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Only recently, traceless launched the biomaterial they had developed with a pilot product in the form of a sock holder. Just under three years after its founding, the young bioeconomy start-up is now going into large-scale production. The team led by traceless founders Johanna Baare and Anne Lamp has just received a grant of 5 million euros from the German Federal Ministry for the Environment.

Demonstration plant planned in Hamburg

The start-up intends to use the money to prove the large-scale implementation of its innovative technology and build a demonstration plant in Hamburg. The plant is expected to replace several thousand tons of conventional plastic annually and help "significantly save CO2 emissions, fossil resources, water and agricultural land." In parallel with the expansion of the technology, the team will work with its customers and partners to develop further pilot products using the non-marking material, the startup announced.

"The experts from the Ministry of the Environment and the Federal Environment Agency have comprehensively examined whether our technology actually contributes to environmental protection. The funding approval is a great confirmation of this," says Managing Director Anne Lamp. Co-founder Johanna Baare adds: "To make a real contribution to solving plastic pollution and the climate crisis, we need to produce our materials on an industrial scale. The planned demonstration production plant is the next step on this path, and the grant is an essential contribution to its funding."

Biomaterial from residues of industrial grain production

Traceless uses natural polymers from plant residues to produce the biomaterial. The novel plastic alternative is available in the form of granules. It can be further processed using standard technologies in the plastics and packaging industry. Visually, the biomaterial resembles conventional plastic, but it is completely compostable and can thus be disposed of in organic waste. According to traceless, 91% of CO2 emissions and 89% of energy consumption from fossil fuels are saved compared to conventional plastic in production and disposal. The technology is now patent pending and has already received several awards - most recently the German Founder's Award. For the further development of the technology, the young company, founded in 2020, received a grant of 2.4 million euros from the European Innovation Council (EIC).

Heutzutage bestehen die meisten Kleidungsstücke aus synthetischen, erdölbasierten Fasern wie Polyester, Nylon, Acryl oder Elastan. Beim Waschen setzen sie Mikroplastik frei, die über das Abwasser in die Nahrungskette gelangen kann. Bei Naturfasern wie Baumwolle besteht dieses Problem nicht, denn sie sind biologisch abbaubar.

Bananenfasern, Bio-Baumwolle und Bambus statt Synthetik

Entgegen dem Trend zu mehr Synthetik forschen einige Textilunternehmen an innovative Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen. Ein hessisches Unternehmen fertigt Arbeitskleidung aus biologisch abbaubaren Materialien wie Bananenfasern, Bio-Baumwolle und Bambus.

Bananenfasern werden aus dem Stamm der Bananenstaude gewonnen und gelten als besonders stark und haltbar. Die Stauden sind ein Abfallprodukt der Bananenproduktion – etwa eine Milliarde Tonnen werden jedes Jahr weggeworfen. In der Arbeitskleidung wird sie zur Verstärkung des Materials eingesetzt. Accessoires wie Knöpfe dagegen bestehen aus Bambus. Teil der e.s.botanica-Kollektion des Unternehmens sind außerdem Shirts und Hoodies aus Bio-Baumwolle.

Farbstoffe aus landwirtschaftlichen Reststoffen

Im Färbeprozess für alle Stücke der Kollektion kommen laut Hersteller ausschließlich natürliche Farbstoffe aus landwirtschaftlichen Nebenerzeugnissen, wie Roten Rüben, Nussschalen und Blättern zum Einsatz. Auch Etiketten, Nähte, Kordeln und Drucke bestehen vollständig aus natürlichen Rohstoffen.

Laut Hersteller sind bereits nach drei Monaten im Biodegradationsverfahren über 90% der Bekleidung ohne schädliche Rückstände für die Umwelt zersetzt.

Marktreife

Die e.s.botanica-Kollektion ist seit Frühjahr 2023 online erhältlich.

Today, most garments are made of synthetic, petroleum-based fibers such as polyester, nylon, acrylic or elastane. When washed, they release microplastics that can enter the food chain through wastewater. Natural fibers like cotton don't cause this problem because they are biodegradable.

Banana fibers, organic cotton and bamboo instead of synthetics

Opposing the trend towards more synthetics, some textile companies research innovative materials made from renewable ressources. A company based in Hesse, recently presented workwear made from biodegradable materials such as banana fibers, organic cotton and bamboo.

Banana fibers are obtained from the trunk of the banana tree and are considered particularly strong and durable. The stalks are a waste product of banana production - about one billion tons are thrown away each year. In the company's work clothing, it is used to reinforce the material. Accessories such as buttons, on the other hand, are made of bamboo. Also part of the company's e.s.botanica collection are shirts and hoodies made from organic cotton.

Dyes from agricultural residues

In the dyeing process for all pieces in the collection, the manufacturer says it uses only natural dyes from agricultural byproducts, such as beet, nutshells and leaves. Labels, stitching, cords and prints are also made entirely from natural raw materials.

According to the manufacturer, about 90% of the clothing is degraded in a biodegradation process after 3 months – without releasing harmful substances into the environment.

Market readiness

The e.s.botanica collection has been on the market since spring 2023.

Geschäumte Kunststoffe spielen eine große Rolle als Folien für Verpackungen. Sie bestehen meist aus Polystyrol, Polyethylen oder Polyurethan – und basieren damit letztlich auf Erdöl. Schon der Entstehungsprozess ist damit nicht nachhaltig, und am Lebensende der geschäumten Kunststoffe sieht es oft nicht besser aus: Nach einmaliger Verwendung werden sie in der Regel entsorgt. Doch selbst wenn man sie dabei korrekt der Wertstoffsammlung zuführt, werden geschäumte Materialien heute in den seltensten Fällen recycelt. Sie landen stattdessen in der thermischen Verwertung.

Verpackungen und Dämmstoffe

Das Forschungsprojekt „Stärkeschaumfolien“ möchte dazu eine nachhaltige Alternative schaffen. Sie soll auf biobasierten Kunststoffen beruhen, die aus pflanzlicher Stärke hergestellt werden. Damit wäre bereits der Rohstoff klimafreundlich, und nach ihrer Nutzung ließe sich die Folie unkompliziert kompostieren. Anwendungsmöglichkeiten gäbe es in der Verpackungsindustrie ebenso wie in der Baubranche.

Industriereife für 2025 geplant

Erste Rezepturen aus Stärke, Additiven und Biopolymeren haben die Projektbeteiligten bereits entwickelt. Weiteres Forschungsziel ist ein effizienter und profitabler Prozess, um die Stärkeschaumfolien herzustellen. Geplant ist, dass dies bis Ende 2025 gelingt und die Stärkefolie bis dahin im industriellen Maßstab und in der erforderlichen Qualität produziert werden kann. Dann könnte sie als vollwertige Alternative die bisherigen fossil basierten Kunststofffolien ablösen.

Foamed plastics are frequently used for packaging. They are mostly made of polystyrene, polyethylene or polyurethane - and are thus ultimately based on petroleum. The production process is clearly not sustainable, and the situation is often no better at the product's end of life: After a single use, they are usually discarded - even if done correctly, foamed materials are rarely recycled today. Instead, they end up in thermal recycling.

Packaging and insulation materials

The "Starch Foam Films" research project aims to create a sustainable alternative from bio-based plastics derived from plant starch. The raw material itself would be climate-friendly, and the film could be easily composted after use. There would be potential applications in both the packaging industry and the construction sector.

Industrial maturity planned for 2025

The project team has already developed the first formulations from starch, additives and biopolymers. A further research goal is an efficient and profitable process for producing the starch foils. The plan is to achieve this by the end of 2025 so that the starch film can be produced on an industrial scale and in the required quality. It could then replace the existing fossil-based plastic films as a fully-fledged alternative.

Agri-PV ist eine noch junge, aber vielversprechende Technologie. Schon ein erstes Pilotprojekt am Bodensee – gestartet 2016 – zeigte nach einem Jahr, dass der Anbau unter Solarpaneelen funktioniert und sich für Landwirte auch lohnen würde. Die doppelte Nutzung von Ackerböden zur Erzeugung von Nahrungsmitteln und Energie kann aber auch einen entscheidenden Beitrag zur Bewältigung der Energiekrise leisten, wie Forschende der Universität Hohenheim in einer Studie aus dem Jahr 2022 zeigten. In einer aktuellen Untersuchung hat sich ein Team um Andreas Schweiger vom Fachgebiet Pflanzenökologie der Universität Hohenheim erneut mit dem Potenzial der Agri-Photovoltaik befasst. Die Forschenden wollten klären, inwiefern die Technologie unter den sich ändernden klimatischen Bedingungen dazu beitragen kann, Ernteerträge zu steigern.

Beschattung sorgt für geringeren Wasserverlust bei Pflanzen

„Zwar verringert die Beschattung durch die Photovoltaikanlage die Erträge, wenn ausreichend Wasser für das Pflanzenwachstum zur Verfügung steht. Bei Wasserknappheit profitieren die Pflanzen jedoch von der geringeren Verdunstung und damit einem geringeren Wasserverlust: Der Ertrag ist höher als auf den unbeschatteten Flächen“, resümiert Lisa Pataczek, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Hohenheim.

Schutz vor Dürre und höherer Erträge

Agri-Photovoltaikanlagen auf dem Acker können demnach Pflanzen vor Dürre schützen und sogar mit höheren Erträgen aufwarten und somit die Folgen des Klimawandels für die Nahrungsmittelproduktion abschwächen. Diese „stabilisierende Wirkung auf die Ernteerträge“ mache Agri-PV zu einer vielversprechenden Technologie, so die Forschenden.

Besonderes Potenzial für trockene Regionen

Einen besonderen Effekt würden diese Agri-PV-Anlagen daher in den trockenen Regionen der Erde – wie etwa im Nahen Osten, Indien oder Teilen Afrikas haben. Hier könnte die Technologie helfen, die Folgen von Dürreperioden abzuschwächen. Vor allem in Regionen, wo das Wasser ohnehin knapp ist, würden die „Erschöpfung dieser wichtigen Ressource verringert und dabei gleichzeitig die CO₂-Emissionen aus der Stromerzeugung reduziert werden“, schreibt das Team im Fachjournal Plants People Planet. „Damit trägt die Agri-Photovoltaik nicht nur dazu bei, die Auswirkungen des Klimawandels in bereits als trocken eingestuften Regionen abzuschwächen“, sagt Andreas Schweiger. „Sie wird vor allem für Regionen von Bedeutung sein, die in Zukunft mit einer zunehmenden Wasserknappheit konfrontiert sein werden, wie zum Beispiel in großen Teilen der Mittelmeerregion.“ Die Technologie kann Schweiger zufolge auch eine Strategie sein, um Wüstenbildung zu bekämpfen.

Pflanzensorte für Erfolg entscheidend

Den Forschenden zufolge hängt der Erfolg dieser vielversprechenden Technologie nicht nur von den klimatischen Bedingungen ab, sondern auch davon, welche Pflanzen unter den Solarpaneelen angebaut werden. Hier gibt es Schweiger zufolge noch Forschungsbedarf, da die Pflanzen unterschiedlich auf die Beschattung reagieren. Dem Experten zufolge würden die meisten der bislang untersuchten Kulturen eine Beschattung von bis zu 15% ohne nennenswerte Ertragseinbußen tolerieren. Beeren, Obst und Fruchtgemüse beispielsweise profitieren sogar davon, während die Erträge bei Futterpflanzen, Blattgemüse, Knollen- und Hackfrüchten und auch vielen Getreide-Arten minimal leiden. Starke Ernteverluste gibt es hingegen bei Mais, Ackerbohnen, Soja und Lupinen.

Die Forschenden hoffen, dass neue Forschungsergebnisse auch dazu beitragen, Agri-Photovoltaiksysteme intelligenter zu machen. So könnten etwa die Stresssignale der Pflanzen in Echtzeit genutzt werden, um die Ausrichtung der Paneele und damit die Beschattung zu steuern.

Weg von fossilen Rohstoffen, hin zu biobasierten Alternativen: Dieses Credo ist in Forschung und Industrie in Folge der Klimakrise inzwischen selbstverständlich geworden. Von Biokraftstoffen über Biokunststoffe bis zu biobasierten Feinchemikalien mehren sich die Alternativen – zumindest theoretisch. Denn nicht immer sind die technisch machbaren Prozesse am Ende auch wirtschaftlich profitabel. Häufige Ursachen dafür sind zu geringe Produktausbeuten oder zu aufwendige Aufreinigungsschritte. Für beide Herausforderungen hat nun das Forschungsprojekt EPI-CES ein verbessertes Verfahren entwickelt.

Vielseitige Kieselalge

EPI-CES steht für die „Effiziente Primärraffination von Mikroorganismen durch die Integration von Zellaufschluss, Extraktion und Separation am Beispiel von Mikroalgen“. Sein Ziel ist es, eine integrierte Downstream-Prozesskette für Mikroalgen-Inhaltsstoffe zu etablieren und diese in einer Laboranlage zu demonstrieren, die aus Zellaufschluss, Extraktion und Separation besteht. Durchgeführt haben das Projekt von Oktober 2018 bis September 2022 das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart und das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung steuerte 1,13 Mio. Euro an Fördermitteln im Rahmen der Technologieinitiative Bioraffinerien bei.

„Wir haben uns für die Kieselalge entschieden, weil sie verschiedene interessante Inhaltsstoffe besitzt und in verschiedenen Bereichen der Bioökonomie einsetzbar ist“, erzählt Projektkoordinatorin Ulrike Schmid-Staiger vom Fraunhofer IGB. Da der Einzeller die relevanten Stoffe nicht ausscheidet, sondern in seinem Zellinneren anreichert, musste zwangsläufig ein Prozess her, der die Zelle aufschließt. Anschließend würde die Suppe aus Zelltrümmern und Wertstoffen fraktioniert werden müssen, um die Wertstoffe aus den Fraktionen extrahieren zu können.

Druckwechsel als energieeffiziente Aufschlussmethode

Die erste Aufgabe im Projekt bestand allerdings darin, ausreichend Algenbiomasse für die weitere Prozessentwicklung zu produzieren. Nachdem diese vorlag, musste das Team die beste Technologie finden, um die Zellen zu knacken. „Es geht darum, Energieaufwand und Produktausbeute optimal zu kombinieren“, erklärt die Projektleiterin. Etabliert ist für den Zellaufschluss die Rührwerkskugelmühle, doch dieses Verfahren ist äußerst energieintensiv. Der Hochdruckhomogenisator überzeugte das Team ebenso wenig: Er entwickelt ebenfalls hohe Temperaturen und benötigt viel Energie zum Gegenkühlen, damit das Produkt nicht leidet.

Die Forschenden favorisierten daher die Druckwechseltechnologie. Dabei werden die Zellen unter Druck gesetzt und so schnell wieder entspannt, dass sie dabei platzen. Weitere Vorteile der Methode: Die Inhaltsstoffe werden dabei nicht beschädigt und eine kontinuierliche Prozessführung ist möglich. „Von den Kosten her war die Methode gut“, resümiert Schmid-Staiger, „aber für einen besseren Zellaufschlussgrad müsste noch etwas mehr Energie rein.“

Shifting away from fossil raw materials and toward biobased alternatives: This credo has become a matter of course in research and industry as a result of the climate crisis. From biofuels to bioplastics and biobased fine chemicals, the alternatives are proliferating - at least in theory. This is because the technically feasible processes are not always economically profitable in the end. Frequent reasons for this are insufficient product yields or overly complex purification steps. The EPI-CES research project has now developed an improved process to meet both challenges.

Versatile diatom

EPI-CES stands for "Efficient primary refining of microorganisms by integrating cell disruption, extraction and separation using microalgae as an example". Its goal is to establish an integrated downstream process chain for microalgae ingredients and demonstrate it in a laboratory plant consisting of cell disruption, extraction and separation. The Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB in Stuttgart and the Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes CBP in Leuna carried out the project from October 2018 to September 2022. The German Federal Ministry of Education and Research contributed 1.13 million euros in funding as part of the Biorefineries Technology Initiative.

"We chose the diatom because it has various interesting ingredients and can be used in different areas of the bioeconomy," says project coordinator Ulrike Schmid-Staiger from Fraunhofer IGB. Since the unicellular organism does not excrete relevant substances but accumulates them in its cell interior, a process was inevitably needed to break down the cell. Subsequently, the cell debris and valuable substances would have to be fractionated in order to extract the valuable substances.

Pressure cycling as an energy-efficient digestion method

The first task in the project was to produce enough algae biomass for further process development. Then the team had to find the best technology to crack the cells. "It's about optimally combining energy input and product yield," explains the project manager. The agitated ball mill is established for cell disruption, but this process is extremely energy-intensive. The team was equally unconvinced by the high-pressure homogenizer: It develops high temperatures and requires a lot of energy for countercooling so that the product does not suffer.

The researchers therefore favored the pressure cycling technology. In this process, the cells are pressurized and relaxed again so quickly that they burst in the process. Other advantages of the method: the ingredients are not damaged and continuous process control is possible. "In terms of cost, the method was good," Schmid-Staiger sums up, "but for a better degree of cell disruption, a little more energy would be required."

Mit der Nationalen Bioökonomiestrategie (NBÖS) hat die Bundesregierung im Jahr 2020 die Leitlinien und Ziele ihrer Bioökonomie-Politik festgeschrieben und diese noch stärker an dem übergeordneten Ziel der nachhaltigen und klimaneutralen Entwicklng ausgerichtet. Die Strategie setzt den Rahmen für eine nachhaltige Erschließung und Nutzung biologischer Ressourcen und für umwelt- und naturschonende Produktionsverfahren in allen Wirtschaftsbereichen.

Seit 2009 lässt sich die Bundesregierung zu Fragen der Bioökonomie von einem Fachgremium beraten, dem Bioökonomierat. Das vom Bundesforschungsministerium und vom Bundeslandwirtschaftsministerium berufende Gremium befindet sich seit Ende 2020 in seiner dritten Arbeitsperiode und ist mit Fachleuten aus diversen Disziplinen in Wissenschat und Wirtschaft besetzt. Die Hauptaufgabe des aktuellen Bioökonomierats ist es, die Umsetzung der Nationalen Bioökonomiestrategie zu begleiten und zur ihrer Weiterentwicklung Handlungsempfehlungen für künftige Förderschwerpunkte in Forschung und Innovation zu erarbeiten.

Insgesamt 57 Handlungsempfehlungen

Unter dem Titel "Bioökonomie nachhaltig umsetzen" hat der Bioökonomierat am 24. Mai seine Handlungsempfehlungen zur Umsetzung der Nationalen Bioökonomiestrategie den Staatssekretärinnen Judith Pirscher (BMBF) und Silvia Bender (BMEL) überreicht. Die nun veröffentlichten Vorschläge für vier Handlungsfelder enthalten insgesamt 57 Handlungsempfehlungen zu acht konkreten Themen. Mehr als 150 Expertinnen und Experten der Bioökonomie hatten in den vergangenen Monaten in Workshops und Dialogformaten mit den Ratsmitgliedern darüber diskutiert, wie die Transformation gelingen kann und welche Ansätze in den jeweiligen Teilbereichen der Bioökonomie erforderlich sind.

„Die Umsetzung der Bioökonomie erfordert eine enge Abstimmung von Ordnungs- und Prozesspolitik, Land- und Flächennutzungsstrategien, Naturschutz, Kreislaufprozessen und Wertschöpfungsnetzwerken unter Berücksichtigung der gesamtgesellschaftlichen Belange“, heißt es in dem aktuellen Papier. Als Orientierungspunkte der Arbeit des Rats dienten die gesetzlich verankerten Zielvorgaben in den Bereichen Klimaschutz, Biodiversität, Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft sowie die multilateralen Abkommen, die Deutschland unterzeichnet hat. Dazu hatte der Bioökonomierat Anfang 2022 ein erstes Arbeitspapier veröffentlicht.

Vier Handlungsfelder identifiziert

Der Bioökonomierat benennt in seinen Empfehlungen vier Handlungsfelder, die für die Umsetzung der Nationalen Bioökonomiestrategie relevant sind:

nachhaltige Land- und Flächennutzung, etwa durch Reduktion der Flächenversiegelung, Transformation der Ernährungsstile, Vorbeugung von Landdegradation und Diversifizierung der Landnutzung
Maßnahmen und Innovationen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen, etwa durch technologische Innovationen aber vor allem durch die Schaffung von Anreizen für die Änderung von Konsumverhalten insbesondere die Reduzierung tierischer Produkte
Rohstoffwende durch den Ersatz fossilen Rohstoffe durch biogene Materialien und gleichzeitiger Ressourceneinsparung durch Kreislaufführung von Stoffen aller Art und syntheseorientierte biogene CO₂-Nutzung sowie
stabile Rahmenbedingungen für Biokonomie-Innovationen, etwa durch die Schaffung von Spielräumen für Re-Investitionen und Risikobewertung unternehmerischer Innovationen sowie einen fairen Marktzugang

Ausgehend von diesen Handlungsfeldern hat der Rat erste konkrete Themen identifiziert, die eine besondere Bedeutung und Hebelwirkung für die Umsetzung der Bioökonomiestrategie haben. Das Team von bioökonomie.de hat die 57 Handlungsempfehlungen nachfolgend für einen kurzen Überblick nur mit wenigen Stichworten skizziert – für sämtliche Details und Ausführungen verweisen wir auf die Kurz- oder Langfassung des Bioökonomierat-Papiers.

Als sich vergangene Woche, am 26. Mai 2023, erstmals der Vorhang für das Jugendtheaterstück „Funken“ am Staatstheater Braunschweig hob, feierte nicht nur das Stück Premiere, sondern auch das Bühnenbild. Den Zuschauern bot sich die Kulisse einer Berglandschaft, deren Oberfläche aus Pilzmyzel gefertigt wurde. Diese ökologische und recyclingfähige Theaterdekoration hatten Forschende am Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) im Auftrag des Staatstheaters gemeinsam mit der Protohaus gGmbH gefertigt.

Myzel wächst auf Elefantengrasfasern

Das Team hatte dafür ein Substrat aus Elefantengrasfasern mit Myzel angesetzt und durchwachsen lassen. Die strukturgebenden Elemente im Berginneren bestehen aus Holz und wurden vom Staatstheater angefertigt. Im Technikum des Fraunhofer WKI wurde dann mithilfe dieses Holzrahmens das Bühnenbild in die gewünschte hügelige Form gebracht und verklebt. Die mit Pilzmyzel gefüllten Rahmen haben die Forschenden dann in einer Klimakammer unter hoher Luftfeuchtigkeit behandelt, so dass eine glatte Oberfläche entstand. Abschließend wurde das Myzel durch Trocknung inaktiviert und damit am weiteren Wachstum gehindert.

Publikum vom Potenzial der Pilze überzeugen

„Durch die Verwendung von organischen Substraten wie Fasern aus Elefantengras können wir Reststoffe verwenden, um einen 100% biobasierten, abbaubaren, nachwachsenden und energiearmen Baustoff herzustellen“, erläutert Steffen Sydow vom Fraunhofer WKI. „Mit verschiedenen Verfahren können die gewünschten Eigenschaften und Leistungsmerkmale des Baustoffs wie Textur, Festigkeit, Elastizität und Faserorientierung gesteuert und gezielt erzeugt werden.“ Für die Forschenden bot sich mit der Jugendtheaterinszenierung vor allem die Chance, einem jungen Publikum zu zeigen, welche Potenziale im Bauen mit Pilzmyzel stecken.

Pilze können fast alle organische Stoffe zersetzen. Dabei bilden sie wiederum ein dreidimensionales Netzwerk – das Myzel –, aus dem sich eine selbsttragende Struktur ergibt. Diese Talente machen Pilze zu einem nachhaltigen Baustoff der Zukunft, der biobasiert und recycelbar ist. Als Baumaterial sind sie zudem wärmedämmend, isolierend, feuchtigkeitsregulierend und darüber hinaus brandbeständig. Aus dem leichten und stabilen Bio-Verbundwerkstoff können beispielsweise auch Dämmplatten oder MDF-ähnliche Platten für den Innenausbau hergestellt werden.

Lampenschirme aus Pilzmyzel als Bühnenbeleuchtung

Neben der Berglandschaft mit Höhleneingang haben die Fraunhofer-Forschenden auch Lampenschirme für die Leuchten auf der Bühne hergestellt. „Mit den Lampenschirmen konnten wir die Kompetenz des Fraunhofer WKI noch auf eine weitere Weise unter Beweis stellen: Die pilzartig geformten Schirme bestehen aus teilweise heißgepressten Myzelmaterialien“, so Sydow. Er ist überzeugt, dass es zahlreiche weitere Einsatzmöglichkeiten für heißgepresste Myzelmaterialien gibt.

Das Theaterstück „Funken“ wurde gefördert im "Fonds Zero– Klimaneutrale Kunst-Kulturprojekte" der Kulturstiftung des Bundes.

Veganer Lederersatz kommt ohne tierische Produkte wie Tierhäute oder Leime aus und leistet damit einen Beitrag zum Tierschutz. Kunstleder ist die herkömmliche Lederalternative, doch sie wird auf Erdölbasis hergestellt, was mit ökologischen Problemen einhergeht. Die Textilindustrie forscht deshalb an nachhaltigen biologischen Alternativen. Dabei kommen bereits Pilze und pflanzliche Rohstoffe zur Verwendung. Zu den geeigneten Pflanzen gehören beispielsweise Kaktus und Hanf sowie Früchte wie Mango, Apfel, Gurke oder Banane.

Aus Laub wird Leder

Eine weitere pflanzliche Lederalternative wächst im Überfluss auf Bäumen. Die Blätter des asiatischen Teakbaumes zeichnen sich durch eine hohe Belastbarkeit und Langlebigkeit aus und werden von verschiedenen Herstellern zu Modeaccessoires verarbeitet. Sogenannte „Blattleder“ bestechen aufgrund der natürlichen Blattstruktur durch eine einzigartige Optik, werden umweltschonend produziert und sind wasserabweisend. Für die Herstellung werden abgefallene Blätter verwendet. Die Bäume im Regenwald kommen dabei nicht zu Schaden. Im Gegenteil – einige Hersteller arbeiten mit Dorfbewohnern in der Region zusammen, die für das Sammeln der Blätter mehr Geld verdienen als mit dem Fällen der Bäume und anschließender Landwirtschaft.

Weitere Innovationen sollen zukünftig das Spektrum der verwendeten Materialen ausweiten. So arbeiten Hersteller an veganem Lederersatz aus Maulbeerbaumrinde, die mit verschiedenen Produkt- „Abfällen“ aus der Region wie Kaffee oder Knoblauch gemischt wird.

Marktreife

Die Label BELEAF und LEAF FAMILY nutzen Teakblätter für die Herstellung von Modeaccessoires wie Geldbörsen, Hand- und Kosmetiktaschen sowie Notizbüchern, welche in Onlineshops erhältlich sind.

Vegan leather substitutes do not rely on animal products such as animal skins or glues and thus contribute to animal welfare. Artificial leather – which is produced on the basis of petroleum – is a common vegan leather alternative. But the textile industry is also researching sustainable biological alternatives. Mushrooms and plant-based raw materials are already being used. Suitable plants for the production of leather alternatives include cactus and hemp and fruits such as mango, apple, cucumber and banana.

Leaves turn into leather

Another plant-based leather alternative grows in abundance on trees. The leaves of the Asian teak tree are characterized by high resilience and durability and are processed by various manufacturers into fashion accessories. So-called "leaf leather" impresses with a unique look due to the natural leaf structure, is produced in an environmentally friendly way and is water-repellent. Only fallen leaves are used for the production and the trees in the rainforest are not harmed in the process. On the contrary - some manufacturers work with villagers in the region who earn more money for collecting the leaves than for farming of the land that becomes available after cutting the trees down.

Further innovation is expected to expand the range of materials used in the future. For example, manufacturers are working on vegan leather substitutes made from mulberry bark mixed with various product "waste" from the region, such as coffee or garlic.

Market readiness

The labels "Beleaf" and "LEAF FAMILY" use teak leaves to make fashion accessories such as wallets, hand and cosmetic bags, as well as notebooks, which are available in online stores.

Ohne Wurzeln könnten die meisten Pflanzen nicht existieren: Sie verankern die Pflanze nicht nur sicher im Boden, sondern versorgen sie mit Wasser und Nährstoffen. Das Wurzelwachstum in seiner Form und Größe beeinflussen zu können, würde der Pflanzenzüchtung daher ermöglichen, robustere und ertragsstärkere Nutzpflanzen zu erzeugen. Ein erster Schritt auf diesem Weg könnte eine Studie eines internationalen Forschungsteams sein, das nun die molekularen Abläufe beim Wurzelwachstum der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) weiter aufgeklärt hat. Aus Deutschland waren das Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam und das Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg beteiligt.

Zucker muss vom Spross in die Wurzel wandern

Für ihr Wurzelwachstum benötigen Pflanzen Zucker in Form von Fruktose und Glukose. Diese entstehen infolge der Photosynthese in den Blättern, müssen also durch die gesamte Pflanze transportiert werden. „Bekannt ist zwar, dass für die Ausbildung von Seitenwurzeln neben pflanzlichen Hormonen auch Zucker aus dem Pflanzenspross in die Wurzel umverteilt wird; wie die Pflanze aber überhaupt erkennt, dass Zuckerressourcen für die Ausbildung von seitlichen Wurzeln zur Verfügung stehen, war bislang jedoch unbekannt“, erläutert Michael Stitz von der Universität Heidelberg.

Zunächst konnten die Forschenden nachweisen, dass die Pflanze aus der äußeren Zellschicht des zentralen Wurzelzylinders – dem Perizykel – Glukose abbauen können muss, um Seitenwurzeln zu bilden. Die Kontrolle über diesen Prozess übt das Protein TOR (Target of Rapamycin) aus. Dessen Aktivität hängt wiederum vom Pflanzenhormon Auxin und bestimmten Nährstoffen wie Zucker ab.

Protein stoppt das Wurzelwachstum, wenn Zucker fehlt

In seiner Studie stellte das Forschungsteam fest, dass TOR im Perizykel nur dann aktiv ist, wenn dort Zucker verfügbar ist. „TOR nimmt eine Art Pförtnerrolle ein: Wenn die Pflanze über das Hormon Auxin das für die Wurzelbildung verantwortliche genetische Wachstumsprogramm aktiviert, überprüft TOR, ob auch genügend Zuckerressourcen für diesen Prozess zur Verfügung stehen“, erklärt Forschungsleiter Alexis Maizel von der Universität Heidelberg. Erst dann teilen sich sogenannte Gründerzellen, um Seitenwurzeln auszubilden. Fehlt Zucker, blockiert TOR die Aktivität bestimmter Auxin-abhängiger Gene und die Pflanze bildet keine Seitenwurzeln aus.

Über ihre DFG-geförderte Forschung berichten die Fachleute im „The EMBO Journal“. Darin schildern sie auch, dass das Protein TOR ebenfalls reguliert, ob die Ackerschmalwand sogenannte Adventivwurzeln ausbildet. Darunter versteht man neu gebildete Wurzeln an Pflanzenteilen, die zuvor noch keine Wurzeln hatten – beispielsweise wenn eine Pflanze durch Stecklinge vermehrt wurde.

Without roots, plants could not exist: Not only do they anchor the plant in the soil, they also supply it with water and nutrients. Influencing the shape and size of root growth would therefore enable plant breeding to produce more robust and higher-yielding crops. A first step on this path could be a study by an international team of researchers who have now further elucidated the molecular processes involved in root growth of the model plant Arabidopsis thaliana. The Max Planck Institute for Molecular Plant Physiology in Potsdam and the Centre for Organismal Studies at the University of Heidelberg were involved from Germany.

Sugar must move from the shoot to the root

For their root growth, plants need sugars in the form of fructose and glucose. These are formed in the leaves by photosynthesis and must therefore be transported through the plant. "It is known that for the formation of lateral roots, sugars are redistributed from the plant shoot into the root in addition to plant hormones; however, how the plant even recognizes that sugar resources are available for the formation of lateral roots was previously unknown," explains Michael Stitz from the University of Heidelberg.

The researchers were able to demonstrate that the plant must be able to break down glucose from the outer cell layer of the central root cylinder - the pericycle - in order to form lateral roots. The protein TOR (Target of Rapamycin) exerts control over this process. Its activity in turn depends on the plant hormone auxin and certain nutrients such as sugar.

Protein stops root growth when there is no sugar

In their study, the research team found that TOR is active in the pericycle only when sugar is available. "TOR takes on a gatekeeper role: When the plant activates the genetic growth program responsible for root formation via the hormone auxin, TOR checks whether sufficient sugar resources are also available for this process," explains research leader Alexis Maizel from Heidelberg University. Only then do so-called founder cells divide to form lateral roots. If there is no sugar, TOR blocks the activity of certain auxin-dependent genes and the plant does not form lateral roots.

The experts report on their DFG-funded research in The EMBO Journal. They also report that the TOR protein regulates whether Arabidopsis forms adventitious roots. These are newly formed roots on plant parts that previously had no roots - for example, when a plant is propagated by cuttings.

Bioethanol ist nicht nur ein hochwertiger und nachhaltiger Kraftstoff, der seit vielen Jahren fünf bis zehn Prozent des Kraftstoffs E10 ausmacht. Auch als Ausgangsstoff zur Herstellung biobasierter Chemikalien ist das aus Biomasse hergestellte Molekül bestens geeignet. Mit dem neuen Geschäftsbereich „Biobased Chemicals“ will CropEnergies daher gezielt neue Märkte abseits des Mobilitätssektors erschließen. Dafür soll am Standort der Südzucker-Tochter, im Chemie- und Industriepark Zeitz, Elsteraue, nun die erste Produktionsanlage zur Herstellung biobasierter Chemikalien entstehen. Die Investitionskosten liegen bei 130 Mio. Euro.

Ethylacetat aus Bioethanol

In der Anlage soll erneuerbares Ethylacetat aus nachhaltigem Ethanol hergestellt werden. Ethylacetat, auch bekannt als Essigester, ist ein Lösemittel, das vielfältig eingesetzt wird – etwa zur Herstellung von flexiblen Verpackungen und Beschichtungen, Farben und Klebstoffen sowie in der Lebensmittel-, Getränke-, Kosmetik- und Pharmaindustrie. Bisher wird die Chemikalie überwiegend aus fossilen Rohstoffen hergestellt.

„Ich freue mich sehr, dass nun die nächste Phase des Baus unserer neuen Produktionsanlage beginnt und wir unsere Ankündigung umsetzen, die wir mit unserer Strategie für die Transformation von CropEnergies zu einem Anbieter von innovativen, nachhaltigen Produkten aus Biomasse gegeben hatten“, so Stephan Meeder, CEO der CropEnergies AG.

Bessere Versorgungssicherheit und Klimabilanz durch heimische Produktion

Nach Angaben des Unternehmens soll die neue Produktionsanlage die erste ihrer Art in Europa sein. Bis zu 50.000 Tonnen erneuerbares Ethylacetat sollen künftig jährlich aus nachhaltigem Ethanol und unter Verwendung erneuerbarer Energieträger hergestellt werden. Mit der Produktion von nachhaltigem Essigester in Deutschland würde sich nicht nur die Klimabilanz der daraus hergestellten Produkte verbessern. Dank der „heimischen Produktion“ werde sich auch die Versorgungssicherheit der Kunden in Europa erhöhen, heißt es.

Produktionsstart für Sommer 2025 geplant

Ende vergangenen Jahres hatte der Aufsichtsrat von CropEnergies grünes Licht für den Bau der Produktionsanlage gegeben. Baubeginn soll Anfang 2024 sein. Spätestens im Sommer 2025 soll die Anlage in Betrieb gehen.

Bioethanol is not only a high-quality and sustainable fuel that has accounted for five to ten percent of E10 fuel for many years. The biomass-derived molecule is also ideally suited as a feedstock for the production of biobased chemicals. With its new "Biobased Chemicals" business unit, CropEnergies therefore aims to specifically tap into new markets outside the mobility sector. To this end, the first production plant for biobased chemicals is now to be built at the Südzucker subsidiary's site in the Elsteraue Chemical and Industrial Park in Zeitz. The investment costs amount to 130 million euros.

Ethyl acetate from bioethanol

The plant will produce renewable ethyl acetate from sustainable ethanol. Ethyl acetate, also known as acetic ester, is a solvent that has many uses - for example, in the production of flexible packaging and coatings, paints and adhesives, and in the food, beverage, cosmetics and pharmaceutical industries. To date, the chemical has been produced predominantly from fossil raw materials.

"I am pleased that the next phase of construction of our new production facility has now begun and that our announcement to make CropEnergies a supplier of innovative, sustainable products from biomass is being put into practice," said Stephan Meeder, CEO of CropEnergies AG.

Better security of supply and climate footprint

According to the company, the new production plant will be the first of its kind in Europe. In the future, up to 50,000 metric tons of renewable ethyl acetate are to be produced annually from sustainable ethanol and using renewable energy sources. The production of sustainable acetic ester in Germany would not only improve the climate footprint of the products made from it. Thanks to "domestic production," the security of supply for customers in Europe would also increase.

Start of production planned for summer 2025

By the end of last year, the supervisory board of CropEnergies had given the green light for the construction of the production plant. Construction is scheduled to start at the beginning of 2024. The plant is scheduled to go on stream in summer 2025 at the latest.