions.

Boost for expansion in Asia

‘The partnership with a leading global energy company strengthens our global presence and will be crucial for our expansion throughout Asia,’ said Doris Hafenbradl, CTO and Managing Director of Electrochaea, referring to the new cooperation in Japan.

With the help of EU funding, the company, which is based in Planegg near Munich, was able to successfully bring its technology for microbial biomethane production to industrial scale.

chk/bb
 

Die Bauwirtschaft ist mit 38 % für einen Großteil der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Nachhaltige Baustoffe sind daher dringend gefragt, um Umwelt und Klima nicht weiter zu belasten. Das Berliner Start-up Carbon Instead hat eine Technologie parat, um Baustoffe wie Dämmmaterialien zu Kohlenstoffsenken zu machen. Das Team um Geschäftsführerin Julia Roth setzt dabei auf den Einsatz von Biokohle, die für den industriellen Einsatz im Bausektor maßgeschneidert wird.

Klimawandel, Ressourcenknappheit und Ernährungssicherheit sind die großen Herausforderungen der Zukunft. Die Bioökonomie bietet dafür Lösungsansätze. Doch der Wandel hin zu einer nachhaltigen Bioökonomie kann nur gelingen, wenn die gesellschaftlichen, wirtschaftlichen, technischen sowie ökologischen Zusammenhänge und Potenziale dieses tiefgreifenden Wandels besser verstanden und wissenschaftlich untersucht werden. 2014 hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der „Nationalen Bioökonomiestrategie (NBÖS)“ daher die Fördermaßnahme „Bioökonomie als gesellschaftlicher Wandel“ (BagW) ins Leben gerufen.

Anlässlich des zehnjährigen Jubiläums dieser Fördermaßnahme hatte das BMBF für eine Bestandsaufnahme am 26. November 2024 zu einer wissenschaftlichen Konferenz nach Bonn geladen. Rund 80 Forscherinnen und Forscher sowie Akteure aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft kamen in die Design Offices am Neuen Kanzlerplatz, um vergangene und laufende Projekte vorzustellen und Ergebnisse zu diskutieren.

Knapp 50 Forschungsprojekte in zehn Jahren gefördert

„Der Weg zu einer nachhaltigen Bioökonomie ist anspruchsvoll, aber machbar. Und mit der Forschungsförderung haben wir 2014 den Rahmen dafür geschaffen“, sagte Stefan Müller, Leiter der Abteilung Zukunftsvorsorge – Forschung für Grundlagen und nachhaltige Entwicklung im BMBF in seinem Grußwort. Seit dem Start der Fördermaßnahme vor zehn Jahren hat das Bundesministerium knapp 50 Forschungsverbünde sowie Einzelprojekte aus Akademie, Industrie und Gesellschaft mit mehr als 60 Mio. Euro gefördert. Das Konzept „Bioökonomie als gesellschaftlicher Wandel“ wurde dabei in vier Modulen aufgesetzt und in drei Förderrunden 2015, 2017 und 2023 umgesetzt. 

Weltweit besteht ein riesiger Bedarf an kostengünstiger und effizienter Energiespeicherung im großen Maßstab. Das schwankende Angebot von Wind- und Solarstrom erfordert Speicherlösungen, die überschüssige Energie aufnehmen und bei Bedarf wieder bereitstellen können. Nachhaltiges E-Methan ist ein vielversprechender Ansatz: Es kann fossiles Erdgas im bestehenden Gasnetz ersetzen und gleichzeitig als speicherbare Energiequelle dienen oder direkt vor Ort gelagert und später als Kraftstoff, Wärme oder Strom genutzt werden.

Entwicklung einer mikrobiellen Elektrolysezelle 

Im Rahmen des Projektes PtG-MEC arbeitet die in Planegg bei München ansässige Electrochaea GmbH an der Entwicklung einer mikrobiellen Elektrolysezelle (MEC) für das sogenannte Power-to-Gas-Verfahren (PtG). Dieses Vorhaben mit dem vollständigen Titel „PtG-MEC – Entwicklung einer hochdichten mikrobiellen Power-to-Gas-Elektrolysezelle“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 400.000 Euro gefördert und läuft von Juli 2022 bis März 2025. Ziel ist eine kosteneffiziente Lösung der Energiespeicherung.

Mit dem Power-to-Gas-Verfahren kann überschüssiger Strom – beispielsweise aus Wind- oder Solarenergie – in E-Methan umgewandelt werden. Dieser bio-elektrochemische Prozess läuft in zwei Schritten in einer Elektrolysezelle, die aus zwei, durch eine Membran getrennten Elektroden in einer wässrigen Lösung besteht.

Im ersten Schritt, der Elektrolyse, wird der Strom über diese Elektroden verwendet, um Wasser (H₂O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) zu spalten. Im zweiten Schritt wird der so erzeugte Wasserstoff dann mit Kohlendioxid (CO₂) versetzt und beide Gase werden von dem Biokatalysator zu Methan (CH₄) umgewandelt. „Dieses E-Methan ist somit klimaneutral“, erklärt Jose Rodrigo, Director Product Development & Innovation. „Das Kohlendioxid, welches beim Methanverbrauch freigesetzt wird, wurde zuvor aus der Atmosphäre entnommen. Diese Art des CO₂-Recyclings stellt sicher, dass das E-Methan keine zusätzlichen Emissionen zur Erderwärmung beiträgt.“
 

Around the world, there is a huge demand for cost-effective and efficient energy storage on a large scale. The fluctuating supply of wind and solar power requires storage solutions that can absorb surplus energy and release it when needed. Sustainable e-methane is a promising approach. It can replace fossil natural gas in the existing gas grid and at the same time serve as a storable energy source or be stored directly on site and used later as fuel, heat or electricity.

Development of a microbial electrolysis cell

As part of the PtG-MEC project, Electrochaea GmbH, based in Planegg near Munich, is working on the development of a microbial electrolysis cell (MEC) for the so-called power-to-gas (PtG) process. This project with the full title “PtG-MEC – Development of a high-density microbial power-to-gas electrolysis cell” is being funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) with around 400,000 euros and will run from July 2022 to March 2025. The aim is to find a cost-efficient solution for energy storage.

The power-to-gas process can be used to convert surplus electricity - for example from wind or solar energy – into e-methane. This bio-electrochemical process takes place in two steps in an electrolysis cell, which consists of two electrodes separated by a membrane in an aqueous solution.

In the first step of electrolysis, the current flowing through these electrodes is used to split water (H₂O) into its components hydrogen (H₂) and oxygen (O₂). In the second step, the hydrogen produced in this way is then mixed with carbon dioxide (CO₂) and both gases are converted into methane (CH₄) by the biocatalyst. “This e-methane is therefore climate-neutral,” explains Jose Rodrigo, Director Product Development & Innovation. “The carbon dioxide that is released during methane consumption was previously extracted from the atmosphere. This type of CO₂ recycling ensures that the e-methane does not contribute any additional emissions to global warming.” 

Die Agrarwirtschaft steht vor einer komplexen Transformation. Innovative Lösungen müssen entwickelt werden, um den Folgen des Klimawandels zu begegnen und die Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung unter immer schwierigeren Bedingungen zu sichern. An der Hochschule Geisenheim soll im Jahr 2026 nun ein Innovationszentrum für Agrarsystemtransformation (IAT) entstehen, das sich mit drängenden agrar- und ernährungswissenschaftlichen Fragen beschäftigt.

Praxisnahe Agrarforschung an fünf Standorten

Das neue Innovationszentrum, das vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) mit Sitz im brandenburgischen Müncheberg geplant wird, soll der praxisnahen Agrarforschung dienen. An insgesamt fünf Standorten in Brandenburg und Hessen entstehen in Zusammenarbeit mit der Hochschule Geisenheim, der Justus-Liebig-Universität Gießen und der Universität Kassel sogenannte Reallabore. Auf den speziell für die Forschung eingerichteten Agrarflächen sollen künftig innovative Ansätze zur nachhaltigen Transformation von Agrarsystemen entwickelt und erprobt werden. 

„Nur unter real-praktischen Bedingungen lassen sich alle Facetten eines Transformationsprozesses abbilden und möglichst schnell in die Anwendung bringen“, sagt Hans Reiner Schultz, Präsident der Hochschule Geisenheim. Ziel ist es, praxistaugliche Lösungen für die Herausforderungen des Klimawandels, der Biodiversitätskrise und der Ressourcenschonung zu entwickeln.

Nach dieser Vision „entstehen gemeinsam mit Landwirten und weiteren, nichtwissenschaftlichen Akteuren in den Reallaboren Lösungen, die nicht nur wissenschaftlich fundiert, sondern von Beginn an gemeinsam entwickelt werden und damit schneller anwendbar sind“, erklärt Frank Ewert, Wissenschaftlicher Direktor des ZALF. 

Meilenstein für die Transformationsforschung

Die Einrichtung des Innovationszentrums sieht die Erprobung mulifunktionaler Agrarflächen vor. „Diese Entscheidung ist auch ein Meilenstein in der Transformationsforschung für Sonderkulturstandorte, wie Landschaften für den Wein- und Obstbau“, so Schultz.

Die Hochschule Geisenheim hat im hessischen Rheingau, einem der fünf künftigen Standorte des Innovationszentrums, bereits ein Reallabor zur Erforschung und Anwendung moderner Züchtungsmethoden für den Weinbau errichtet. Gemeinsam mit der Justus-Liebig-Universität Gießen sollen hier technologische Innovationen für eine multifunktionale Nutzung erforscht werden, wie etwa der Weinanbau unter schattenspendenden Solaranlagen. 

Mit dem neuen Zentrum werden auch zwei Arbeitsgruppen für Mischkultursysteme im Weinbau eingerichtet, die den gleichzeitigen Anbau von Weinreben, Obst, Gemüse und auch Holz zur Gewinnung von Biomasse und Wertholz testen, um die Agrarproduktion klimaresilienter und wirtschaftlich tragfähiger zu gestalten.

Finanzierung durch Bund und Länder 

Der Antrag für das Innovationszentrum für Agrarsystemtransformation wurde Ende November 2024 von der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz bewilligt. Bund und Länder finanzieren das IAT, dessen Eröffnung für 2026 geplant ist, jährlich mit 9,5 Mio. Euro. Ab 2027 sollen zudem zwei Koordinationsbüros an den ZALF-Standorten in Müncheberg und Gießen eingerichtet werden. 

am/bb

Land, Moor und Meer sind die drei Kompetenzfelder, auf die Mecklenburg-Vorpommern (MV) beim biobasierten Strukturwandel setzen kann. Im Fokus steht die hochwertige Veredelung von pflanzlichen Rohstoffen wie Ackerfrüchten, Schilf oder Algen. Bis 2030 sollen aus diesen nachwachsenden Rohstoffen Produkte entstehen, die der Region zum wirtschaftlichen Aufschwung verhelfen und sie zur Musterregion der Bioökonomie machen. Eine wichtige Rolle beim Strukturwandel spielen Moore. Sie machen gegenwärtig etwa 13 % der gesamten Fläche des Bundeslandes aus. Mit der Renaturierung einst trockengelegter Moore können nicht nur verloren gegangene CO₂-Speicher und die Biodiversität wiederbelebt, sondern auch Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe erschlossen werden.

Analyse komplexer Prozesse bei Wiedervernässung von Niedermooren 

Im Projekt Wetscapes 2.0 „Neuartige Ökosysteme in wiedervernässten Niedermoorlandschaften“ wollen sich Forschende der Universitäten Greifswald und Rostock gemeinsam mit Partnern nun der umfassenden Analyse von Prozessen widmen, die bei der Wiedervernässung von Niedermoorlandschaften ablaufen. Mit einer Förderung von 10 Mio. Euro wird die Moorforschung im Rahmen des Sonderforschungsbereiches Transregio von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) nun über vier Jahre unterstützt.

Bei der Wiedervernässung der Moore werden den Forschenden zufolge nicht ursprüngliche Moore wiederhergestellt. Vielmehr entstehen völlig neuartige Ökosysteme, deren Funktionsweise bisher nur teilweise verstanden wird. Ziel des Projektes Wetscapes 2.0 ist es daher, die Funktionsweise und komplexen ökologischen, biogeochemischen und hydrologischen Prozesse in wiedervernässten Niedermooren besser zu verstehen. Langfristig sollen dabei auch konkrete Beiträge zum Management dieser Flächen sowie zur nachhaltigen Nutzung durch Paludikultur erarbeitet werden.

MV als weltweiter Vorreiter für Moorforschung

„Das Moorforschungsprojekt der beiden Universitäten Greifswald und Rostock kann in seiner Bedeutung nicht hoch genug eingeschätzt werden“, so Bettina Martin, Wissenschaftsministerin des Landes Mecklenburg-Vorpommern. „Mit dem erfolgreich eingeworbenen Sonderforschungsbereich wird sich Mecklenburg-Vorpommern als ein weltweiter Vorreiter in der Moorforschung etablieren.“

An dem Projekt beteiligt sich neben den Universitäten Greifswald und Rostock auch das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, das Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum, die Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), das Max-Planck-Institut für Biogeochemie Jena sowie die Humboldt-Universität zu Berlin.

Die Arbeit des interdisziplinären Verbundprojekts Wetscapes zum Ökosystem Moor wurde im Vorfeld vom Land Mecklenburg-Vorpommern im Rahmen des Landesforschungsprogramms mit 5 Mio. Euro unterstützt. 

bb

Land, moor and sea are the three areas of expertise that Mecklenburg-Vorpommern (MV) can rely on for bio-based structural change. The focus is on the high-quality refinement of plant-based raw materials such as arable crops, reeds and algae. By 2030, these renewable raw materials are to be turned into products that will help the region to achieve an economic upturn and make it a model region for the bioeconomy. Peatlands play an important role in structural change. They currently make up around 13% of the total area of the federal state. The renaturation of once drained moors can not only revitalise lost CO₂ reservoirs and biodiversity, but also open up areas for the cultivation of renewable raw materials.

Analysing complex processes in the rewetting of fens

In the Wetscapes 2.0 project ‘Novel ecosystems in rewetted fenland landscapes’, researchers from the Universities of Greifswald and Rostock, together with partners, now want to dedicate themselves to the comprehensive analysis of processes that take place during the rewetting of fenland landscapes. The German Research Foundation (DFG) is now providing funding of 10 million euros over four years for peatland research as part of the Transregio Collaborative Research Centre.

According to the researchers, the rewetting of moors does not restore original moors. Rather, completely new ecosystems are created, the functioning of which is still only partially understood. The aim of the Wetscapes 2.0 project is therefore to better understand the functioning and complex ecological, biogeochemical and hydrological processes in rewetted fens. In the long term, concrete contributions to the management of these areas and sustainable utilisation through paludiculture are also to be developed.

MV as a global pioneer for peatland research

‘The importance of the peatland research project of the two universities of Greifswald and Rostock cannot be overestimated,’ says Bettina Martin, Minister of Science of the state of Mecklenburg-Vorpommern. ‘With the successfully acquired Collaborative Research Centre, Mecklenburg-Vorpommern will establish itself as a global pioneer in peatland research.’

In addition to the Universities of Greifswald and Rostock, the Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries, the Helmholtz Centre Potsdam German Research Centre for Geosciences, the Ludwig Maximilian University of Munich (LMU), the Max Planck Institute for Biogeochemistry in Jena and the Humboldt University of Berlin are also involved in the project.

The work of the interdisciplinary joint project Wetscapes on the peatland ecosystem was supported in advance by the state of Mecklenburg-Vorpommern with 5 million euros as part of the state research programme.

bb

Böden sind unerlässlich für Pflanzenwachstum, Nahrungsmittelproduktion und den Erhalt der biologischen Vielfalt. Zudem können sie CO₂ speichern und so zur Reduktion der Treibhausgase in der Atmosphäre beitragen. Als Leiter des Fachbereichs Bodenkunde an der Technischen Universität Berlin forschen Carsten Müller und sein Team daran, wie Böden in Natur und Landwirtschaft qualitativ verbessert und gleichzeitig als CO₂-Speicher genutzt werden können. Ihr Arbeitsfeld erstreckt sich dabei von der arktischen Tundra bis zu Äckern und Weiden in hiesigen Regionen. Dabei nimmt der promovierte Bodenkundler grundlegende Mechanismen wie den Auf- und Abbau von Humus ins Visier, um den Prozess der Kohlenstoffspeicherung im Boden besser zu verstehen.

Klimawandel und schwindende Ressourcen stellen die Industrie schon heute vor große Herausforderungen. Die industrielle Bioökonomie bietet Lösungsansätze, um fossile durch erneuerbare Rohstoffe zu ersetzen, Kreisläufe zu schließen und damit zu einer ressourceneffizienten und klimaneutralen Industrie beizutragen. Mit der neuen Förderrichtlinie „Zukunftstechnologien für die industrielle Bioökonomie“ will das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) daher die Entwicklung innovativer Bioprozesse und biotechnologischer Produkte fördern und die Transformation der Industrie zu mehr Nachhaltigkeit vorantreiben sowie die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft stärken.

Förderung industriell relevanter Bioprodukte 

Im Rahmen dieser Richtlinie hat das BMBF zeitgleich eine erste Förderrunde zum Thema „Innovative Bioproduktion für eine klimaneutrale Industrie“ gestartet. Die Förderung adressiert dabei gezielt die Bereiche „Nachhaltige Bioprozesse für die Industrie“ und „Neuartige bioökonomische Produkte“.

Gefördert werden vorwettbewerbliche Forschungs- und Entwicklungsvorhaben (F&E), die innovative biotechnologische Verfahren auf ihrem Weg in die industrielle Anwendung entscheidend voranbringen. Die Projekte sollten sich daher auf „industriell relevante Produkte mit hohem Impact für eine ressourceneffiziente und klimaneutrale Industrie“ konzentrieren. Mit der Förderung will das BMBF die Innovationskraft Deutschlands und die Rolle als Technologieentwickler in der Bioökonomie stärken.

Innovationen für die chemische Industrie im Fokus

Entscheidend für eine Förderung ist jedoch, dass die biotechnologischen Prozesse sowohl nachhaltig als auch skalierbar sind. Sie müssen sich am Bedarf der Industrie ausrichten und eine „realistische Perspektive für die Anwendung im großen Maßstab aufweisen“. Die Wahl der dabei genutzten (BIO)-Katalysatoren und Produktionsorganismen ist beliebig. Hier werden sowohl zellfreie oder enzymbasierte Ansätze als auch Konzepte, die Bakterien, Pilze, Algen oder Pflanzen nutzen, unterstützt. Die Nutzung von Abfallströmen sowie CO₂ als Rohstoffquelle ist von besonderem Interesse. Der Förderaufruf ist für alle Branchen offen, wobei die chemische Industrie eine Schlüsselrolle spielt.

Mögliche Themen für F&E-Vorhaben können beispielsweise sein: 
•    die Nutzung erneuerbarer Kohlenstoffquellen (zum Beispiel biogene Rest- und Abfallstoffe, Sekundärrohstoffe, CO₂ zur Herstellung von Plattformchemikalien der chemischen Industrie wie Alkohole, Ketone, Säuren
•    die ressourceneffiziente Herstellung von Feinchemikalien (beispielsweise Building Blocks für Pharmazeutika, Agrochemikalien oder Zusatzstoffe für die Kunststoffindustrie)
•    die Entwicklung nachhaltiger Schmierstoffe, Kleber oder Beschichtungen
•    die Entwicklung biobasierter Inhaltsstoffe (zum Beispiel für die Anwendung als Nahrungsmittelzusatzstoff oder als Wirkstoff in Wasch- und Reinigungsmitteln)
•    die nachhaltige, industrielle Produktion von Fasern für kreislauffähige Textilien

Climate change and dwindling resources are already posing major challenges for industry today. The industrial bioeconomy offers solutions for replacing fossil fuels with renewable raw materials, closing cycles and thus contributing to a resource-efficient and climate-neutral industry. With the new funding guideline ‘Future Technologies for the Industrial Bioeconomy’, the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) therefore aims to promote the development of innovative bioprocesses and biotechnological products, drive forward the transformation of industry towards greater sustainability and strengthen the competitiveness of the German economy.

Funding for industrially relevant bioproducts

As part of this guideline, the BMBF has simultaneously launched a first round of funding on the subject of ‘Innovative bioproduction for a climate-neutral industry’. The funding specifically addresses the areas of ‘Sustainable bioprocesses for industry’ and ‘Novel bioeconomic products’.

Funding is provided for pre-competitive research and development (R&D) projects that decisively advance innovative biotechnological processes on their way to industrial application. The projects should therefore focus on ‘industrially relevant products with a high impact for a resource-efficient and climate-neutral industry’. With this funding, the BMBF aims to boost Germany's innovative strength and its role as a technology developer in the bioeconomy.

Focus on innovations for the chemical industry

However, it is crucial for funding that the biotechnological processes are both sustainable and scalable. They must be geared towards the needs of industry and have ‘realistic prospects for large-scale application’. The choice of (organic) catalysts and production organisms used is arbitrary. Both cell-free or enzyme-based approaches and concepts that utilise bacteria, fungi, algae or plants are supported. The utilisation of waste streams and CO₂ as a source of raw materials is of particular interest. The call for funding is open to all sectors, with the chemical industry playing a key role.

• Possible topics for R&D projects could be, for example 
• the utilisation of renewable carbon sources (e.g. biogenic residual and waste materials, secondary raw materials, CO₂ for the production of platform chemicals in the chemical industry such as alcohols, ketones, acids)
• the resource-efficient production of fine chemicals (e.g. building blocks for pharmaceuticals, agrochemicals or additives for the plastics industry)
• the development of sustainable lubricants, adhesives or coatings
• the development of bio-based ingredients (for example for use as a food additive or as an active ingredient in detergents and cleaning agents)
• the sustainable, industrial production of fibres for recyclable textiles

Die Bioökonomie bietet vielfältige Lösungsansätze für den Übergang von einer fossilbasierten hin zu einer biobasierten und nachhaltigen Wirtschaftsweise. Sie leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der globalen Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen. Doch wie nachhaltig ist die Bioökonomie in Deutschland? Wo sind ihre Potenziale und Grenzen? Welche Auswirkungen ergeben sich in anderen Ländern? Das sind Fragen, die Forschende in zwei Monitoring-Projekten zur Bioökonomie in den vergangenen Jahren analysiert haben. Im Rahmen einer Statuskonferenz am 3. und 4. Dezember in Berlin wurden Ergebnisse aus den beiden Projekten präsentiert und mit Forschenden und Stakeholdern diskutiert.

Grundlage der Veranstaltung war der gleichzeitig veröffentlichte Report „Monitoring der deutschen Bioökonomie“. Dieser fasst die wichtigsten Ergebnisse des BMBF-geförderten Forschungsprojekts SYMOBIO 2.0 (Konsolidierung des Systemischen Monitorings und Modellierung der Bioökonomie) zusammen. Das Vorhaben wird vom Center for Environmental Systems Research (CESR) koordiniert. Der Bericht enthält zudem die Ergebnisse des vom BMEL geförderten Forschungsprojekts MoBi II (Aufbau eines systemischen Monitorings der Bioökonomie – Konsolidierungsphase), das vom Thünen-Institut durchgeführt wurde. An dem Bericht waren insgesamt mehr als 40 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus mehr als zehn Forschungseinrichtungen beteiligt.

Die Ergebnisse bauen auf dem im Jahr 2016 durch die Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF), Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gestarteten Monitorings der Bioökonomie auf. Das BMBF förderte im Rahmen des Konzeptes „Bioökonomie als gesellschaftlicher Wandel“ dazu den Forschungsverbund „Systemisches Monitoring und Modellierung der Bioökonomie“, kurz SYMOBIO. Mit dessen Nachfolgeprojekt SYMOBIO 2.0 unterstützt das BMBF seit 2022 eine Konsolidierungsphase. Ziel ist es, den Transformationsprozess hin zu einer nachhaltigen, biobasierten und an natürlichen Kreisläufen orientierten Wirtschaftsweise zu analysieren und ihn so messbar und bewertbar zu machen.

Aktuelle Daten, Trends und Szenarien zur Bioökonomie

Der vorgelegte Bericht gibt einen umfassenden Überblick über aktualisierte und neue Daten, Trends und Szenarien zu ökologischen, sozialen und ökonomischen Dimensionen einer nachhaltigen Bioökonomieentwicklung und zeichnet damit ein aktuelles Bild der Leistungsfähigkeit der Bioökonomie in Deutschland.

Er zeigt, wie viel Biomasse aus Land- und Forstwirtschaft sowie Fischerei im Jahr 2020 für verschiedene Zwecke produziert, gehandelt und verbraucht wurde und welche Trends und Potenziale sich abzeichnen. Gleichzeitig werden Zielkonflikte benannt, die mit dem Verbrauch biogener Ressourcen verbunden sind. Der Bericht formuliert zudem Handlungsempfehlungen für die Politik. Um die Bioökonomie in Deutschland umfassend abbilden zu können, haben die Forschenden dafür unterschiedliche Methoden und Analysen kombiniert.