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Ob Lebensmittelbehälter, To-go-Verpackungen oder Geschenkpapier: Produkte aus Papier werden in der Regel beschichtet, damit das Papier länger haltbar ist, Lebensmittel vor Feuchtigkeit schützt oder einfach dekorativer ist. In der Regel bestehen diese Papierbeschichtungen jedoch aus erdölbasierten Kunststoffen, die nicht nur schwer zu recyceln, sondern auch unter industriellen Kompostierungsbedingungen nicht biologisch abbaubar sind. Das Bioökonomie-Start-up traceless materials hat ein Biomaterial entwickelt, das diese ökologischen Hürden nimmt und nun in der gesamten Papierindustrie im großen Maßstab zum Einsatz kommen soll.

Mit diesem Ziel hat das 2020 gegründete Hamburger Jungunternehmen im Juni eine strategische Partnerschaft mit der Mondi-Gruppe, einem weltweit führenden Verpackungs- und Papier-Hersteller, vereinbart. Die Partnerschaft mit Mondi stellt traceless zufolge einen „entscheidenden Schritt auf der Mission dar, die globale Plastikverschmutzung deutlich zu reduzieren“.

Biomaterial von traceless als Papierbeschichtungsalternative

„Unsere Zusammenarbeit mit Mondi ist mehr als nur eine Partnerschaft; es ist eine leistungsstarke Kombination aus Innovation und Größe“, so Anne Lamp, CEO und Mitbegründerin von traceless materials. „Gemeinsam sind wir bereit, die Papierbeschichtungsbranche zu verändern, indem wir unsere Beschichtungsalternative traceless in einem Umfang implementieren, den nur ein Unternehmen wie Mondi erreichen kann. Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigen Zukunft, in der unser Material zum Standard in Alltagsprodukten wird.“

Bei dem von traceless entwickelten Biomaterial handelt es sich um ein kunststofffreies Granulat aus pflanzlichen Reststoffen. Es kann, wie herkömmlicher Kunststoff verarbeitet und eingesetzt werden kann, ist aber komplett biologisch abbaubar und kompostierbar. Durch die Einführung einer Alternative zu herkömmlichen Kunststoffbeschichtungen mit dem traceless-Material soll die neue Partnerschaft zwischen dem Start-up und Mondi die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und die Menge an unnötigem Kunststoffabfall reduzieren.

Beitrag zur Kreislaufwirtschaft

Mit Mondi, einem börsennotierten Verpackungs- und Papierunternehmen mit Hauptsitzen in Österreich und dem Vereinigten Königreich, konnte das Bioökonomie-Start-up einen Partner gewinnen, der für seine nachhaltigen Geschäftspraktiken bekannt sei. „Diese Partnerschaft passt perfekt zu Mondis Engagement, Verpackungen und Papier von Grund auf nachhaltig zu gestalten“, bestätigte Marko Schuster, COO Functional Paper and Films bei Mondi. „Die Zusammenarbeit mit traceless ermöglicht es uns, unseren Kunden innovative, natürliche Lösungen vorzustellen und so unseren Ansatz für verantwortungsvolle Produktion und Konsum weiter zu verbessern. Gemeinsam gehen wir den nächsten Schritt bei der Entwicklung von Lösungen, die zu einer Kreislaufwirtschaft beitragen.“

Das Echte Johanniskraut wird seit Jahrhunderten zur Wundheilung, aber auch als Antidepressivum genutzt. Doch die Inhaltsstoffe der Heilpflanze wirken nicht nur antibakteriell und stimmungsaufhellend, sondern womöglich auch gegen Krebs. Synthese und Isolierung der kostbaren medizinischen Wirkstoffe aus der Pflanze sind jedoch schwierig. Forschende der Technischen Universität Braunschweig wollen daher eine alternative Quelle zur Gewinnung der heilenden Inhaltsstoffe entwickeln und setzen dabei auf die Hilfe von Mikroorganismen als Zellfabriken. Ihrem Vorhaben, die Biosynthese aus Johanniskräutern in Mikroorganismen zu übertragen, sind die Braunschweiger nun einen Schritt näher gekommen.

Im Fokus der Untersuchung stand der Wirkstoff Hyperforin, der bei leichten und mittelschweren Depressionen eingesetzt wird. Über 1.000 ähnliche Verbindungen wurden inzwischen in Johanniskräutern nachgewiesen.

Zwei neuartige Enzyme identifiziert

Gemeinsam mit Forschenden vom Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena und dem Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Tianjin konnten die Braunschweiger zwei neuartige Enzyme identifizieren, die an der Biosynthese beteiligt sind. Wie das Team in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ schreibt, bilden diese beiden Enzyme alternative Molekülvarianten. Diese würden „die Vorstufe um einen Rest aus fünf Kohlenstoffatomen“ vergrößern und „zudem zwei positionsverschiedene Ringüberbrückungen“ bilden. „Daraus resultieren die beiden alternativen, verbrückten Molekülvarianten, die noch mit Seitenketten dekoriert sind“, heißt es.

Biochemische Reaktion mittels Computermodell geklärt

Fündig wurden die Forschenden in einem in China verbreiteten Johanniskraut (Hypericum sampsonii), das besonders reich an komplexen Inhaltsstoffen ist und diese bifunktionalen Enzyme beinhaltet. Mithilfe von Computersimulationen wurden für beide Enzyme schließlich Modelle erstellt, um ihre biochemischen Reaktionen zu klären. Diese Reaktionen seien wichtig bei der Biosynthese von komplexen organischen Verbindungen und inspirierend für die Naturstoffchemie sowie die biotechnologische Herstellung von bioaktiven Molekülen, schreiben die Forschenden.

Chancen für mikrobielle Produktion von Arzneistoffen verbessert

Anhand der Computermodelle konnten wesentliche Aminosäuren identifiziert werden, die zwischen den Enzymen ausgetauscht werden und für die Stabilisierung der Bindung beider Enzyme verantwortlich sind. „Wahrscheinlich sind die verbrückten Produkte der hier untersuchten Enzyme die Vorstufen für noch komplexere, käfigartige Verbindungen, die ebenfalls in Johanniskräutern vorkommen und von pharmazeutischem Interesse sind“, schreiben die Forschenden. Das Team ist überzeugt, dass die neuen Erkenntnisse die Suche nach nachgeschalteten Enzymen, die noch komplexere Verbindungen aufbauen, erleichtern wird, und die Chancen steigen, die kostbaren Inhaltsstoffe der Johanniskräuter mithilfe mikrobieller Produktionsplattformen für die präklinische Entwicklung verfügbar zu machen.

Wie kann die Landwirtschaft mithilfe einer intelligenten Digitalisierung nachhaltiger werden, ohne Verluste bei den Erträgen zu erleiden? Mit dieser Frage beschäftigen sich Forschende der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn im Rahmen des Exzellenzclusters PhenoRob seit einigen Jahren. Mit der Entwicklung einer Software, die das zukünftige Wachstum von angebauten Ackerpflanzen simulieren kann, zeigt das Team einmal mehr, welches Potenzial in der Digitalisierung steckt.

Algorithmus mit Drohnenfotos aus Feldexperimenten gefüttert

Für die Erstellung der Software wurde ein lernfähiger Algorithmus mit Drohnenfotos aus Feldexperimenten gefüttert. Sie enthielten Daten von Pflanzen, die unter realen Feldbedingungen angebaut wurden, darunter Blumenkohl, aber auch Pflanzenmischungen von Ackerbohne und Sommerweizen, wie das Team in der Fachzeitschrift „Plant Methods” berichtet.

„Wir haben dazu im Laufe einer Wachstumsperiode Tausende von Aufnahmen gemacht. Auf diese Weise haben wir beispielsweise die Entwicklung von Blumenkohl-Kulturen unter bestimmten Bedingungen dokumentiert“, erklärt Nachwuchswissenschaftler Lukas Drees vom Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn und Mitarbeiter im Exzellenzcluster PhenoRob.

Zukünftiges Pflanzenwachstum anhand eines Fotos modelliert

Anhand einzelner Fotos von verschiedenen Wachstumsstadien der Pflanzen wurde das Programm trainiert. Der Studie zufolge konnte die KI „auf Basis einer einzigen Luftaufnahme von einem frühen Wachstumsstadium Bilder generieren, die die künftige Entwicklung der Kultur in ein neues, künstlich erschaffenes Bild umsetzten“.

„Zusätzlich haben wir eine zweite KI-Software genutzt, die aus Pflanzenfotos verschiedene Parameter abschätzen kann – beispielsweise den Ernteertrag“, sagt Drees. „Das funktioniert auch mit den generierten Bildern. So ist es möglich, schon sehr früh in der Wachstumsperiode die spätere Größe der Blumenkohlköpfe ziemlich genau abzuschätzen.“

Misch-Anbau im Fokus

Ein Fokus der Untersuchung war der Mischanbau von Pflanzen. Hier konzentrierte sich das Team auf den Anbau von Ackerbohne und Sommerweizen auf einem Feld. Der Grund: Aufgrund der unterschiedlichen Ansprüche stehen die Pflanzen weniger in Konkurrenz zueinander – vor allem, wenn es um Nährstoffe geht. Zudem können Hülsenfrüchte bekanntermaßen Stickstoff aus der Luft binden und als natürlicher Dünger dienen. „Außerdem sind Mischungen unempfindlicher gegen Schädlingsbefall und andere Umwelteinflüsse“, erläutert Drees. „Allerdings hängt es sehr stark von den kombinierten Arten und ihrem Mischungsverhältnis ab, wie gut das Ganze funktioniert.“

Auch hierbei könnte die KI den Forschenden zufolge hilfreich sein. Auf Basis von Daten zu Mischungsverhältnissen könnten so Empfehlungen abgeleitet werden, welche Pflanzen in welchem Verhältnis besonders gut harmonieren.

Computerprogram als Empfehlungshilfe

Perspektivisch soll die KI-basierte Software der Bonner eine Entscheidungshilfe für Landwirtinnen und Landwirte sein. Das Computerprogramm soll dann beispielsweise abschätzen können, wie sich der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln oder Dünger auf den Ernteertrag auswirken wird. Noch sei die Treffsicherheit der KI-basierten Vorhersage nur gut, wenn die Kulturbedingungen denen ähneln, die bei der Aufnahme der Trainingsfotos geherrscht haben, schreiben die Forschenden. Zukünftig soll die Software aber auch Wetterveränderungen wie Kälteeinbruch oder Dauerregen berücksichtigen, um genaue Wachstumsprognosen erstellen zu können.

Die aktuelle Studie wurde gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich durchgeführt.
Bonner Forschende vom Exzellenzcluster PhenoRob hatten erst im Frühjahr dieses Jahres ein Positionspapier mit Fragen veröffentlicht, die im Hinblick auf eine intelligente Digitalisierung in der Landwirtschaft künftig vorrangig behandelt werden müssen. Das Großprojekt an der Universität Bonn wird im Rahmen der „Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder“ von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), dem Wissenschaftsrat und der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz (GWK) seit Januar 2019 für sieben Jahre jeweils mit jährlich bis zu 10 Mio. Euro gefördert. Ziel ist es, die intelligente Digitalisierung der Landwirtschaft voranzutreiben, um den Ackerbau umweltschonender zu machen, ohne dass darunter die Ernteerträge leiden müssen.

How can agriculture become more sustainable with the help of intelligent digitalisation without sacrificing yields? Researchers at the Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn have been working on this question for several years as part of the PhenoRob Cluster of Excellence. With the development of software that can simulate the future growth of cultivated crops, the team is once again demonstrating the potential of digitalisation.

Algorithm supplied with drone photos from field experiments

To create the software, an adaptive algorithm was programmed with drone photos from field experiments. They contained data from plants grown under real field conditions, including cauliflower, but also plant mixtures of field beans and spring wheat, as the team reports in the scientific journal "Plant Methods".

"We took thousands of images over the course of a growing season. In this way, we documented the development of cauliflower crops under certain conditions, for example," explains junior scientist Lukas Drees from the Institute of Geodesy and Geoinformation at the University of Bonn and a member of the PhenoRob Cluster of Excellence.

Future plant growth modelled using a photo

The programme was trained using individual photos of different growth stages of the plants. According to the study, the AI "was able to generate images based on a single aerial photograph of an early growth stage, which translated the future development of the crop into a new, artificially created image".

"We also used a second AI software that can estimate various parameters from plant photos – such as the crop yield," says Drees. "This also works with the generated images. This allows us to estimate the future size of the cauliflower heads fairly accurately very early on in the growing season."

Focus on mixed cultivation

One focus of the study was the mixed cultivation of plants. Here, the team concentrated on the cultivation of field beans and spring wheat in one field. The reason: due to their different requirements, the plants are less in competition with each other – especially when it comes to nutrients. In addition, legumes are known to be able to bind nitrogen from the air and act as a natural fertiliser. "Mixtures are also less susceptible to pest infestation and other environmental influences," explains Drees. "However, how well the whole thing works depends very much on the combined species and their mixing ratio."

According to the researchers, AI could also be helpful here. Based on data on mixing ratios, recommendations could be derived as to which plants harmonise particularly well in which ratio.

Computer programme as a recommendation tool

In the future, the Bonn researchers' AI-based software will be a decision-making aid for farmers. The computer programme should then be able to estimate, for example, how the use of pesticides or fertilisers will affect the crop yield. The accuracy of the AI-based prediction is still only good if the growing conditions are similar to those that prevailed when the training photos were taken, the researchers write. In the future, however, the software should also take into account weather changes such as cold spells or continuous rainfall in order to make accurate growth forecasts.

The current study was carried out jointly with the Jülich Research Centre.
Bonn researchers from the PhenoRob Cluster of Excellence published a position paper in the spring of this year with questions that need to be addressed as a priority in the future with regard to intelligent digitalisation in agriculture. The large-scale project at the University of Bonn has been funded by the German Research Foundation (DFG), the German Council of Science and Humanities and the Joint Science Conference (GWK) for seven years with up to 10 million euros per year since January 2019 as part of the "Excellence Strategy of the Federal Government and the Federal States". The aim is to drive forward the intelligent digitalisation of agriculture in order to make farming more environmentally friendly without compromising crop yields.

Nachhaltige, effiziente und resiliente Produktionssysteme in der Landwirtschaft sind von grundlegender Bedeutung auf dem Weg zu einer funktionierenden nachhaltigen Bioökonomie. Die im September 2022 gestartete und von der Europäischen Kommission geförderte Coordination and Support Action (CSA) „Green ERA-Hub“ repräsentiert 15 ehemalige und noch aktive EU-Initiativen aus den Bereichen Landwirtschaft, Lebensmittelproduktion und Biotechnologie. Sie widmet sich der Umsetzung einer nachhaltigen Bioökonomie auf der Basis nachwachsender Rohstoffe und zielt auf die Steigerung von Produktivität und Qualität von Lebensmitteln, Futtermitteln, Brennstoffen und Fasern ab.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beteiligt sich zusammen mit dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) an der CSA Green ERA-Hub, um die in der Bioökonomiestrategie der EU und der Nationalen Bioökonomiestrategie (NBÖS) verankerten Ziele zur Ernährungssicherung und zur Gestaltung einer nachhaltigen Agrarproduktion zu erreichen.

Widerstandsfähigkeit und Gesundheit von Nutzpflanzen verbessern

Im Rahmen der neuen „Green ERA-Hub“- Ausschreibung will das BMBF europäische und internationale Verbundvorhaben im Bereich Forschung und Entwicklung fördern. Im Fokus der zweiten Förderrunde stehen Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsvorhaben (FuEuI-Vorhaben) zum Schwerpunktthema „Verbesserung der Widerstandsfähigkeit und Gesundheit von Nutzpflanzen“ des Green ERA-Hub.

Molekularbiologische Züchtungsmethoden im Fokus

Vom BMBF gefördert werden vor allem Forschungsansätze, deren Ergebnisse große Relevanz für die Anbausysteme der gemäßigten Klimazone haben. Dazu zählen beispielsweise Getreide oder andere Feldfrüchte wie Brassicaceen und Leguminosen, aber auch Wechselgrünland, mehrjährige Kulturen oder innovativer Mischanbau.

Im Fokus der Förderung stehen Projekte, die auf die Entwicklung innovativer Züchtungsmethoden abzielen – insbesondere molekularbiologische Methoden für zukunftsfähige Pflanzensorten und/oder innovative nachhaltige Anbaumethoden und Bewirtschaftungspraktiken. Die Vorhaben sollten die Entwicklung einer klimaintelligenten Landwirtschaft unterstützen sowie Stressresistenz und die Pflanzengesundheit zur Erreichung einer wirtschaftlichen Nachhaltigkeit verbessern.

Mindestens eines der nachfolgenden Ziele sollte erreicht werden:

Widerstandsfähigkeit: Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Produktionssysteme gegen abiotischen und biotischen Stress durch neuartige Ansätze, die innovative genetische Ansätze mit Managementpraktiken im gesamten Anbausystem kombinieren.
Reduzierter Ressourceneinsatz: Verbesserung der Nährstoffnutzungseffizienz und der Pflanzengesundheit bei gleichzeitiger Minimierung des Einsatzes von Düngemitteln und chemischen Pflanzenschutzmitteln.
Wassernutzungseffizienz: Verbesserung der Wassernutzungseffizienz mit dem Ziel gesteigerter Hitze-, Dürre- und Salztoleranz.
Agrobiodiversität und Bodengesundheit: Erhalt und Verbesserung von Bodenfunktion und -gesundheit durch Steigerung der Wurzel- und Bodenmikrobiomvielfalt sowie Optimierung von Wechselwirkungen zwischen Pflanzenwurzeln, Boden und Mikroorganismen.

Sustainable, efficient and resilient production systems in agriculture are of fundamental importance on the way to a functioning sustainable bioeconomy. The Coordination and Support Action (CSA) "Green ERA-Hub", launched in September 2022 and funded by the European Commission, represents 15 former and still active EU initiatives from the fields of agriculture, food production and biotechnology. It is dedicated to the implementation of a sustainable bioeconomy based on renewable raw materials and aims to increase the productivity and quality of food, animal feed, fuels and fibres.

The Federal Ministry of Education and Research (BMBF) is participating in the CSA Green ERA-Hub together with the Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL) in order to achieve the goals for food security and sustainable agricultural production set out in the EU Bioeconomy Strategy and the National Bioeconomy Strategy (NBÖS).

Improving the resilience and health of crops

As part of the new "Green ERA-Hub" call for proposals, the BMBF wants to fund European and international collaborative projects in the field of research and development. The second round of funding will focus on research, development and innovation projects (R&D&I projects) on the Green ERA Hub's priority topic of "Improving the resilience and health of crops".

Focus on molecular biological breeding methods

The BMBF primarily funds research approaches whose results are highly relevant to the cultivation systems of the temperate climate zone. These include, for example, cereals or other crops such as brassicaceae and legumes, but also temporary grassland, perennial crops or innovative mixed cultivation.

The focus of the funding is on projects that aim to develop innovative breeding methods – in particular molecular biological methods for sustainable plant varieties and/or innovative sustainable cultivation methods and management practices. The projects should support the development of climate-smart agriculture and improve stress resistance and plant health to achieve economic sustainability.

At least one of the following goals should be achieved:

Resilience: improve the resilience of production systems to abiotic and biotic stresses through novel approaches that combine innovative genetic approaches with management practices throughout the cropping system.
Reduced resource use: Improving nutrient use efficiency and plant health while minimising the use of fertilisers and chemical pesticides.
Water use efficiency: Improving water use efficiency with the aim of increasing heat, drought and salt tolerance.
Agrobiodiversity and soil health: Maintaining and improving soil function and health by increasing root and soil microbiome diversity and optimising interactions between plant roots, soil and microorganisms.

Ob in Meeresfrüchten, Trinkwasser oder Gemüse, in zahlreichen Lebensmitteln wurde Mikroplastik bereits nachgewiesen. Die winzigen, kaum sichtbaren Partikel sind das Überbleibsel von Plastikmüll, der im Meer landet oder beispielsweise durch Dünge- und Pflanzenschutzmittel aus Klärschlamm in unser Essen gelangt. Zwar gibt es Filtertechnologien, um die Abwässer von Mikroplastik zu befreien. Vollständig mikroplastikfrei ist das aufbereitete Wasser aber nicht. Genau das ist Forschenden der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf nun gelungen.

Mikroplastikabbau erfolgt in Biorieselbett-Reaktor

Ein Team um Sabine Grüner-Lempart hat im Rahmen des Projektes „PlasticWorms“ ein biologisches Verfahren entwickelt, in dem Würmer und Mikroorganismen gemeinsam Mikroplastik abbauen. Der Abbau erfolgt dabei in einem sogenannten Biorieselbett-Reaktor. Darin befinden sich Lavasteine aus der Vulkaneifel, deren poröse Oberflächen einen optimalen Lebensraum für Mikroorganismen und Würmer bieten.

Mithilfe von Bakterien und Pilzen entsteht auf dem Gestein zunächst ein Biofilm, der den Forschenden zufolge als Grundlage für den Abbau des Mikroplastiks dient. Egel und Fadenwürmer, die in Symbiose mit den Mikroorganismen leben, übernehmen dabei die Vorzerkleinerung der Kunststoffpartikel. Die Mikroorganismen zerlegen schließlich den restlichen Kunststoff in seine molekularen Bestandteile. Als Ergebnis dieses natürlichen Verfahrens entstehen eine schadstofffreie Biomasse und mikroplastikfreies Wasser für Mensch und Umwelt, schreiben die Forschenden.

Praxistest in Kläranlage startet im Juli

Die auf natürlichen Materialien, Prozessen und Lebewesen beruhende Technologie hat im Labor bereits funktioniert. Ab Juli dieses Jahres soll die vielversprechende Technologie nun in der Kläranlage Petershausen im Landkreis Dachau zum Einsatz kommen. Dafür wurde vom Projektpartner ZWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH (Bayreuth) eine Pilotanlage im industriellen Maßstab von fünf Kubikmetern konstruiert.

Nachhaltige Technologie als Standardverfahren etablieren

Nach Überzeugung der Forschenden hat die neue Technologie das Potenzial, sich als nachhaltiges Standardverfahren in den dreistufigen Reinigungsprozess in Kläranlagen zu etablieren und langfristig Mensch und Umwelt vor Mikroplastik zu schützen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) gefördert.

Whether in seafood, drinking water or vegetables, microplastics have already been detected in numerous foods. The tiny, barely visible particles are the remnants of plastic waste that ends up in the sea or gets into our food, for example through fertilisers and pesticides from sewage sludge. There are filter technologies to remove microplastics from wastewater. However, the treated water is not completely free of microplastics. Researchers at Weihenstephan-Triesdorf University of Applied Sciences have now succeeded in doing just that.

Microplastic breakdown takes place in biotrickling filters

As part of the "PlasticWorms" project, a team led by Sabine Grüner-Lempart has developed a biological process in which worms and microorganisms work together to break down microplastics. The biodegradation takes place in a biological trickling filter. It contains lava stones from the volcanic Eifel region, whose porous surfaces provide an ideal habitat for microorganisms and worms.

With the help of bacteria and fungi, a biofilm initially forms on the rock, which, according to the researchers, serves as the basis for the biodegradation of the microplastics. Leeches and nematodes, which live in symbiosis with the microorganisms, take over the pre-shredding of the plastic particles. The microorganisms then break down the remaining plastic into its molecular components. This natural process results in pollutant-free biomass and microplastic-free water for both humans and the environment, the researchers write.

Practical test in sewage treatment plant starts in July

The technology, which is based on natural materials, processes and living organisms, has already worked in the laboratory. From July this year, the promising technology will now be used at the Petershausen wastewater treatment plant in the district of Dachau. To this end, project partner ZWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH (Bayreuth) has constructed a pilot plant on an industrial scale of five cubic metres.

Establishing sustainable technology as a standard procedure

The researchers are convinced that the new technology has the potential to establish itself as a sustainable standard process in the three-stage purification process in wastewater treatment plants and to protect people and the environment from microplastics in the long term. The project is funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Protection (BMWK) as part of the Central Innovation Programme for Small and Medium-Sized Enterprises (ZIM).

Vorsorge und Innovation – konkret technologische Innovation und das Vorsorgeprinzip: Sind diese Begriffe Gegensätze oder lassen sie sich im Einklang denken? Am Beispiel der Grünen Gentechnik hat diese Frage ein Forschungsteam der Ludwig-Maximilians-Universität München untersucht. Im Rahmen der Fördermaßnahme „Bioökonomie als gesellschaftlicher Wandel“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) kooperierten dazu die Lehrstühle Christliche Sozialethik, Systematische Theologie und Ethik sowie das Institut „Technik – Theologie – Naturwissenschaften“. Das BMBF fördert das Vorhaben mit dem Titel „Vorsorge und Innovation als ethische Prinzipien in der Bioökonomie“ seit April 2020 bis September 2024 mit rund 750.000 Euro.

„Ich habe mich sehr lange mit der Grünen Gentechnik auseinandergesetzt und mit den dazugehörigen Kontroversen, die gerade im kirchlichen Bereich besonders umstritten sind“, erzählt Projektleiter Markus Vogt. In Bayern etwa hätten insbesondere die Kirchen viel Vorarbeit für gentechnikfreie Zonen geleistet. „Mit der Genom-Editierung gibt es nun aber ganz neue Voraussetzungen“, sagt der christliche Sozialethiker – Zeit, die Bewertung zu überprüfen.

Uneinheitliche Positionen in den Kirchen

Weil die Werte der christlichen Kirchen in Deutschland nach wie vor einflussreich sind, kann die Haltung der Kirchen die gesellschaftliche Akzeptanz der Bioökonomie positiv wie negativ beeinflussen, weiß Vogt. „In der Enzyklika ‚Laudato si‘ von Papst Franziskus gibt es starke Vorbehalte gegen eine Technologisierung“, berichtet der Wissenschaftler. Die Päpstliche Akademie der Wissenschaften wiederum habe sich schon früh positiv geäußert, weil sie in der Grünen Gentechnik Beiträge zur Hungerbekämpfung und zur Anpassung an den Klimawandel sieht.

Stickstoff als Dünger bestimmt neben Wasser maßgeblich die Pflanzenerträge und damit die Ernährungssicherheit der Menschen. Allerdings ist der Stickstoffverbrauch in der Landwirtschaft weltweit sehr ungleich verteilt: Reiche Länder nutzen tendenziell zu viel Stickstoffdünger, was Gewässer verschmutzt und die Artenvielfalt verringert. Im Globalen Süden dagegen fehlt es an Stickstoff für ausreichende Ernten. Das Missverhältnis bei der globalen Stickstoffverteilung stand im Fokus einer internationalen Studie unter Beteiligung der Universität Göttingen.

Globaler Stickstoffverbrauch bei Getreideproduktion

Im Rahmen der Studie untersuchten die Forschenden, wie sich eine optimale Umverteilung der Stickstoffmengen auf die Produktion von Mais, Reis und Weizen zwischen Ländern und subnationalen Regionen auswirken könnte. Dafür wurden Simulationsergebnisse von Pflanzenwachstumsmodellen erstellt, der Stickstoffverbrauch für die Getreideproduktion für niedrigere als auch nachhaltige Düngevarianten modelliert, und berechnet, wie viel Stickstoff ausreichen würde, um das heutige Produktionsniveau aufrechtzuerhalten.

Ernährungssicherheit und Nachhaltigkeit steigen

Das Ergebnis: Eine optimale Umverteilung des heutigen Stickstoffverbrauchs würde weltweit die Ernährungssicherheit und die Nachhaltigkeit verbessern. „Wenn der heutige weltweite Stickstoffverbrauch optimal verteilt wäre, würden Länder, die unter deutlicher Ernährungsunsicherheit leiden, achtmal mehr Stickstoff verbrauchen und 110 % mehr Nahrungsmittel produzieren“, erklärt Reimund Rötter, Leiter der Abteilung Tropischer Pflanzenbau und Agrarsystem-Modellierung von der Universität Göttingen.

Wie das Team in der Fachzeitschrift „PNAS Nexus“ schreibt, könnte die weltweite Pflanzenproduktion um 12 % gesteigert werden, während die Mais-, Reis- und Weizenproduktion mit nur 53 bis 68 % der heutigen Stickstoffmengen aufrechterhalten werden könnte. Würde der weltweite Stickstoffverbrauch wiederum den als nachhaltig definierten „planetaren Grenzen“ entsprechen und damit auf 33 bis 43 % reduziert werden, würde sich der Studie zufolge die globale Nahrungsmittelproduktion jedoch um 7 bis 16 % reduzieren.

Verluste mit Umstellung bei Ackerbau und Ernährung ausgleichen

Dieser Verlust könnte nach Angaben der Forschenden jedoch wettgemacht werden – etwa durch den Anbau stickstoffeffizientere Pflanzen wie Leguminosen, die Schließung von Nährstoffkreisläufen und eine Umstellung der Ernährung. „Unsere Studie zeigt, dass eine Umverteilung des Stickstoffeintrags die Nahrungssicherheit weltweit erhöhen könnte. Gleichzeitig würde sie den Planeten schützen, indem sie zu hohe Stickstoffdüngung in einigen Regionen verringert“, so Rötter.

Alongside water, nitrogen as a fertiliser is a key factor in determining plant yields and therefore people's food security. However, nitrogen consumption in agriculture is very unevenly distributed worldwide: Rich countries tend to use too much nitrogen fertiliser, which pollutes water bodies and reduces biodiversity. In the Global South, on the other hand, there is a lack of nitrogen for sufficient harvests. The imbalance in global nitrogen distribution was the focus of an international study involving the University of Göttingen.

Global nitrogen consumption in grain production

As part of the study, the researchers investigated how an optimal redistribution of nitrogen quantities could affect the production of maize, rice and wheat between countries and subnational regions. For this purpose, simulation results of plant growth models were created. Additionally, the nitrogen consumption for cereal production was modelled for both lower and sustainable fertilisation variants. Finally, the amount of nitrogen that would be sufficient to maintain current production levels was calculated.

Increasing food security and sustainability

The result: optimising the redistribution of current nitrogen consumption would improve food security and sustainability worldwide. "If today's global nitrogen consumption were optimally distributed, countries suffering from significant food insecurity would consume eight times more nitrogen and produce 110% more food," explains Reimund Rötter, Head of the Department of Tropical Crop Production and Agricultural System Modelling at the University of Göttingen.

As the team writes in the scientific journal "PNAS Nexus", global plant production could be increased by 12%, while maize, rice and wheat production could be maintained with only between 53% and 68% of today's nitrogen levels. If, on the other hand, global nitrogen consumption were to comply with the "planetary boundaries" defined as sustainable and thus be reduced to between 33% and 43%, global food production would be reduced by between 7% and 16%, according to the study.

Compensating for losses with changes in arable farming and nutrition

According to the researchers, however, this loss could be offset – for example by growing more nitrogen-efficient crops such as legumes, closing nutrient cycles and changing diets. "Our study shows that a redistribution of nitrogen inputs could increase food security worldwide. At the same time, it would protect the planet by reducing excessive nitrogen fertilisation in some regions," says Rötter.

Nachhaltige Bioökonomie und kreislauforientiertes Wirtschaften spielen am Forschungs- und Innovationsstandort Baden-Württemberg seit über zehn Jahren eine wichtige Rolle. Bereits im Jahr 2013 wurde eine Forschungsstrategie auf den Weg gebracht. Im Juni 2019 beschloss die Landesregierung die ressortübergreifende Politikstrategie „Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie Baden-Württemberg“ unter gemeinsamer Federführung des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft und des Ministeriums für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz.

Am 25. Juni 2024 hat die Landesregierung nun die Fortschreibung der Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie Baden-Württemberg für die Jahre 2025–2029 beschlossen. „Die Bioökonomie bietet Lösungen für aktuelle und zukünftige gesellschaftliche Herausforderungen. Deshalb schreiben wir unsere erfolgreiche Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie fort und verstärken den Fokus auf den Transfer in die Praxis“, sagte der Minister für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz, Peter Hauk. „Mit innovativen Verfahren können die heimische Land- und Forstwirtschaft sowie verarbeitende Unternehmen neue Wertschöpfungsnetze aufbauen, die wir dringend benötigen, um fossile Rohstoffe zu ersetzen und eine biogene Kohlenstoffkreislaufwirtschaft aufzubauen.“

Klimafreundliches Wirtschaftssystem mit zukunftsfähigen Arbeitsplätzen

Die Ministerin für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft, Thekla Walker, sagte: „Mit der nachhaltigen Bioökonomie schaffen wir ein ressourcenschonendes, klimafreundliches Wirtschaftssystem mit zukunftsfähigen Arbeitsplätzen. Durch innovative, grüne Technologien können wir sekundäre Stoffströme wie Abfälle, Abwasser, Abluft und CO₂ nutzen.“ Mit der Fortschreibung der Landesstrategie werde eine wichtige Grundlage dafür geschaffen, auf dem bislang erfolgreich beschrittenen Weg zu bleiben. „Unser Ziel ist es, die Bioökonomie in Baden-Württemberg weiter aufzubauen.“

Polymilchsäure – kurz PLA – ist ein Biokunststoff, der vor allem wegen seiner hohen Steifigkeit geschätzt wird. Die Einsatzpalette der biobasierten und biologisch abbaubaren Polymere reicht von Kinderspielzeug über Dübel und Einwegbecher bis hin zu Lebensmittelverpackungen. Fraunhofer-Forschende haben nun mit der Entwicklung eines neuartigen Folienmaterials das Einsatzspektrum von PLA erweitert.

Bisher war das Biopolymer nicht für flexible Einwegverpackungen wie Plastiktüten oder Müllsäcke geeignet. Diese Tüten bestehen weiterhin aus fossilen Rohstoffen und Additiven wie Weichmachern, die für eine lange Haltbarkeit und Flexibilität sorgen, aber das Recycling erschweren. „Für eine zunehmend zirkuläre Ökonomie müssen diese durch nicht fossile Rohstoffe ausgeglichen werden“, erklärt Antje Lieske, Leiterin der Abteilung Polymersynthese am Fraunhofer IAP im Potsdam Science Park. „Dies ist jedoch nicht ganz einfach, denn meist gibt es für fossile Kunststoffe keine biobasierten Analoga mit den gleichen Materialeigenschaften.“

Weichmacher in Polymerkette verankert

Das Problem konnte das Forschungsteam um Antje Lieske jetzt lösen. Es entwickelte ein neuartiges, flexibles PLA-Material, das ohne den Einsatz migrierender Weichmacher auskommt und zu mindestens 80 % biobasiert ist. Das Problem: Die beigefügten Weichmacher-Moleküle treten mit der Zeit aus dem Material aus und machen das PLA wieder steif und hart. Die Forschenden haben die Weichmacher, sogenannte Polyether, daher „direkt in die Polymerkette eingefügt, um das Material dauerhaft flexibler zu machen“. „Um diese Migration zu verhindern, haben wir den Polyether direkt im Polymer verankert. Dazu haben wir PLA-basierte Blockcopolymere synthetisiert, bei denen das Polyether-Kettensegment an beiden Enden kovalent mit PLA-Kettensegmenten verknüpft ist“, erläutert Benjamín Rodríguez.

Neuartiges PLA auf gängigen Anlagen nutzbar

Diese Polyether sind den Forschenden zufolge nicht toxisch, kommerziell verfügbar und können auch biobasiert hergestellt werden. „Außerdem lässt sich unser Material kostengünstig aus kommerziellen Rohstoffen in einem einfachen Syntheseprozess herstellen. Dieser verlangt keine großvolumigen Syntheseanlagen, sondern kann lokal auch durch mittelständische Unternehmen als kontinuierlich betriebener Prozess implementiert werden“, erklärt André Gomoll. Demnach kann das neue Material auch auf gängigen Verarbeitungsanlagen ähnlich wie erdölbasiertes Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE) zu Folien verarbeitet und chemisch mit erheblich geringerem Energieaufwand als LDPE recycelt werden.

Produktion von neuartigem Biokunststoff angelaufen

Eine erste Anlage zur Produktion des neuartigen Biokunststoffs mit dem Namen Plactid wurde bereits im vergangenen Jahr von der Firma SoBiCo GmbH, einer Tochtergesellschaft der Polymer-Gruppe, im rheinland-pfälzischen Pferdsfeld in Betrieb genommen. Hier wurden zunächst 2.000 Tonnen der neuartigen Biokunststoffe produziert. Langfristig sollen dort bis zu 10.000 Tonnen jährlich hergestellt werden.

Polylactic acid – PLA for short – is a bioplastic that is particularly valued for its high rigidity. The range of applications for the bio-based and biodegradable polymers extends from children's toys to dowels and disposable cups to food packaging. Fraunhofer researchers have now expanded the range of applications for PLA with the development of a new type of film material.

Until now, the biopolymer was not suitable for flexible disposable packaging such as plastic bags or bin liners. These bags still consist of fossil raw materials and additives such as plasticisers, which ensure a long shelf life and flexibility, but make recycling more difficult. "For an increasingly circular economy, these must be offset by non-fossil raw materials," explains Antje Lieske, head of the Polymer Synthesis department at the Fraunhofer IAP in the Potsdam Science Park. "However, this is not easy, as there are usually no bio-based analogues for fossil plastics with the same material properties."

Plasticiser anchored in polymer chain

Antje Lieske and her research team have now solved this problem. They have developed a new, flexible PLA material that does not require the use of migrating plasticisers and is at least 80% bio-based. The problem is that the plasticiser molecules that are added to the PLA material will leak out of the material over time, making it stiff and hard again. The researchers have therefore "inserted the plasticisers, known as polyethers, directly into the polymer chain to make the material permanently more flexible". "To prevent this migration, we anchored the polyether directly in the polymer. To do this, we synthesised PLA-based block copolymers in which the polyether chain segment is covalently linked to PLA chain segments at both ends," explains Benjamín Rodríguez.

Innovative PLA can be used on standard systems

According to the researchers, these polyethers are non-toxic, commercially available and can also be produced biobased. "In addition, our material can be produced cost-effectively from commercial raw materials in a simple synthesis process. This does not require large-volume synthesis plants, but can also be implemented locally by medium-sized companies as a continuously operated process," explains André Gomoll. This means that the new material can also be processed into films on conventional processing plants in a similar way to petroleum-based low-density polyethylene (LDPE) and chemically recycled with considerably less energy input than LDPE.

Production of innovative bioplastic started

A first plant for the production of the novel bioplastic called Plactid was commissioned last year by SoBiCo GmbH, a subsidiary of the Polymer Group, in Pferdsfeld in Rhineland-Palatinate. Initially, 2,000 tonnes of the new bioplastics were produced here. In the long term, up to 10,000 tonnes are to be processed there annually.

Die Nutzung von Kohlendioxid (CO₂) als alternative Quelle für Kohlenstoff ist ein vielversprechender Ansatz, um industrielle Chemieproduktionsprozesse klimafreundlicher und nachhaltiger zu gestalten. Im Projekt FUMBIO wollen Forschende des Zentrums für Synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO) der Universität Marburg, der Universitäten in Saarbrücken und Kaiserslautern-Landau unter Leitung des Chemiekonzerns BASF einen solchen nachhaltigen Produktionsprozess zur Herstellung der Plattformchemikalie Fumarsäure entwickeln. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms „Klimaneutrale Produkte durch Biotechnologie – CO2BioTech“ von 2024 bis 2026 mit insgesamt 2,6 Mio. Euro gefördert.

Mit Bakterien Chemikalien aus Industrieabgasen herstellen

Fumarsäure ist ein Zwischenprodukt, das in vielen Stoffwechselvorgängen bei Pflanzen, Tieren und Menschen in großen Mengen vorkommt und industriell zur Herstellung von Lebens- und Futtermitteln sowie Arzneimitteln und Kosmetika genutzt wird. Bei der nachhaltigen Produktion dieser wichtigen Plattformchemikalie setzt das Projektteam auf die Hilfe des Bakteriums Basfia succiniciproducens, das ursprünglich aus dem Pansen von Rindern isoliert wurde und sich bei anderen industriellen Fermentationsprozessen bereits bewährt hat.

Mithilfe dieses Bakteriums soll aus nachwachsenden Zuckern sowie Kohlendioxid, das aus Abgasströmen chemischer Produktionsanlagen stammt, das chemische Zwischenprodukt Fumarsäure mittels Fermentation erzeugt werden. „Kohlendioxid ist ein wichtiger Rohstoff für uns in der chemischen Industrie“, erklärt Navé. „Recyceln wir das CO₂ aus Industrieabgasen, wird uns dies dabei helfen, den Ausstoß des Klimagases zu verringern und unsere Klimaziele bis 2050 zu erreichen“, sagt Barbara Navé, Projektleiterin bei FUMBIO und zuständig für die Evaluierung und Koordination neuer Projekte in der Weißen Biotechnologie bei BASF.

Utilising carbon dioxide (CO₂) as an alternative source of carbon is a promising approach to making industrial chemical production processes more climate-friendly and sustainable. In the FUMBIO project, researchers from the Centre for Synthetic Microbiology (SYNMIKRO) at the University of Marburg and the universities in Saarbrücken and Kaiserslautern-Landau, led by the chemical company BASF, want to develop such a sustainable production process for the manufacture of the platform chemical fumaric acid. The project is being funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) as part of the ‘Climate-neutral products through biotechnology - CO2BioTech’ programme from 2024 to 2026 with a total of 2.6 million euros.

Using bacteria to produce chemicals from industrial waste gases

Fumaric acid is an intermediate that occurs in large quantities in many metabolic processes in plants, animals and humans and is used industrially in the production of food, animal feed, pharmaceuticals and cosmetics. For the sustainable production of this important platform chemical, the project team is relying on the help of the bacterium Basfia succiniciproducens, which was originally isolated from the rumen of cattle and has already proven its worth in other industrial fermentation processes.

With the help of this bacterium, the chemical intermediate fumaric acid is to be produced by fermentation from renewable sugars and carbon dioxide, which comes from waste gas streams from chemical production plants. ‘Carbon dioxide is an important raw material for us in the chemical industry,’ explains Navé. ‘If we recycle the CO₂ from industrial waste gases, this will help us to reduce emissions of the greenhouse gas and achieve our climate targets by 2050,’ says Barbara Navé, project manager at FUMBIO and responsible for evaluating and coordinating new projects in white biotechnology at BASF.

Viele Baustoffe – ob Beton oder Dämmstoffe – basieren auf erdölbasierten Rohstoffen und werden energieintensiv hergestellt. Vor allem bei der Herstellung des Bindemittels Zement entstehen große Mengen des klimaschädlichen Treibhausgases Kohlendioxid. Forschende vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS und vom Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP haben nun ein umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Biobeton und biogener Baumaterialien entwickelt. Dabei wird das für die Produktion benötigte CO₂ nicht freigesetzt, sondern im Material gebunden.

Mineralisierungsprozess der Stromatolithen als Vorbild

Bei der Entwicklung des Verfahrens ließen sich die Forschenden von der Natur inspirieren. Als Vorbild dienten Stromatolithen. Dabei handelt es sich um robuste, gesteinsartige Strukturen, die es schon vor 3,5 Milliarden Jahren gab. Die Stromatolithen entstehen mithilfe von Cyanobakterien, die im Wechselspiel von Licht, Feuchtigkeit und Temperatur Kalkstein bilden und daraus ein Sedimentgestein formen. Beim Prozess der Mineralisierung wird das CO₂ aus der Luft im Gestein fixiert.

Diesen natürlichen Prozess in einem technischen Verfahren nachzubilden, ist den Fraunhofer-Forschenden im Rahmen des Projektes BioCarboBeton gelungen. Zunächst wurden die lichtsensitiven Cyanobakterien in einer Nährlösung kultiviert, um Biomasse zu bilden. Zur Mineralisierung wurden dann Calciumlieferanten wie Calciumchlorid in die Bakterienlösung gegeben. Im nächsten Schritt stellten die Forschenden eine Mischung aus Hydrogelen und verschiedenen Füllstoffen her, beispielsweise unterschiedliche Sandsorten wie etwa Meer- oder Quarzsand. Durch das Einspeisen von CO₂ konnte den Forschenden zufolge der Gehalt an gelöstem Kohlendioxid erhöht und der Prozess unterstützt werden.

CO₂-Fixierung durch Kalkstein-Mineralisierung angetrieben

Schließlich wurde das sogenannte Bakterien-Mischmaterial in die gewünschte Struktur gebracht. Dafür wurde es beispielsweise in lichtdurchlässige Formen gefüllt, damit der Stoffwechsel und die Fotosynthese der Bakterien fortgesetzt und das Material durch die Mineralisierung fest wurde. „Der entstehende Festkörper ist während des Prozesses noch porös, so dringt Licht ins Innere ein und treibt die CO₂-Fixierung durch Kalkstein-Mineralisierung voran. Durch Entzug von Licht und Feuchtigkeit oder durch Änderung der Temperatur stoppen wir den Prozess“, erklärt Matthias Ahlhelm, Initiator und Leiter des Projektes BioCarboBeton am Fraunhofer IKTS.

Am IKTS erfolgte die Entwicklung von Materialien und Prozessen, die Auswahl möglicher Füll- und Bindestoffe sowie die Form- und Strukturgebung. Die Kultivierung der Cyanobakterien, die komplementäre mikrobiologische Analytik sowie die Skalierung der zu gewinnenden Biomasseproduktion übernahm das Team um Ulla König vom Fraunhofer FEP.

Forschende arbeiten an der Skalierung des Prozesses

Nachdem das Team den Prozess etabliert und erprobt hat, arbeitet es nun an der Skalierung der Mengen und Bestimmung der gewünschten Festkörpereigenschaften. Ziel ist es, den Herstellern zu ermöglichen, die umweltfreundlichen Bio-Baustoffe schnell und wirtschaftlich in den erforderlichen Mengen zu produzieren. Das Anwendungsspektrum ist groß und reicht den Forschenden zufolge von „Dämmmaterial über Ziegel und Verschalungsverfüllung bis hin zum Mörtel oder Fassadenputz, der nach dem Auftragen aushärtet“.

Bei der Entwicklung der biogenen Baustoffe haben die Forschenden auch die Kreislaufwirtschaft im Blick. Im Projekt wurde das CO₂ noch aus Biogas bezogen. Künftig könnten industrielle Abfallströme als Rohstoffquelle dienen. Als Calciumquellen könnten wiederum Basalte und Minenabfälle, aber auch Milchreste aus Molkereien genutzt und zerkleinerter Bauschutt oder nachwachsende Rohstoffe als Füllstoff verwendet werden, schreiben die Forschenden.

Nach Ansicht von Matthias Ahlhelm und Ulla König zeigt das Verfahren, „welch enormes Potenzial in der Biologisierung der Technik liegt“. „Insgesamt bietet unser Projekt BioCarboBeton nicht nur für die Bauwirtschaft die Chance, einen großen Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft zu tun“, so die Forschenden.

Mit dem Kohleausstieg im Jahr 2030 stehen im Rheinischen Braunkohlerevier die Zeichen auf Umbruch. Für den Strukturwandel setzt die Region auf ein nachhaltiges und biobasiertes Wirtschaften. Mit Mitteln des Strukturstärkungsgesetzes Kohleregionen unterstützt die Bundesregierung die bioökonomische Transformation der Region und fördert gezielt Innovationen, die den Weg in eine biobasierte und nachhaltige Zukunft ebnen. Ein zentrales Vorhaben ist die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Modellregion Bioökonomie im Rheinischen Revier.

Förderung von Promotionsvorhaben zur Bioökonomie

Das BMBF wird zudem bis 2028 die Arbeit des neu gegründeten Graduiertenclusters AUFBRUCH mit insgesamt 12,5 Mio. Euro unterstützen. In dem Graduiertencluster werden 37 Promovierende aus verschiedenen Fachgebieten der Bioökonomie gezielt gefördert, um ihre Innovationen etwa durch Unternehmensgründungen in die Anwendung zu bringen und die Transformation im Rheinischen Revier mitgestalten zu können.

„Spitzenforschung ‚made in NRW‘ wird einen entscheidenden Beitrag leisten, das Leben der Menschen im Rheinischen Revier zu verbessern“, sagt Wissenschaftsministerin Ina Brandes bei der Auftaktveranstaltung des Projektes Anfang Juli. „Ich freue mich sehr, dass wir mit der neuen Förderung des Bundes die Kompetenzen aus Wissenschaft, Wirtschaft, Verwaltung und Gesellschaft bündeln können. Davon profitiert die Region ebenso wie der Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Nordrhein-Westfalen.“

Auf dem Weg zur ersten klimaneutralen Industrieregion Europas

Das Graduiertencluster AUFBRUCH ist eines von 19 von der Landesregierung identifizierten Ankerprojekten, die für eine erfolgreiche, beschleunigte und sichtbare Umsetzung des Strukturwandels im Rheinischen Revier stehen.

AUFBRUCH wird von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen koordiniert. Beteiligt sind die Fachhochschule Aachen, die Technische Universität Dortmund, die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, das Forschungszentrum Jülich, die Technische Hochschule Köln, die Hochschule Niederrhein und das Cluster industrielle Biotechnologie (CLIB).

Mit Blick auf die Bioökonomie verfolgt der Graduiertencluster einen ganzheitlichen Ansatz, der Umwelt, Mensch und Wohlstand schützen möchte. Junge Forschende werden interdisziplinär weitergebildet, aber auch mit anderen Fachrichtungen und der Wirtschaft vernetzt. In ihren Promotionen werden sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter anderen mit Themen wie die Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe, dem Potenzial verfügbarer Biomassen wie die Nutzung von Pflanzenresten aus der Land- und Forstwirtschaft sowie Finanzierungsstrategien für Bioökonomie-Start-ups befassen.

Transformationsprozess aktiv mitgestalten

„Menschen mit solch herausragenden Qualifikationen werden im Arbeitsmarkt von morgen ihre Unternehmen aufrütteln, neue Kooperationen aufbauen und Produkte und Prozesse von Beginn an nachhaltig denken. Diese Fachkräfte können den Transformationsprozess in der Region nicht nur passiv begleiten, sondern aktiv mitgestalten“, sagt Projektkoordinatorin Regina Palkovits von der RWTH Aachen.

Der Strukturwandel im Rheinischen Revier wird von Bund und Land mit insgesamt 14,8 Mrd. Euro gefördert. 191 Projekte mit einem Fördervolumen von rund 1,7 Mrd. Euro wurden bereits bewilligt.

bb/pg