Aktuelle Veranstaltungen

„Energizing a Sustainable Industry“ ist das Leitthema der Hannover Messe 2024. Im Fokus der weltgrößten Industriemesse stehen dieses Jahr vor allem Innovationen für die nachhaltige Produktion und Energieversorgung der Zukunft. Gezeigt werden Lösungen für eine CO₂-neutrale Produktion, KI-basierte Technologien und grüne Wasserstoffproduktion. Neben Innovationen aus dem Bereich Maschinenbau, Elektro- und Digitalindustrie sowie Energiewirtschaft präsentieren Forschungseinrichtungen und Unternehmen, wie biobasierte Innovationen die Transformation der Industrieproduktion mitgestalten.

Gut besuchtes Schaufenster Bioökonomie

Im Future Hub in Halle 2, wo traditionell die neuesten Trends aus den Innovationsschmieden aus Wissenschaft und Industrie gezeigt werden, präsentieren im „Schaufenster Bioökonomie“ (Stand A35) auch in diesem Jahr Bioökonomie-Akteure ihre Innovationen. Am Gemeinschaftsstand des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) werden 18 aktuelle Forschungs- und Entwicklungsprojekte vorgestellt. Der Stand wird von den zuständigen Projektträgern der beiden Ministerien betreut, dem Projektträger Jülich (PtJ) und der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR).

Die Bandbreite der vorgestellten Lösungsansätze reicht vom Bausektor über die Energie- bis hin zur Nahrungsmittelwirtschaft. Dazu gehören effiziente Biogasanlagen, neuartige Lebensmittel, biobasierte Kunst- und Werkstoffe für die Bau-, Verpackungs- und Automobilindustrie sowie nachhaltige biobasierte Textilien. Highlight zum Messeauftakt: Bei ihrer Tour durch die Hannover Messe machte Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger auch beim „Schaufenster Bioökonomie“ Station und informierte sich über die präsentierten Innovationen.

"Energising a Sustainable Industry" is the guiding theme of Hannover Messe 2024. This year, the world's largest industrial trade fair is focussing on innovations for the sustainable production and energy supply of the future. Solutions for CO₂-neutral production, AI-based technologies and green hydrogen production are on display. In addition to innovations from the mechanical engineering, electrical and digital industries as well as the energy sector, research institutions and companies are presenting how bio-based innovations are helping to shape the transformation of industrial production.

Well-attended bioeconomy showcase

In the Future Hub in Hall 2, where the latest trends from the innovation hotbeds of science and industry are traditionally on display, bioeconomy players are once again presenting their innovations in the "Bioeconomy Showcase" (Stand A35) this year. At the joint stand of the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) and the Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL), 18 current research and development projects are being exhibited. The stand is being organised by the responsible project management agencies of the two ministries, Project Management Jülich (PtJ) and the Agency for Renewable Resources (FNR).

The range of solutions presented extends from the construction sector to the energy and food industries. These include efficient biogas plants, new types of food, bio-based plastics and materials for the construction, packaging and automotive industries as well as sustainable bio-based textiles. Highlight at the start of the trade fair: During her tour of the Hannover Messe, Federal Research Minister Bettina Stark-Watzinger also visited the "Bioeconomy Showcase" to find out about the innovations on display.

Die Nachfrage nach umweltfreundlichen und ressourcenschonenden Produkten wächst und damit auch die Suche der Unternehmen nach Alternativen zu ihren bisherigen oftmals erdölbasierten Produktionsmitteln und -prozessen. Das Münchner Biotechnologie-Start-up Insempra hat eine Technologieplattform entwickelt, die es ermöglicht, natürliche Inhaltsstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen.

Nun konnte das Start-up im Rahmen einer Serie-A-Finanzierungsrunde 20 Mio. US-Dollar von Investoren einwerben. Zu der Investorengruppe gehören EQT Ventures (Lead), BlueYard Capital, Possible Ventures, Taavet Sten und Acequia Capital. Als neue Investoren konnten Bayern Kapital, Henkel dx Ventures und Alante Capital gewonnen werden.

Skalierungspotenzial der Technologie ist enorm

„Verbraucher und Endkunden fordern Nachhaltigkeit und Klimaschutz zunehmend ein, die Politik schärft die regulatorischen Rahmenbedingungen und die Unternehmen müssen sich in Folge anpassen“, erklärt Monika Steger, Geschäftsführerin von Bayern Kapital, der Venture-Capital-Gesellschaft des Freistaates Bayern. „In allen Sektoren, Kosmetik, Mode und Körperpflege bis hin zu Lebensmitteln, sind Hersteller deshalb auf der Suche nach nachhaltigen Alternativen für die Basismaterialien und Inhaltsstoffe in ihren Produkten. Insempra kann genau solche nachhaltigen Produktionsmittel entwickeln. Das Skalierungspotenzial der innovativen Technologie ist enorm. Deshalb unterstützen wir Insempra gerne bei seinem Wachstum.“

Entwicklung und Markteinführung vorantreiben

Insempra wurde 2021 von Geschäftsführer Jens Klein unter dem damaligen Namen Origin.Bio gegründet. Starthilfe leistete damals eine Seed-Finanzierungsrunde, in der 15 Mio. US-Dollar eingeworben werden konnten. Mit dem frischen Kapital will das Münchner Start-up nun seine innovative Technologieplattform ausbauen und die Produktion hochwertiger biobasierter Inhaltsstoffe in industriellem Maßstab vorantreiben.

„Wir sind dankbar für die Unterstützung unserer Investoren, die das Potenzial unserer marktführenden Prozesse und innovativen Technologieplattform sofort erkannt haben. Unser Ziel ist es, unsere Kapazitäten weiter auszubauen, um nachhaltige Materialien zu entwickeln, die qualitativ hochwertig sind und dabei helfen, die Abhängigkeit produzierender Unternehmen von chemischen, industriellen Materialien zu reduzieren“, sagt Jens Klein, Gründer und CEO von Insempra.

Funktionelle Inhaltsstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen

Insempra ist ein Unternehmen, das sich dem Ansatz der Synthetischen Biologie verschrieben hat: In diesem Zukunftsfeld werden Biowissenschaften und Technologie kombiniert, um die gezielte Erzeugung biologischer Systeme mit neuen Eigenschaften zu ermöglichen. Mithilfe der speziellen Plattformtechnologie ist Insempra eigenen Angaben nach in der Lage, funktionelle Inhaltsstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe für Anwendungen in der Kosmetik-, Lebensmittel- und Textilindustrie herzustellen, ohne dabei an Effizienz und Skalierbarkeit zu verlieren. Unter anderem stellt das Unternehmen Lipide für Anwendungen für Kosmetika und Lebensmittel her, aber auch biologisch abbaubare Alternativen für alltägliche Materialien wie Polymere und Textilien. Mehrere Produkte wie Aromen und Duftstoffe sind bereits auf dem Markt.

Bei der Herstellung nachhaltiger Inhaltsstoffe nimmt Insempra nicht nur nachwachsende Rohstoffe ins Visier. Im Projekt BioTreasure wird das Biotech-Start-up Verfahren zur mikrobiellen Herstellung von Polyester und Polyamiden aus Rest- und Abfallstoffen entwickeln. Als eines der Siegerteams der Circular Bioproduction Challenge wird das Insempra-Team in den kommenden drei Jahren von der Bundesagentur für Sprunginnovationen SPRIND mit einer Förderung in Millionenhöhe unterstützt.

bb/pg

The demand for environmentally friendly and resource-conserving products is growing, and with it the search by companies for alternatives to their previous, often petroleum-based production methods and processes. The Munich-based biotechnology start-up Insempra has developed a technology platform that makes it possible to obtain natural ingredients from renewable raw materials.

The start-up has now raised USD 20 million from investors as part of a Series A financing round. The group of investors includes EQT Ventures (lead), BlueYard Capital, Possible Ventures, Taavet Sten and Acequia Capital. Bayern Kapital, Henkel dx Ventures and Alante Capital were acquired as new investors.

The scaling potential of the technology is enormous

"Consumers and end customers are increasingly demanding sustainability and climate protection, politicians are tightening the regulatory framework and companies are having to adapt as a result," explains Monika Steger, Managing Director of Bayern Kapital, the venture capital company of the Free State of Bavaria. "In all sectors, from cosmetics, fashion and personal care to food, manufacturers are therefore looking for sustainable alternatives for the base materials and ingredients in their products. Insempra can develop precisely such sustainable means of production. The scaling potential of this innovative technology is enormous. That is why we are happy to support Insempra in its growth."

Driving forward development and market launch

Insempra was founded in 2021 by Managing Director Jens Klein under the former name Origin.Bio. A seed financing round, in which USD 15 million was raised, provided start-up support at the time. The Munich-based start-up now intends to use the fresh capital to expand its innovative technology platform and drive forward the production of high-quality bio-based ingredients on an industrial scale.

"We are grateful for the support of our investors, who immediately recognised the potential of our market-leading processes and innovative technology platform. Our goal is to further expand our capacity to develop sustainable materials that are of high quality and help reduce the dependence of manufacturing companies on chemical industrial materials," says Jens Klein, founder and CEO of Insempra.

Functional ingredients from renewable raw materials

Insempra is a company dedicated to the synthetic biology approach: In this future-oriented field, biosciences and technology are combined to enable the targeted creation of biological systems with new properties. With the help of its special platform technology, Insempra says it is able to produce functional ingredients based on renewable raw materials for applications in the cosmetics, food and textile industries without losing efficiency and scalability. Among other things, the company produces lipids for cosmetics and food applications, as well as biodegradable alternatives for everyday materials such as polymers and textiles. Several products such as flavours and fragrances are already on the market.

Insempra is not only focussing on renewable raw materials in the production of sustainable ingredients. In the BioTreasure project, the biotech start-up will develop processes for the microbial production of polyester and polyamides from residual and waste materials. As one of the winning teams in the Circular Bioproduction Challenge, the Insempra team will receive millions in funding over the next three years from the German Federal Agency for Disruptive Innovation SPRIND.

bb/pg

Bei der Aufbereitung von Trinkwasser oder Industrieabwasser werden Flockungsmittel eingesetzt. Mit ihrer Hilfe können feinste Verunreinigungen abgetrennt werden, da das Mittel diese Partikel zu großen Flocken bündelt, die dann zu Boden sinken oder abgefiltert werden können, sodass das Wasser wieder klar wird.

Bei der Aufbereitung von industriellen Abwässern, etwa in der Papierindustrie oder in Kläranlagen, kommen jedoch häufig anorganische Metallsalze wie Eisen- oder Aluminiumsulfate und -chloride zum Einsatz, die zusätzlich mit polymeren – also fossilen – Flockungsmitteln ergänzt werden. Aufgrund dieser zugesetzten Chemikalien kann der Schlamm jedoch nicht weiterverwendet werden, sondern muss aufwändig entsorgt werden.

Biologisch abbaubares Flockungsmittel auf basis von Chitosan

Forschende am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB haben nun gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP ein Flockungsmittel entwickelt, das vollständig biologisch abbaubar ist. Zum Einsatz kommt hier Chitosan, das aus dem zweithäufigsten natürlichen Polymer Chitin gewonnen wird. Das Polysaccharid, enthalten in den Schalen von Krustentieren, aber auch in Pilzen, ist wegen seiner strukturgebenden, biokompatiblen und antimikrobiellen Eigenschaften seit langem ein interessanter Rohstoff für die Bioökonomie.

Im Rahmen eines zweijährigen Forschungsprojektes hat das Fraunhofer-Team das aus Chitin gewonnene Biopolymer Chitosan für die Abwasseraufbereitung funktionalisiert. Dafür wurde das Enzym Laccase, das in Pflanzen, Pilzen und Bakterien enthalten ist, an die Matrix des Biopolymers gebunden. Denn Laccasen sind an der Vernetzung aromatischer Monomere zu Lignin und auch an dessen Abbau beteiligt. Sie besitzen die Eigenschaft, toxische Phenole zu oxidieren, also zu entfernen.

Gute Ergebnisse bei Abwässern aus Wein- und Olivenölherstellung

Um die Wirkung des mit Laccase funktionalisierten Chitosans mit realen Abwässern – konkret aus der Wein- und Ölivenölherstellung – überprüfen zu können, wurde am IGB eine entsprechende Methodik und Analytik etabliert. „Eine der Herausforderungen war, das polymere Chitosan in Lösung zu bringen, damit es überhaupt als Flockungsmittel dosiert werden und seine Wirkung zur Bindung von Polyphenolen, Tanninen und Gerbstoffen entfalten kann“, so Thomas Hahn vom Fraunhofer IGB. „Da für die Laccase ein leicht saures Milieu optimal ist, haben wir für die typischen Abwässer aus der Wein- oder Olivenölherstellung gleich sehr gute Ergebnisse erzielt.“

„Unsere Technologie weist für komplexe agroindustrielle Abwässer eine Flockungsleistung auf, die mit der von herkömmlich eingesetzten metallsalzhaltigen Koagulationsmitteln oder synthetischen polymeren Flockungsmitteln vergleichbar ist“, erläuterte Marc Beckett, Experte im Bereich Wassermanagement und Wasseraufbereitung am IGB. „LaChiPur, wie wir unser funktionalisiertes Produkt nennen, ist aber vollständig biobasiert und lässt sich somit biologisch abbauen.“

Kombination mit Enzym bringt mehrere Vorteile

Den Forschenden zufolge hat die Kombination mit Laccase bei diesen Abwässern gleich mehrere Vorteile: Das funktionalisierte Chitosan kann hier nicht nur als Flockungsmittel eingesetzt werden, sondern gleichzeitig auch Phenole oxidieren, polymerisieren und ebenfalls sedimentieren. Außerdem handelt es sich bei dem Ausgangsstoff Chitin um einen Reststoff, der lokal in der Lebensmittel- oder Biotechnologieindustrie in großen Mengen anfällt. Aber nicht nur das: Wird der nach der Flockung entstehende abbaubare Schlamm in Kläranlagen vergärt, könne dies auch die Biogasausbeute deutlich erhöhen, schreiben die Forschenden.

„LaChiPur eignet sich ebenso als Filtermaterial und weist Eigenschaften von Fällmitteln auf. Daher wollen wir unser Produkt auch für den Einsatz in der Phosphorfällung weiterentwickeln. Aufgrund seiner Eigenschaften ist es zudem für die Reinigung von Textilabwässern oder den Einsatz in der Trinkwasseraufbereitung interessant“, sind die IGB-Wissenschaftler überzeugt. Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse wollen die Fraunhofer-Forschenden ihre Technologie in Zusammenarbeit mit Flockungsmittel-Herstellern weiter optimieren, aufskalieren und schließlich in die industrielle Anwendung bringen.

Ob bei Verpackungen, in Handys oder Autos: Plasmatechnologien kommen heutzutage in vielen Bereichen zum Einsatz. Neben der Eigenschaft, Wunden zu heilen, können kalte Plasmen beispielsweise auch multiresistente Bakterien töten und zur Saatgutbehandlung eingesetzt werden. Mit einer Millionenförderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Land Mecklenburg-Vorpommern soll die Plasmaforschung am Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) in Greifswald nun gestärkt werden.

Internationaler Standort für Plasmaforschung

„Die Förderung ermöglicht es uns, in Mecklenburg-Vorpommern einen international führenden Standort im Bereich Plasmatechnologien für Agrarkultur, Lebensmittelproduktion und biogene Reststoffe aufzubauen“, erklärt Klaus-Dieter Weltmann, Vorstandsvorsitzender und wissenschaftlicher Direktor des INP. „Wir fokussieren uns darauf, umweltfreundliche Technologien zu entwickeln, die nicht nur die Forschung und Lehre bereichern, sondern auch zukunftsweisende Arbeitsplätze schaffen.“

Mehr Geld für Personal, Forschung und Ausstattung

Bei der Förderung handelt es sich um einen „höheren einstelligen Millionenbetrag“, wie bioökonomie.de auf Nachfrage erfuhr. Mit den Geldern sollen am INP bis zu zwölf Stellen mit zusätzlichem Fachpersonal besetzt werden. Auch die wissenschaftliche Ausbildung wird gestärkt. So sollen 2024 und 2025 drei neue Professuren – für Plasma-Lebensmittelverarbeitung, Plasma-Agrartechnik und Plasma-Agrarwissenschaften – in Mecklenburg-Vorpommern eingerichtet werden.

„Diese neuen Professuren sind essenziell, um die Dynamik in unseren Forschungsbereichen zu erhöhen und einen nachhaltigen wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Beitrag in Nordostdeutschland zu leisten“, erläutert Weltmann.

Plasmatechnologie in Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion vorantreiben

Für die Forschung an Pflanzen und Mikroorganismen stehen den Forschenden am INP zudem speziell eingerichtete Labore zur Verfügung, die am neu eröffneten Z4 – Zentrum für Life Science und Plasmatechnologie in Greifswald angemietet wurden. „Mit der neuen personellen, technischen und räumlichen Ausstattung können wir den Einsatz der Plasmatechnologie in Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion intensiv vorantreiben. Ich bin überzeugt, dass wir dadurch erheblich zum Umweltschutz beitragen werden“, sagt Weltmann.

Das INP ist Europas größte außeruniversitäre Forschungseinrichtung auf dem Gebiet der Niedertemperaturplasmaphysik, die Grundlagenforschung und anwendungsorientierte Forschung betreibt, um neue Technologien auf den Markt zu bringen. So wurde in den vergangenen 25 Jahren unter anderem ein Forschungscluster im Nordosten Deutschlands für medizinische Anwendungen der Plasmatechnologie wie die Wundheilung etabliert.

Auch Technologien zur Behandlung von Saatgut mit kaltem Plasma wurden am INP entwickelt. Darüber hinaus forscht das Greifswalder Team zur Anwendung von plasmabehandeltem Wasser, das die Stoffwechselprozesse der Pflanzen anregt und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit und Hitze erhöht.

Plasmaverfahren für Vertical Farming nutzen

Im kürzlich gestarteten Leitprojekt „Physics for Sustainable Vertical Farming“ will das Bündnis PHYSICS FOR FOOD unter der Leitung des INP nun ihre Erfahrungen und Ergebnisse zu Plasmatechnologien bündeln und damit die Herausforderungen beim Vertical Farming hinsichtlich Pflanzengesundheit und Ressourcenschonung bewältigen. Im Projekt sollen Plasmaverfahren zur Anwendung kommen, die sowohl beim Saatgut, bei den Pflanzen selbst als auch für eine Wasserkreislaufführung eingesetzt werden können. Dafür wird in einem 40-Fuß-Schiffscontainer – eine realistische Größe für den Transfer in die Anwendung – ein komplexes Anlagensystem verbaut, das sich über 4 Etagen erstreckt. Hier sollen zunächst Rucola und Basilikum angebaut werden. Am Projekt sind neben dem INP, die Hochschule Neubrandenburg sowie Wirtschaftsunternehmen beteiligt.

Plasmatechnologie schonender und umweltfreundlicher

Doch das Potenzial der Plasmatechnologie ist weitaus größer: So kann die Haltbarkeit von Lebensmitteln mithilfe der Technologie verlängert werden. Das spart Konservierungsmittel ein und führt durch die Plasmabehandlung der Biomasse zu besseren Erträgen in Biogasanlagen. Auch bei der pharmazeutischen Grundstoffgewinnung aus Algen und Rohstoffpflanzen zeigt sich, dass die Plasmatechnologie schonendere und effektivere Ergebnisse liefern als herkömmliche Methoden. Zudem hat sie das Potenzial, aus bei der Plasmasynthese entstehendem Kohlendioxid grünen Kraftstoff zu produzieren.

Whether in packaging, mobile phones or cars, plasma technologies are used in many areas nowadays. In addition to their ability to heal wounds, cold plasmas can also kill multi-resistant bacteria and be used to treat seeds, for example. Plasma research at the Leibniz Institute for Plasma Science and Technology (INP) in Greifswald is now to be boosted with millions in funding from the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) and the state of Mecklenburg-Vorpommern.

International location for plasma research

"The funding enables us to establish an internationally leading location in Mecklenburg-Vorpommern in the field of plasma technologies for agriculture, food production and biogenic residues," explains Klaus-Dieter Weltmann, Chairman of the Board and Scientific Director of the INP. "We are focussing on developing environmentally friendly technologies that not only enrich research and teaching, but also create future-oriented jobs."

More money for personnel, research and equipment

The funding amounts to a "high single-digit million sum", as bioökonomie.de learnt on request. The funds will be used to fill up to twelve positions at the INP with additional specialised staff. Scientific training will also be expanded. Three new professorships – for plasma food processing, plasma agricultural technology and plasma agricultural sciences – are to be established in Mecklenburg-Vorpommern in 2024 and 2025.

"These new professorships are essential to increase the momentum in our research areas and make a sustainable scientific and economic contribution in north-east Germany," explains Weltmann.

Advancing plasma technology in agriculture and food production

Researchers at the INP also have access to specially equipped laboratories for research on plants and microorganisms, which have been rented at the newly opened Z4 – Centre for Life Science and Plasma Technology in Greifswald. "With the new personnel, technical and spatial equipment, we can intensively promote the use of plasma technology in agriculture and food production. I am convinced that we will make a significant contribution to environmental protection as a result," says Weltmann.

The INP is Europe's largest non-university research institution in the field of low-temperature plasma physics, conducting basic and application-oriented research in order to bring new technologies to market. Over the past 25 years, for example, a research cluster has been established in north-east Germany for medical applications of plasma technology such as wound healing.

Technologies for treating seeds with cold plasma have also been developed at the INP. In addition, the Greifswald team is researching the use of plasma-treated water, which stimulates the metabolic processes of plants and increases their resistance to drought and heat.

Utilising plasma processes for vertical farming

In the recently launched flagship project "Physics for Sustainable Vertical Farming", the PHYSICS FOR FOOD alliance, led by the INP, now wants to pool its experience and results on plasma technologies in order to overcome the challenges of vertical farming in terms of plant health and resource conservation. The project will utilise plasma processes that can be used for seeds, the plants themselves and for water circulation management. To this end, a complex plant system will be installed in a 40-foot shipping container – a realistic size for transfer to the application – which extends over 4 floors. Initially, rocket and basil are to be grown here. In addition to the INP, the Neubrandenburg University of Applied Sciences and commercial enterprises are involved in the project.

Plasma technology is gentler and more environmentally friendly

However, the potential of plasma technology is far greater: the shelf life of food can be extended with the help of this technology. This saves on preservatives and leads to better yields in biogas plants thanks to the plasma treatment of biomass. Plasma technology has also been shown to deliver gentler and more effective results than conventional methods in the production of pharmaceutical raw materials from algae and raw material plants. It also has the potential to produce green fuel from the carbon dioxide produced during plasma synthesis.

Auch Hunde belasten die Umwelt – und das je nach Größe nicht unerheblich. Forschende der Technischen Universität Berlin hatten 2020 errechnet, dass ein Durchschnittshund mit 15 Kilogramm etwa 630 Kilogramm CO₂ im Jahr verursacht. Vor allem die Herstellung von Hundefutter, das häufig aus tierischen Proteinen besteht, wirkt sich demnach negativ auf die Umweltbilanz des Vierbeiners aus. Auf dem Pet Food Forum Europa Anfang Mai in Nürnberg wurde nun ein neuartiger Hundesnack präsentiert, der aus einem mikrobiellen Protein besteht und dessen Umweltbilanz um ein Vielfaches besser ist.

Bakterien produzieren Proteine für Hundesnack

Hinter der Innovation steht das Hamburger Biotech-Start-up MicroHarvest, das auf die Herstellung nachhaltiger Proteine spezialisiert ist, und gemeinsam mit dem Münchner Tiernahrungshersteller VEGDOG das Hunde-Leckerli auf den Markt bringen will. „Die aus unseren Bakterien hergestellten Proteinbestandteile sind extrem nahrhaft. Sie enthalten natürliche Vitamine, Mineralien, bioverfügbare Aminosäuren und sind fettarm. Unsere Studien haben bisher gezeigt, dass sie für Hunde nicht nur gesund, sondern auch sehr schmackhaft sind“, so Jonathan Roberz, Mitbegründer und COO von MicroHarvest.

Für Hunde mit Unverträglichkeiten und Allergien geeignet

MicroHarvest nutzt bei der Herstellung der Proteine die Biomasse-Fermentation sowie speziell ausgewählte Stämme von Mikroorganismen, die mit landwirtschaftlichen Nebenströmen gefüttert werden. Bei dem Hundesnack handelt es sich dem Unternehmen zufolge um eine Neuheit auf dem europäischen Markt für Hundefutter, die das von MicroHarvest entwickelte mikrobielle Protein mit Zutaten wie Kartoffel und Apfeltrester kombiniert. Aufgrund seiner hypoallergenen Merkmale sei das neuartige Leckerli vor allem für Hunde mit ausgeprägten Unverträglichkeiten gegenüber herkömmlichen Proteinquellen und Allergien geeignet und damit auch für den Einsatz in der Tierarztpraxis interessant, heißt es.

Die Umweltbilanz des neuen Hundesnacks entspricht den Unternehmen zufolge mit 1,4 kg CO₂-Äquivalent pro Kilogramm Produkt dem von Insektenproteinen und ist damit auch deutlich niedriger als bei Hundefutter mit pflanzlichen Proteinen. „In einer Welt, in der die Proteinnachfrage bis 2050 voraussichtlich um 50 % steigen wird, glauben wir, dass mikrobielles Protein ein kraftvoller und effektiver Weg ist, Proteinangebote zu innovieren und zu diversifizieren. Wir freuen uns auf die Partnerschaft mit VEGDOG, um dieses einzigartige Hunde-Leckerli auf den Markt zu bringen“, so Jonathan Roberz.

Hundehalter offen für innovativen Hundesnack

In einer Studie von MicroHarvest und der niederländischen Universität Wageningen hatten sich 73 % der Befragten offen für Leckerlis mit Proteinen aus Mikroorganismen gezeigt. 75 % waren darüber hinaus bereit, diesen Snack in das vollständige Futter ihres Haustiers zu integrieren, soweit es schmackhaft ist. In einer anschließenden Schmackhaftigkeitsstudie wurde der Hundesnack mit Protein aus Mikroorganismen nach Angaben der Unternehmen häufiger gewählt als jene Snacks aus Geflügel. „Unser Ziel ist es, Hundebesitzern zu zeigen, dass sie nicht zu fleischbasierten Produkten greifen müssen, um ihre Haustiere zu ernähren“, sagt Tessa Zaune-Figlar, Gründerin und CEO von VEGDOG.

Seit Ende April sind die Tore der 30. Baden-Württembergischen Landesgartenschau in Wangen geöffnet. Auf 45 Hektar entstand hier in den vergangenen Jahren am Fluss Obere Argen eine grüne Oase, die die historische Altstadt von Wangen mit dem ehemaligen Industriegelände ERBA verbindet. Dafür wurde das ehemalige Industriegebiet revitalisiert und damit nachhaltig aufgewertet.

Zu den Highlights des Allgäuer Sommerevents gehören neben der Blütenpracht zwei architektonische Weltneuheiten, die Forschende der Universität Stuttgart präsentieren. Mit dem Hybrid-Flachs-Pavillon und dem Wangen-Turm soll erlebbar werden, welche Potenziale biobasierte Materialien für eine nachhaltige Architektur bieten.

Ressourcenschonende Konstruktion aus Holz und Flachs

Der Hybrid-Flachs-Pavillon befindet sich inmitten der Schaugärten der Landesgartenschau und steht für eine ressourcenschonende Bauweise, die Holz und Naturfaser kombiniert und eine Alternative zur herkömmlichen Bauweise bietet. Durch den Einsatz von Holz und Flachs kann die Konstruktion vollständig zurückgebaut und das Material wiederverwendet werden.

Das Innovative daran ist die wellenförmige Dachkonstruktion, die nach dem Vorbild des geschwungenen Argen-Flusslaufs entworfen wurde. Sie beruht auf einem neuartigen und ressourcenschonenden Trägersystem. Diese Konstruktion verbindet Sperrholzplatten und Naturfaserkörper, die durch kernloses Wickeln von Flachsfasern hergestellt wurden. Dabei wechseln sich 20 Hybridbauteile mit herkömmlichen Holzelementen ab und bilden so die wellenförmige Struktur des Daches.

Weltweit einzigartiges Trägersystem

„Dieser Pavillon ist das erste Gebäude weltweit, das auf diese Weise Naturfasern verwendet. Die Schneelast, die der Pavillon in Wangen tragen muss, beträgt bis zu 360 kg/qm und ist damit außergewöhnlich hoch“, sagt Jan Knippers, Leiter des Instituts für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen an der Universität Stuttgart.

Sowohl der Pavillon als auch der Wangen-Turm wurden an der Universität Stuttgart nach den neuesten Erkenntnissen der Digitalisierungs- und Leichtbauforschung geplant und konstruiert. Alle hier eingesetzten Baustoffe stammen aus der Region.

Der 22 Meter hohe spiralförmige Wangen-Turm befindet sich in Sichtweite des Pavillons und dient als Aussichtsturm. Hier wurden gekrümmte Sperrholz-Bauteile verwendet, die sich durch das Zusammenziehen des Holzes selbsttätig formen. Das Besondere: Die Holzkonstruktion besteht aus Brettern, die gerade einmal 130 mm dick sind und dem Turm eine schlanke, aber leistungsfähige Struktur geben, ohne viel Material zu vergeuden.

Kooperation mit regionalen Unternehmen

„Der Wangen-Turm und der Hybrid-Flachs-Pavillon sind das Ergebnis langjähriger Forschung des Exzellenzclusters. Die Bauwerke wurden in Kooperation mit regional ansässigen Unternehmen umgesetzt. So soll der gegenseitige Wissenstransfer zwischen Forschung und ausführenden Unternehmen sichergestellt werden mit dem Ziel, die Bauprozesse ökologisch zu optimieren und damit wichtige Grundsteine für die Bauwende zu legen“, sagte Achim Menges, Sprecher des Exzellenzclusters Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC), im Rahmen der Eröffnungsfeier der Landesgartenschau in Wangen.

Die Digitalisierung ist längst auch in der Landwirtschaft angekommen. Schon heute liefern Satelliten und Sensoren wichtige Daten, um die Bewirtschaftung von Weide, Acker und Stall effizienter zu machen. Auch Feldroboter, die Unkraut oder kranke Pflanzen aufspüren und behandeln, sind in der Entwicklung und können nachweislich wichtige Gefährten bei der Transformation zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Landwirtschaft werden.

Damit die digitale Revolution gelingt, sind allerdings noch einige Forschungsfragen zu klären. In einem Positionspapier haben Forschende vom Exzellenzcluster PhenoRob nun jene Fragen formuliert, die im Hinblick auf eine intelligente Digitalisierung in der Landwirtschaft künftig vorrangig behandelt werden müssen.

Intelligente digitale Technologien nutzen

Ob Artenverlust, Überdüngung, Tierhaltung oder der Anbau in Monokultur – die gängigen Methoden der konventionellen Landwirtschaft setzen Umwelt und Klima gleichermaßen zu. Durch eine individuelle Behandlung kranker Pflanzen oder das gezielte Ausbringen von Dünger und Pflanzenschutzmitteln könnten nach Ansicht des PhenoRob-Teams die Folgen minimiert werden. „Eine Lösung könnte die Nutzung intelligenter digitaler Technologien sein“, erklärt Hugo Storm, Mitarbeiter des Exzellenzclusters PhenoRob und Erstautor der im Fachmagazin „European Journal of Agronomy“ erschienenen Studie. Darin werden Schritte und Forschungsfragen aufgelistet, die aus ihrer Sicht in nächster Zukunft „prioritär“ bearbeitet werden müssen.

Datenquellen für Monitoring verzahnen

Klärungsbedarf sehen die Forschenden beispielsweise beim Monitoring, also bei der Überwachung der Anbauflächen, um Nährstoffmangel, Unkräuter oder Schädlingsbefall rechtzeitig zu erkennen. Satellitendaten würden hier nur einen groben Überblick liefern, während Drohnen und Sensoren detaillierte Angaben machen können.

„Eine Schwierigkeit dabei ist es, diese Daten miteinander zu verzahnen“, erklärt Storms Kollegin Sabine Seidel und nennt wichtige Fragen, die in diesem Zusammenhang beantwortet werden müssen: „Wann reicht eine niedrige Auflösung, wann muss es detaillierter werden? Wie müssen Drohnen fliegen, um möglichst effizient vor allem die Pflanzen in den Blick zu nehmen, die gefährdet sind?“

Ackerflächen digital nachbauen

Das Problem: All diese Daten bilden nach Ansicht der Forschenden nur den Status quo ab, liefern Landwirtinnen und Landwirten aber nicht die gewünschten Handlungsoptionen oder gar Informationen zu möglichen Auswirkungen. „Um Fragen wie diese zu beantworten, muss man die Ackerflächen gewissermaßen digital nachbauen“, erläutert Seidel. „Es gibt dazu verschiedene Ansätze. Eine offene Forschungsfrage ist, auf welche Weise sie sich kombinieren lassen, um die Treffgenauigkeit der Modelle zu verbessern.“

KI nutzen und finanzielle Anreize schaffen

Verfahren aus dem Bereich des Maschinenlernens und der künstlichen Intelligenz können der Studie nach bei der Entwicklung entsprechender Modelle eine wesentliche Rolle spielen. Aber nicht nur das. Auch finanzielle Anreize für Landwirtinnen und Landwirte müssen nach Überzeugung des Teams geschaffen werden, damit die digitale Revolution gelingt.

„Wir müssen uns künftig verstärkt mit der Frage beschäftigen, welche Rahmenbedingungen für diese Akzeptanz nötig sind“, erklärt Heiner Kuhlmann, einer der beiden Sprecher des Exzellenzclusters. „Denkbar ist etwa die Schaffung finanzieller Anreizsysteme. Alternativ kann der Gesetzgeber auch Grenzwerte vorgeben, etwa zum Einsatz von Düngemitteln.“ Auch hier könnten Computermodelle abschätzen, wie effektiv die Maßnahmen wirklich sind, heißt es.

Holz ist als begehrter Bau- und Werkstoff aus unserm Alltag nicht wegzudenken. Doch die Schönheit dieses Materials leidet, wenn es Sonne und Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Daher werden Holzoberflächen zum Schutz häufig lackiert. Viele dieser UV-Blocker enthalten jedoch Chemikalien, die gesundheitsschädlich sind und deren Einsatz vor allem in Innenräumen vermieden werden sollte.

Forschende vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV arbeiten daher gemeinsam mit der Naturhaus Naturfarben GmbH seit 2021 an einer biobasierten und umweltfreundlichen Alternative.

Formel für nachhaltigen UV-Holzschutz entwickelt

Zwar gibt es biobasierte Lacke für Holz, die vor einer Alterung durch Sonnenlicht schützen. Diese sind jedoch farbig und verändern damit Haptik und Optik des Werkstoffs. Im Rahmen des Projektes ProTann hat das Forschungsteam nun eine Formel für einen UV-Holzschutz gefunden, der zu 100 % biobasiert und gleichzeitig transparent ist, sodass die Holzstruktur sichtbar bleibt.

„Zur natürlichen Bindung in Beschichtungssystemen nutzen wir am Fraunhofer IVV schon seit Längerem sehr erfolgreich Proteine“, erzählt Melanie Platzer, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Verfahrensentwicklung Pflanzliche Rohstoffe. „Neu für uns war die Kombination mit sekundären Pflanzenstoffen, die als UV-Schutz für einen wasserbasierten Lack dienen sollten.“

Das Projektteam musste eine Lösung finden, damit sich Proteine und sekundäre Pflanzenstoffe im Lack fest miteinander verbinden. Dafür wurden verschiedenste Formulierungen, wie etwa Proteine aus Erbse und Soja getestet. Schließlich wurden zwei Proteine ausgewählt und mit verschiedenen sekundären Pflanzenstoffen vermischt, die einen guten UV-Schutz bieten. Hier war insbesondere der pH-Wert entscheidend, der für den Schutz des Holzes erforderlich ist.

Nutzung von regionalen Roh- und Reststoffen

„Letztlich hatten wir viele Treffer, was mögliche Protein-Additiv-Kombinationen für den UV-Schutzlack anging, und konnten uns der Frage widmen, welche Formulierung sinnvoll ist, wenn man in Richtung Produktion denkt – auch was die Regionalität und Verfügbarkeit der verwendeten Rohstoffe angeht“, fasst Platzer zusammen. „Wo es möglich ist, beziehen wir in unsere Entwicklungsarbeit Reste aus der Agrar- und Lebensmittelindustrie mit ein, etwa Schalen aus der Apfelsaftherstellung oder Trester aus der Weinproduktion.“

Markt für natürliche Holzschutzmittel erschließen

Die vom Team entwickelte wasserbasierte Formel zur Herstellung eines transparenten und vollständig biobasierten UV-Holzschutzes wird nun von der Naturhaus Naturfarben GmbH weiterentwickelt. Ziel ist es, die Zusammensetzung so anzupassen, dass sie in größerem Maßstab hergestellt werden kann, um einen neuen Markt im Bereich der natürlichen Holzschutzmittel zu erschließen.

Das Fraunhofer-Team wird hingegen in einem Folgeprojekt für die entwickelten UV-abweisenden Protein-Pflanzenstoff-Kombinationen weitere Anwendungsmöglichkeiten ausloten – etwa für Verpackungsbeschichtungen oder Hautschutz.

Algen am Strand sind eher lästig. Doch die ungeliebten Wasserpflanzen sind nicht nur für das Ökosystem Meer von Bedeutung, da sie Schadstoffe filtern können. Auch für die Bioökonomie sind Algen ein wertvoller Rohstoff, um Lebensmittel, Pharmazeutika, Kosmetika, Biomaterialien oder Biokraftstoffe herzustellen. Um dieses Potenzial zu nutzen, werden bisher Mikroalgen in Anlagen an Land kultiviert. Algenfarmen im Meer sind hierzulande kaum etabliert.

Das soll sich ändern. Im Rahmen des Plant³-Verbundprojekts „AlgenGrün“ soll ein System entwickelt werden, um Algen erfolgreich in der Ostsee kultivieren zu können. Das Vorhaben wird vom Rostocker Verein Alles Alge geleitet und im Rahmen der Fördermaßnahme „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) von April 2024 bis Dezember 2025 gefördert. Daran beteiligt sind Forschende der Universität Greifswald sowie die DLE GmbH aus Penzlin.

Kultursysteme für den regionalen Algenanbau etablieren

Konkret soll der Anbau für die Algenarten Ulva spp. und Furcellaria lumbricalis etabliert werden. Dafür will der Verein gemeinsam mit den Greifswalder Forschenden für mehrere ausgewählte Standorte an der Ostseeküste Mecklenburg-Vorpommerns angepasste Kultursysteme entwickeln, Reproduktions- und Wachstumsexperimente durchführen sowie Ernte- und Haltbarmachungsverfahren testen.

Akteure gewinnen und begeistern

Darüber hinaus gilt es, die Öffentlichkeit und vor allem wichtige Akteure in der Region für das Thema Algenanbau in der Ostsee zu sensibilisieren. Dafür sollen Methoden entwickelt werden, die die Teilnehmenden begeistern. Geplant sind zielgruppenangepasste Formate mit interaktiven Konzepten, aber auch Bildungsfahrten auf Traditionsschiffen im Greifswalder Bodden.

Akzeptanz für Lebensmittel aus Algen schaffen

Der Projektpartner DLE aus Penzlin wird sich wiederum dem Thema „Algen in der zeitgemäßen Ernährung“ widmen und Prototypen regional typischer Lebensmittel aus Algen entwickeln. Ein wichtiger Meilenstein im Projekt ist jedoch die Akzeptanz der Verbraucherinnen und Verbraucher für diese neuen Lebensmittel. Hier will die DLE ihre Kontakte innerhalb der Branche nutzen, um die einheimische Ernährungswirtschaft für das Thema „Algen aus der Ostsee“ zu interessieren.

Das Projektteam hofft, dass sich viele Interessenten aus der Region für das Thema Algenanbau begeistern lassen und am Projekt mitwirken – sei es aus der Bildung, Gastronomie, Fischerei, Politik oder vom Naturschutz. „Wir wollen in den Austausch gehen und gemeinsam Lösungen für eine nachhaltigere Nutzung unserer marinen Ressourcen finden“, appelliert das Projektteam.

Die BMBF-Fördermaßnahme „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ zielt darauf ab, neue regionale Bündnisse und einen nachhaltigen innovationsbasierten Strukturwandel in allen strukturschwachen Regionen Deutschlands anzustoßen.

Algae on the beach are rather annoying. However, these unloved aquatic plants are not only important for the marine ecosystem, as they can filter pollutants. Algae are also a valuable raw material for the bioeconomy for the production of food, pharmaceuticals, cosmetics, biomaterials and biofuels. In order to utilise this potential, microalgae have so far been cultivated in plants on land. Algae farms in the sea are barely established in this country.

This is set to change. As part of the Plant³ joint project "AlgaeGreen", a system is to be developed to successfully cultivate algae in the Baltic Sea. The project is being led by the Rostock-based Alles Alge association and is being funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) from April 2024 to December 2025 as part of the "WIR! - Change through innovation in the region" funding programme. Researchers from the University of Greifswald and DLE GmbH from Penzlin are involved.

Establishing cultivation systems for regional algae cultivation

Specifically, the cultivation of the algae species Ulva spp. and Furcellaria lumbricalis is to be established. To this end, the association wants to work with the Greifswald researchers to develop adapted cultivation systems for several selected locations on the Baltic coast of Mecklenburg-Vorpommern, carry out reproduction and growth experiments and test harvesting and preservation methods.

Attracting and inspiring stakeholders

In addition, the aim is to sensitise the public and, above all, key stakeholders in the region to the topic of algae cultivation in the Baltic Sea. To this end, methods are to be developed that inspire the participants. Target group-specific formats with interactive concepts are planned, as well as educational trips on traditional ships in the Greifswald Bodden.

Creating acceptance for food made from algae

The project partner DLE from Penzlin will once again focus on the topic of "Algae in contemporary nutrition" and develop prototypes of typical regional foods made from algae. However, an important milestone in the project is consumer acceptance of these new foods. Here, the DLE wants to use its contacts within the sector to interest the local food industry in the topic of "algae from the Baltic Sea".

The project team hopes that many interested parties from the region will be inspired by the topic of algae cultivation and participate in the project - be it from education, catering, fisheries, politics or nature conservation. "We want to engage in dialogue and work together to find solutions for a more sustainable use of our marine resources," appeals the project team.

The BMBF funding programme "WIR! - Change through innovation in the region" aims to initiate new regional alliances and sustainable innovation-based structural change in all economically less developed regions of Germany.

Fleischersatzprodukte auf Basis von Soja, Weizen oder Erbsen werden immer beliebter. Beim Geschmack können diese Produkte mit dem tierischen Original allerdings noch nicht mithalten. Mit einer innovativen Fettzutat will das Berliner Start-up Cultimate Foods dieses Problem lösen. Um Geschmack und Textur pflanzlicher Fleischersatzprodukte zu verbessern, entwickelt das Biotech-Unternehmen ein sogenanntes hybrides Produkt, das aus pflanzlichem Eiweiß und zellbasierten Zutaten, wie kultiviertem Fett, besteht. Im Rahmen einer Seed-Runde konnte das Foodtech-Start-up nun 2,3 Mio. Euro von Investoren einwerben.

Fleischindustrie revolutionieren

Die Finanzierungsrunde wurde vom High-Tech Gründerfonds (HTGF) angeführt. Weitere Investoren waren der Life Science Valley Wachstumsfonds, die b.value AG, die Kale United sowie der Foodtech-Investor Big Idea Ventures. „In kurzer Zeit konnte Cultimate Foods wichtige Meilensteine erreichen, starke Verbindungen zur Foodtech-Industrie aufbauen und Kooperationen mit Universitäten eingehen. Der HTGF freut sich, ein neues Investitionsfeld zu erschließen und Cultimate Foods dabei zu unterstützen, die alternative Fleischindustrie mit seiner zellkultivierten Fettzutat zu revolutionieren", sagte Tilmann Petersen, Investment Manager beim HTGF.

Lipidzusammensetzung sorgt für authentischen Fleischgeschmack

Cultimate Foods wurde 2022 gegründet und versteht sich als B2B-Partner, der andere Lebensmittelhersteller aus dem Bereich Fleischersatzprodukte mit der im Labor kultivierten Fettzutat versorgen will. Nach Angaben des Unternehmens handelt es sich dabei um eine „einzigartige Lipidzusammensetzung“, die für einen „authentischen Schweine- und Rindfleischgeschmack“ sorgt. Mithilfe moderner Zellkulturtechniken werden im Labor echte Fettzellen gezüchtet, ohne dass Tiere leiden müssen.

„Wissenschaft ist der Schlüssel zur Lösung vieler Probleme, die die Lebensmittelindustrie verursacht. Durch innovative Technologien können wir den Fleischgeschmack liefern, nach dem sich die Verbraucher sehnen, und gleichzeitig die unethische Massentierhaltung einschränken und den Klimawandel durch die Verringerung der CO₂-Emissionen bekämpfen", sagte Eugenia Sagué, Mitbegründerin und Geschäftsführerin von Cultimate Foods.

Skalierung und Ausbau der Produktiuon

Mit dem eingeworbenen Geld will Cultimate Foods die Produktionsprozesse skalieren sowie die kommerziellen Kooperationen und den Betrieb ausbauen. „Der Abschluss der Seed-Runde im heutigen Finanzierungsumfeld bestätigt die Erfolge unseres technologischen Ansatzes und die Bemühungen unseres Teams. Mit einem Konsortium aus erfahrenen Biotech- und Foodtech-Fonds an Bord freuen wir uns darauf, bei der Skalierung auf die nächste TRL und der Erschließung unserer ersten Märkte von beiden Fachgebieten zu profitieren", sagte George Zheleznyi, Mitgründer und Geschäftsführer von Cultimate Foods.

Meat substitutes based on soya, wheat or peas are becoming increasingly popular. However, when it comes to flavour, these products cannot yet compete with the animal-based original. The Berlin start-up Cultimate Foods wants to solve this problem with an innovative fat ingredient. In order to improve the flavour and texture of plant-based meat substitutes, the biotech company is developing a so-called hybrid product consisting of plant-based protein and cell-based ingredients such as cultured fat. The foodtech start-up has now raised 2.3 million euros from investors as part of a seed round.

Revolutionising the meat industry

The financing round was led by High-Tech Gründerfonds (HTGF). Other investors included Life Science Valley Wachstumsfonds, b.value AG, Kale United and foodtech investor Big Idea Ventures. "In a short period of time, Cultimate Foods was able to achieve important milestones, establish strong connections to the foodtech industry and enter into collaborations with universities. HTGF is excited to enter a new investment field and support Cultimate Foods in revolutionising the alternative meat industry with its cell-cultured fat ingredient," said Tilmann Petersen, Investment Manager at HTGF.

Lipid composition ensures authentic meat flavour

Cultimate Foods was founded in 2022 and sees itself as a B2B partner that wants to supply other food manufacturers in the meat substitute sector with the fat ingredient cultivated in the laboratory. According to the company, this is a "unique lipid composition" that provides an "authentic pork and beef flavour". Using modern cell culture techniques, real fat cells are grown in the laboratory without animals having to suffer.

"Science is the key to solving many of the problems caused by the food industry. Through innovative technologies, we can deliver the meat flavour that consumers crave, while reducing unethical factory farming and tackling climate change by reducing CO₂ emissions," said Eugenia Sagué, co-founder and CEO of Cultimate Foods.

Scaling and expansion of the product range

Cultimate Foods intends to use the money raised to scale its production processes and expand its commercial collaborations and operations. "Closing the seed round in today's funding environment validates the success of our technology approach and the efforts of our team. With a consortium of experienced biotech and foodtech funds on board, we look forward to benefiting from both areas of expertise as we scale to the next TRL and enter our first markets," said George Zheleznyi, co-founder and CEO of Cultimate Foods.

Ob Pflanzen auf dem Acker gedeihen und ertragreich sind, hängt nicht allein davon ab, ob sie ausreichend Wasser und Nährstoffe zur Verfügung haben. Auch der wurzelnahe Bereich der Pflanze – die Rhizosphäre – hat maßgeblichen Einfluss auf die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen, wie frühere Untersuchungen von Forschenden der Universität Bayreuth ergaben. Für das Team um die Bayreuther Geoökologin Johanna Pausch ist die Rhizoshäre daher seit langem der Schlüssel, um Pflanzen an die künftigen klimatischen Bedingungen anzupassen und widerstandsfähiger zu machen.

BMBF fördert weitere Forschung zu Rhizosphäre

Im Verbundprojekt RhizoTraits, das von der Universität Bayreuth koordiniert wird, nehmen die Forschenden daher die Eigenschaften des wurzelnahen Bereichs der Maispflanze genauer ins Visier. Sie wollen herausfinden, ob ältere Maissorten und Sortenmischungen die Erträge in der Klimakrise stabilisieren können. Das Vorhaben startete Anfang Mai und wird bis April 2027 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 1,9 Mio. Euro gefördert. Daran beteiligt sind auch Forschende von der Technischen Universität München, der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft sowie vom Karlsruher Institut für Technologie.

Im Vorläuferprojekt, das ebenfalls vom BMBF gefördert wurde, ging es um die Frage, inwiefern ältere Sorten im Vergleich zu modernen Sorten Eigenschaften in der Rhizosphäre aufweisen, die unter extremen Klimabedingungen Ertragsverluste reduzieren können. Im Rahmen der Untersuchung zeigten ältere Sorten bei Trockenheit eine erhöhte Plastizität in den Eigenschaften ihrer Wurzeln und der Rhizosphäre, was ihnen nach Einschätzung der Forschenden die Anpassungen an veränderte Umweltbedingungen erleichtern könnte. Ein Vergleich der Nährstoff- und Wasseraufnahme ergab, dass sich alte und moderne Sorten dabei unterschiedlicher Strategien bedienen. Während die alten Maissorten über längere und schlankere Wurzeln verfügen und damit aus dem Unterboden Wasser und Nährstoffe holen können, setzen moderne Sorten eher auf die Symbiose mit Wurzelpilzen.

Strategien zur Nährstoff- und Wasseraufnahme von Maissorten

In der nun angelaufenen zweiten Projektphase will das Team um Projektkoordinatorin Johanna Pausch die verschiedenen Strategien zur Nährstoff- und Wasseraufnahme der Maispflanzen genauer untersuchen. „Wir möchten testen, ob die Strategien unter sich ändernden Klima- und Bodenbedingungen stabil bleiben“, sagt Pausch. Dafür wird eine Sortenmischung aus mehreren Maissorten mit unterschiedlichen Anpassungsstrategien und deren Auswirkungen auf die Ertragsstabilität untersucht. „Wir bauen die Pflanzen auf unterschiedlichen Böden an, wobei wir Unterschiede zwischen dem regenreicheren Süden und den trockeneren Regionen rund um Würzburg erwarten“, sagt Pausch.

Erstellung von Ertragsprognosen für zukünftige Klimaszenarien

Auch die Abnahme der Maiserträge in Süd- und Nordbayern soll im zweiten Projektabschnitt genauer untersucht werden. Mithilfe von Modellierungsansätzen werden zudem Ertragsprognosen für zukünftige Klimaszenarien erstellt sowie der Einfluss von Sorten und Sortenmischungen auf wichtige Funktionen von Ökosystemen wie die Kohlenstoffspeicherung analysiert.

Dieser integrative Ansatz könnte den Forschenden zufolge hilfreich sein, die Ertragsstabilität zukünftiger Anbausysteme zu optimieren. „Geschickt zusammengestellte Sortenmischungen“ könnten „eine schnelle und leicht umzusetzende Maßnahme sein“, um die Landwirtschaft in bestimmten Regionen an die Folgen der Klimakrise anzupassen, heißt es.

Whether plants thrive and produce high yields in the field does not only depend on whether they have sufficient water and nutrients available. The area of the plant close to the roots – the rhizosphere – also has a significant influence on the availability of water and nutrients, as previous studies by researchers at the University of Bayreuth have shown. For the team led by Bayreuth geoecologist Johanna Pausch, the rhizosphere has therefore long been the key to adapting plants to future climatic conditions and making them more resilient.

BMBF funds further research on the rhizosphere

In the joint project RhizoTraits, which is coordinated by the University of Bayreuth, the researchers are therefore taking a closer look at the properties of the area of the maize plant close to the roots. They want to find out whether older maize varieties and mixtures of varieties can stabilise yields in the climate crisis. The project started at the beginning of May and is being funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) with a total of 1.9 million euros until April 2027. Researchers from the Technical University of Munich, the Bavarian State Research Centre for Agriculture and the Karlsruhe Institute of Technology are also involved in the project.

The previous project, which was also funded by the BMBF, focussed on the question of the extent to which older varieties have properties in the rhizosphere that can reduce yield losses under extreme climatic conditions compared to modern varieties. As part of the study, older varieties showed increased plasticity in the properties of their roots and rhizosphere under drought conditions, which the researchers believe could make it easier for them to adapt to changing environmental conditions. A comparison of nutrient and water uptake revealed that old and modern varieties use different strategies. While the old maize varieties have longer and slimmer roots and are therefore able to obtain water and nutrients from the subsoil, modern varieties tend to rely more on symbiosis with root fungi.

Strategies for nutrient and water uptake by maize varieties

In the second phase of the project, which has now started, the team led by project coordinator Johanna Pausch wants to investigate the various strategies for nutrient and water uptake by maize plants in more detail. "We want to test whether the strategies remain stable under changing climate and soil conditions," says Pausch. To this end, a mixture of several maize varieties with different adaptation strategies and their effects on yield stability are being investigated. "We are growing the plants on different soils, and we expect differences between the rainier south and the drier regions around Würzburg," says Pausch.

Creation of yield forecasts for future climate scenarios

The decrease in maize yields in southern and northern Bavaria will also be analysed in more detail in the second phase of the project. Modelling approaches will also be used to create yield forecasts for future climate scenarios and to analyse the influence of varieties and variety mixtures on important ecosystem functions such as carbon storage.

According to the researchers, this integrative approach could be helpful in optimising the yield stability of future cultivation systems. "Cleverly composed variety mixtures" could be "a quick and easy-to-implement measure" to adapt agriculture in certain regions to the consequences of the climate crisis, they say.