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Biomethane is considered a sustainable energy source. It can be used not only to generate electricity and heat, but also as a fuel, thus making a decisive contribution to climate and environmental protection. As part of an accelerator program funded by the European Innovation Council (EIC), Electrochaea, a company based in Planegg near Munich, has now been able to bring its innovative technology for climate-neutral biomethane production to commercial scale.

The European Innovation Council (EIC) has supported the work of the power-to-gas specialist with a total of 17.5 million euros over the past three years. The company relies on so-called archaea for the production of biomethane. These phylogenetically ancient microorganisms act as biocatalysts and their metabolism ensures that CO₂ and green hydrogen are converted into methane in just one step.

Successful upscaling through EIC funding

“The EIC Accelerator program was a fantastic opportunity for Electrochaea to scale our technology to a commercially relevant size and to develop the BioCat-Roslev project based on a new and more efficient design,” says Doris Hafenbradl, CTO and Managing Director of Electrochaea.

Archetype design successfully integrated into demonstration plant

As part of the Accelerator program, Electrochaea says it has successfully brought its biomethanation technology to industrial scale with an archetype design with an electrical output of 10 MWe (megawatts electrical). At the same time, the new archetype design has also been successfully integrated into the operation of a biogas upgrading and grid feed-in plant in Denmark as part of the BioCat Roslev project.

With the help of EIC funding, it was possible to make the plant design even more efficient and cost-effective, thereby significantly reducing the investment and operating costs of the biomethanization technology to the benefit of customers, Electrochaea reports. In addition, significant progress was also made during the funding period in the approval, technology integration and optimization of the business model for the BioCat-Roslev project.

Well positioned for commercial deployment

“With the completion of the program, Electrochaea is well positioned to deploy its technology commercially and make a decisive contribution to the urgently needed production of renewable methane,” the company writes in its press release. Electrochaea already operates demonstration plants in Denmark and Switzerland. The technology for the microbial production of synthetic methane has also received 9.5 million euros in funding from the Danish Network Agency.

Nährstoffe wie Phosphor, Stickstoff und Kalium sind lebenswichtig für das Pflanzenwachstum und letztlich für den Ernteertrag. Eine Überdüngung schadet jedoch nicht nur den Böden, sondern kann auch Folgen für Mensch, Tier und Umwelt haben. Der Grund: Überschüssige Nährstoffe wie Nitrat werden von den Pflanzen nicht aufgenommen und gelangen durch Auswaschung aus dem Boden ins Grundwasser und damit in die Nahrungskette. Alternativen gibt es durchaus, um den Einsatz synthetischer Düngemittel in der Landwirtschaft zu reduzieren. So hat das Osnabrücker Start-up SeedForward ein Verfahren zur biobasierten Saatgutbehandlung entwickelt, bei dem zusätzlich Mikroben die Stickstofffixierung in Nutzpflanzen anregen. Das innovative Verfahren wird nun von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit rund 432.000 Euro gefördert.

„Das Projekt hat uns sehr überzeugt“, sagt DBU-Generalsekretär Alexander Bonde. „Es ist hochinnovativ und äußerst praxisrelevant. Denn es bündelt die Ziele aller Beteiligten: Gleichbleibende Erträge bei reduziertem Düngemitteleinsatz, ohne die Ernährungssicherheit zu gefährden. Die Methode schont Wasser und Boden – aber eben auch die Geldbeutel von Bäuerinnen und Bauern, weil sie weniger düngen müssen.“

Pflanzensamen mit Biostimulanzen ummantelt

Die Saatbehandlungsmethode wurde bereits an Brotweizen, Mais und Raps erfolgreich getestet. Das Innovative dieses Verfahrens ist nach Angaben des Unternehmens, dass Biostimulanzien direkt auf das Saatgut aufgebracht werden. Die Pflanzensamen werden demnach mit einem „hochkomplexer Cocktail aus biobasierten Wirksubstanzen“ ummantelt und regen so das Wurzelwachstum an. „Durch eine größere Wurzeloberfläche können die Pflanzen mehr Nährstoffe aufnehmen, brauchen also nicht so viel gedüngt zu werden“, erklärt SeedForward-Gründer Jan Ritter.

Stickstofffixierende Mikroben fördern Phosphatmobilisierung

Außerdem werden frei lebende stickstofffixierende Organismen über Blatt und Boden eingesetzt, die sich nach Angaben des Unternehmens zusätzlich positiv auf die Phosphatmobilisierung auswirken.

Rund 200 Kilogramm Stickstoff werden laut SeedForward derzeit im Durchschnitt pro Hektar bei Brotweizen, Mais und Raps ausgebracht. „Mit unseren Produkten und Wirkstoffen können wir die Menge der eingesetzten Stickstoff- und Phosphatdünger deutlich reduzieren“, sagt Ritter. Mit ihrer patentierten Technologie streben die Osnabrücker eine Einsparung von 10 bis 20 % an.

Neue Feldversuche an Zuckerrüben, Leguminosen und Gemüse

Das Projekt SeedForward startete Anfang dieses Jahres und läuft bis Ende 2026 mit Feldversuchen an verschiedenen Standorten in Deutschland. Nach Ansicht der DBU sind die ersten Feldversuche „ein wichtiger Schritt hin zu einer nachhaltigen und regenerativen Agrarwirtschaft – mit ungeahnten Potenzialen nicht nur in Deutschland“. Im nächsten Schritt will das 2017 gegründete Osnabrücker Unternehmen die biobasierte Saatgutbehandlung auch bei Zuckerrüben, Leguminosen und Gemüse testen.

Der Deutsche Gründerpreis zählt zu den begehrtesten Wirtschaftspreisen in Deutschland. Er wird jährlich in den Kategorien Schüler, StartUp, Aufsteiger und Lebenswerk vergeben. Mit der Auszeichnung werden seit 1997 unternehmerische Leistungen und Geschäftsideen gefördert, die sich in besonderer Weise den Herausforderungen der Zukunft stellen und ganze Branchen nachhaltig verändern können.

Das Potenzial, die Lebensmittelproduktion zu revolutionieren, steckt auch in der Entwicklung und Produktion von zellbasiertem Fisch. Mit der Idee, Fisch aus echten Fischzellen herzustellen, konnte sich das Hamburger Foodtech-Start-up Bluu Seafood für den Deutschen Gründerpreis qualifizieren. Das 2020 gegründete Unternehmen um Sebastian Raakers wurde von einer Jury für die Kategorie StartUp" nominiert.

Mit kultiviertem Fisch Lebensmittelproduktion revolutionieren

Mit „kultiviertem Fisch“ revolutioniere BLUU Seafood die Lebensmittelproduktion, schreibt die Jury. „Drei Milliarden Menschen sind weltweit vom Fisch abhängig – ein enormer Bedarf mit enormem Potenzial. Mit innovativer Biotechnologie hat BLUU eine nachhaltige Alternative zur industriellen Fischerei geschaffen. Aus Fischzellen von atlantischem Lachs und der Regenbogenforelle werden Fischprodukte hergestellt, die sowohl in Geschmack als auch den Nährwerten konkurrieren können; eine tierethische Alternative für Konsumenten, ohne die natürlichen Ressourcen zu überlasten“, heißt es in der Begründung.

Geschäftsidee erfolgreich am Markt etabliert

Das Hamburger Start-up gehört damit zu den insgesamt drei Nominierten, die der Jury zufolge „ihre Geschäftsidee besonders erfolgreich am Markt etabliert haben“. Wer von den drei Nominierten die Trophäe in der Kategorie „StartUp“ gewinnt, entscheidet sich in wenigen Wochen. Die Preisverleihung findet am 24. September 2024 im ZDF-Hauptstadtstudio in Berlin statt.

Moore sind riesige Kohlenstoff-Speicher und ein Hotspot der Artenvielfalt. Doch viele Moore wurden in den vergangenen Jahrzehnten in Deutschland trockengelegt. Aufgrund ihrer Bedeutung für den Klima- und Artenschutz hat die Bundesregierung 2022 mit der Nationalen Moorschutzstrategie die Renaturierung und den Schutz der Feuchtgebiete auf die politische Agenda gesetzt. Damit bedarf es auch neuer Nutzungskonzepte, damit Landwirtinnen und Landwirte die renaturierten Flächen klimafreundlich und gewinnbringend bewirtschaften können. Hier setzt das Projekt I-Robi an.

Anbau von Binsen in wiedervernässten Mooren

Darin wollen Forschende vom Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB) der Hochschule Hannover beweisen, dass sich reine Binsenkulturen zum Anbau auf wiedervernässten Mooren und damit als nachwachsender Rohstoff für neue nachhaltige und biobasierte Produkte eignen. Der Vorteil: Die Binse ist in Niedersachsen regional verfügbar und kann somit einen Beitrag zur ökologischen Nachhaltigkeit leisten, indem sie konventionelle Rohstoffe ersetzt und mit dem Anbau im Moor gleichzeitig als CO₂-Speicher dient.

Potenziale für industrielle Nutzung aufzeigen

In dem vor Kurzem gestarteten Vorhaben sollen daher konkret Ernte- und Rohstoffnutzungskonzepte für Niedersachsen entwickelt sowie die Potenziale zur industriellen Nutzung von Binsen als regionaler Rohstoff an konkreten Produkten aufgezeigt werden. Dafür wollen die Hannoveraner Forschenden Binsen zu Fasern aufbereiten und das Material in verschiedenen Anwendungen testen – etwas zur Herstellung von Dämmstoffen oder Füllstoff für Kunststoffe. Darüber hinaus soll für diese Produkte eine Ökobilanz erstellt und damit das Nachhaltigkeitspotenzial aufgezeigt werden.

Handlungsleitfaden für die Binsenernte

Neben der Entwicklung geeigneter Methoden zur Aufbereitung und Weiterverarbeitung von Binsen will das Team die zur Ernte des Grases benötigten Techniken auch in einem Handlungsleitfaden zusammenfassen und einer breiten Öffentlichkeit zur Verfügung stellen. Den Forschenden zufolge würden für Landwirtinnen und Landwirte damit Maßnahmen zur Pflege, aber auch die aufwendige Entsorgung des Pflanzenmaterials entfallen.

Das Projekt I-RoBi ist eins von zwölf neuen Projekten im Netzwerk der Europäischen Innovationspartnerschaft (EIP) und wird über den Projektträger, die Hochschule Hannover, mit 318.000 Euro in den nächsten drei Jahren gefördert.

Peatlands are huge carbon reservoirs and a hotspot of biodiversity. However, many moors in Germany have been drained in recent decades. Due to their importance for climate and species protection, the German government has put the renaturation and protection of wetlands on the political agenda with the National Moorland Protection Strategy 2022. This also requires new utilization concepts so that farmers can cultivate the renaturalized areas in a climate-friendly and profitable way. This is where the I-Robi project comes in.

Cultivation of rushes in rewetted moors

Researchers from the Institute for Bioplastics and Biocomposites (IfBB) at Hanover University of Applied Sciences and Arts want to prove that pure rush cultures are suitable for cultivation on rewetted moors and thus as a renewable raw material for new sustainable and bio-based products. The advantage: rush is available regionally in Lower Saxony and can therefore make a contribution to ecological sustainability by replacing conventional raw materials and simultaneously serving as a CO₂ reservoir when grown in moorland.

Identifying potential for industrial use

The recently launched project therefore aims to develop specific harvesting and raw material utilization concepts for Lower Saxony and demonstrate the potential for the industrial use of rushes as a regional raw material for specific products. To this end, the researchers in Hanover want to process rushes into fibers and test the material in various applications - for example in the production of insulating materials or fillers for plastics. In addition, a life cycle assessment is to be drawn up for these products to demonstrate their sustainability potential.

Action guide for the rush harvest

In addition to developing suitable methods for the preparation and further processing of rushes, the team also wants to summarize the techniques required for harvesting the grass in a guide and make it available to the general public. According to the researchers, this would mean that farmers would no longer have to take care of the plants or dispose of the waste material.

The I-RoBi project is one of twelve new projects in the European Innovation Partnership (EIP) network and will receive 318,000 euros in funding over the next three years from the project sponsor, Hanover University of Applied Sciences and Arts.

Ob auf Dächern, an Balkonen oder auf dem Feld. Photovoltaikanlagen sind ein wichtiger Eckpfeiler, um die Energiewende in Deutschland voranzutreiben. Um den Ausbau zu beschleunigen, hat die Bundesregierung in diesem Jahr mit dem Solarpaket I ein entsprechendes Gesetz verabschiedet. Doch auch Solarmodule halten nicht ewig. Die aktuelle Lebensdauer liegt bei 20 bis 25 Jahren. Ein konkretes Recyclingkonzept für diese wertstoffhaltigen Anlagen gibt es bisher nicht. Forschende vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale) haben gemeinsam mit Industriepartner an Materialien geforscht, die Solarmodule nachhaltiger machen und in den Kreislauf zurückgeführt werden können.

Herkömmliche Solarmodule bestehen aus Glas, Polymeren, Metallen und siliziumbasierten Solarzellen – also Materialien, deren Herstellung und Gewinnung die Umwelt belasten. Im Rahmen des Projektes „E2 – E-Quadrat. Erneuerbare Energien aus Erneuerbaren Rohstoffen“ entstand nun ein Solarmodul, das teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Bei dem „Bio-Modul-Prototyp“ wurden demnach jene Komponenten, die nicht direkt zur Licht-Strom-Umwandlung benötigt werden, aus biologisch abbaubaren Materialien, recyclebaren Materialien oder nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, schreiben die Forschenden.

Rahmen und Folie aus biobasierten Rohstoffen

So besteht der Rahmen des Moduls zu einem hohen Grad aus Holz, das am Ende der Lebenszeit recycelt und zur Herstellung neuer Solarmodule wieder verwendet werden kann. Die Zellverbindungen des Moduls, die standardmäßig mit bleihaltigen Loten verbunden sind, wurden hier mit einem elektrisch leitenden Klebstoff, der Silberpartikel enthält und als Verbinder zwischen den Drähten und den Zellen dient, ersetzt. Darüber hinaus wurden für die Rückseitenabdeckung, die aus einer Folie besteht, 30 % recyceltes Polyethylenterephthalat (PET) verwendet. Diese Ethylenvinylacetat-Folie (EVA-Folie), die als transparente Kunststoffschicht bei der Produktion von Solarmodulen eingesetzt wird und als Verkapselungsmaterial der Zellen dient, besteht ebenfalls nicht aus fossilen Rohstoffen, sondern zu 60 % aus biobasiertem Ethylen, das aus Zuckerrohr gewonnen wurde.

„Das Projekt adressierte alle Lebensphasen eines PV-Moduls: Von der Herstellung aus Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen über die eigentliche Betriebsphase bis zur stofflichen Verwertung und Rückführung in den Wertstoffkreislauf am Ende der Betriebszeit“, sagt Projektleiter Ringo Köpge, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Gruppe „PV-Module, Komponenten und Fertigung“ am Fraunhofer CSP.

Biopolymere auch für Photovoltaik geeignet

Alterungs-, Wärme-, Feuchte- und Temperaturwechseltests haben ergeben, dass jede einzelne neue Komponente im Bio-Modul-Prototyp, die aktuellen Modulstandards erfüllt. Mit diesem ersten nachhaltigeren Solarmodul liefern die Forschenden auch den Nachweis, dass Biopolymere für den Einsatz in der Photovoltaik geeignet sind und zukünftig auch für andere komplexere Anwendungen im Freien genutzt werden können. Durch den Einsatz biobasierter Rohstoffe und deren Wiederverwendung würde sich auch der CO₂-Fußabdruck für die Herstellung von Photovoltaikanlagen deutlich verbessern. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.

Whether on roofs, balconies or in the field. Photovoltaic systems are an important cornerstone in driving forward the energy transition in Germany. In order to accelerate the expansion, the German government passed a corresponding law this year in the form of Solar Package I. But even solar modules do not last forever. The current service life is 20 to 25 years. A concrete recycling concept for these systems, which contain valuable materials, does not yet exist. Researchers from the Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP in Halle (Saale) have been working with industrial partners to research materials that make solar modules more sustainable and can be returned to the cycle.

Conventional solar modules consist of glass, polymers, metals and silicon-based solar cells - materials whose production and extraction pollute the environment. As part of the project “E2 - E-Quadrat. Renewable energies from renewable raw materials”, a solar module has now been created that is partly made from renewable raw materials. According to the researchers, the components of the “bio-module prototype” that are not directly required for light-to-electricity conversion are made from biodegradable materials, recyclable materials or renewable raw materials.

Frame and foil made from bio-based raw materials

The frame of the module is made to a high degree from wood, which can be recycled at the end of its service life and reused to manufacture new solar modules. The module's cell connections, which are normally connected with lead-containing solders, have here been replaced with an electrically conductive adhesive that contains silver particles and serves as a connector between the wires and the cells. In addition, 30% recycled polyethylene terephthalate (PET) was used for the back cover, which consists of a film. This ethylene vinyl acetate (EVA) film, which is used as a transparent plastic layer in the production of solar modules and serves as encapsulation material for the cells, is also not made from fossil raw materials, but from 60% bio-based ethylene obtained from sugar cane.

“The project addressed all life phases of a PV module: From production using materials made from renewable raw materials, through the actual operating phase, to material recycling and return to the recycling loop at the end of its service life,” says project manager Ringo Köpge, research associate in the ‘PV Modules, Components and Manufacturing’ group at Fraunhofer CSP.

Biopolymers also suitable for photovoltaics

Ageing, heat, humidity and temperature cycling tests have shown that every single new component in the bio-module prototype meets current module standards. With this first more sustainable solar module, the researchers have also provided proof that biopolymers are suitable for use in photovoltaics and can also be used for other more complex outdoor applications in the future. The use of bio-based raw materials and their reuse would also significantly improve the carbon footprint for the production of photovoltaic systems. The project was funded by the Federal Ministry of Economics and Climate Protection (BMWK).

Alternative Fleisch- und Käseprodukte gehören vielerorts mittlerweile zum Standardsortiment im Supermarkt. Proteine aus Erbsen, Soja oder Weizen dienen hier in der Regel als Ersatz für tierische Eiweiße. Auch der Großhandelskonzern Metro folgt diesem Trend und hat nun einen Neuzugang zu vermelden: Seit Juli bietet der Handelskonzern als weltweit erster Großhändler die vegane Frischkäse-Alternative „Frischhain“ des Berliner Food-Tech-Start-up Formo an.

Metro erweitert veganes Angebot

„Wir freuen uns, mit ‚Frischhain‘ unser ständig wachsendes Sortiment an veganen Alternativprodukten zu erweitern und damit der immer größer werdenden Nachfrage in diesem Bereich gerecht zu werden“, so Bianca Hirsch, Bereichsleiterin Ultrafrische & Frische bei METRO Deutschland.

Das 2019 unter dem Namen Legendairy Foods gegründete Berliner Unternehmen Formo hat sich auf die mikrobielle Herstellung von Milchproteinen spezialisiert. Mithilfe eines eigens entwickelten Präzisionsfermentationsprozesses werden die für Geschmack und Textur charakteristischen Milcheiweiße Casein und Molkenprotein hergestellt. Dabei werden Mikroorganismen so umfunktioniert, dass nunmehr Hefen diese Milcheiweiße produzieren.

Frischkäse-Alternative aus Koji-Proteinen

Zur Herstellung der Frischkäse-Alternative „Frischhain“ nutzt Formo Kulturen des Koji-Pilzes. Der Schlauchpilz Aspergillus oryzae hat in der japanischen Küche seit Jahrhunderten einen festen Platz und wird zur Herstellung von Sake, Miso und Sojasoße verwendet. In Edelstahltanks stellen die Koji-Pilze per Mikrofermentation hocheffizient Koji-Proteine her. Sie ähneln Milchproteinen und eignen sich für die Herstellung veganer Frischkäse-Varianten.

Frischkäse-Alternative für den Gastrobereich

„Wir sind stolz, zusammen mit METRO unseren tierfreien Koji-Protein basierten Frischhain in die besten Restaurants Deutschlands zu bringen“, erklärt Raffael Wohlgensinger, Gründer und CEO von Formo.

Bei Metro wird die vegane Frischkäse-Alternative daher aktuell in einer 1,5-Kilogramm-Packung für den Gastrobereich angeboten. „Der vegane Frischkäse von Formo ist ideal für unsere Zielgruppe der Gastronominnen und Gastronomen sowie Hoteliers geeignet, um Trends in ihrer Küche umzusetzen und die Ernährungsweisen ihrer Gäste besser bedienen zu können“, sagt Hirsch.

Nach Angaben von Formo ist die Frischkäse-Alternative in puncto Textur und Vielseitigkeit kaum vom Frischkäse aus Kuhmilch zu unterscheiden und überzeugt auch geschmacklich. Die tierfreie Käsealternative ist zudem laktosefrei und enthält weder Antibiotika noch Hormone. „Fischhain“ sei damit für die Zubereitung veganer und laktosefreier Vorspeisen, Hauptgerichte oder Desserts ideal geeignet, könne aber auch als Brotaufstrich genutzt werden, heißt es.

In welcher Weise kann die Bioökonomie die individuellen Bildungs- und Karrierewege junger Menschen und zugleich die Transformation der Wirtschaft positiv beeinflussen kann? Dass es dafür zahlreiche Möglichkeiten gibt, will die Veranstaltung „Zukunftsperspektive Bioökonomie“ zeigen, die am 7. November 2024 im Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) am Kapelle-Ufer 1 in Berlin-Mitte stattfindet.

Orientierungshilfe für potenzielle Bioökonomie-Pioniere

Ziel der Veranstaltung ist, der kommenden Generation potenzieller Biopioniere eine Orientierungshilfe für eine mögliche Zukunft in der Bioökonomie aufzuzeigen. Junge Menschen zwischen 18 und 25 Jahren zählen zur Hauptzielgruppe. Aber auch andere Interessierte sind herzlich willkommen.

Vor allem durch vier Diskussionsrunden zu den Themen Wissenschaft, Forschung, Wirtschaft und Ehrenamt sowie drei spannende Keynotes werden Wege aufgezeigt, wie die Bioökonomie aktiv mitgestaltet werden kann. Die Podiumsdiskussionen sind dabei mit jungen Menschen besetzt, die ihre individuellen Bildungs- und Karrierewege in der Bioökonomie in den Mittelpunkt stellen, inklusive Umwegen, Erfolgen und Misserfolgen. Cosima Richardson von Kynd Hair ist ein beeindruckendes Beispiel dafür, dass mit einem Marketing-Abschluss und parallelem Hauptjob erfolgreich ein Start-up für pflanzenbasiertes Kunsthaar gegründet werden kann. An dem Lebensweg von Gerd Unkelbach (UPM) lässt sich ablesen, dass eine Ausbildung zum Chemielaboranten nicht zu einem Job in der Erdölindustrie führen muss, sondern auch in der Führungsetage eines Unternehmens für Bio-Innovationen in der Forstindustrie münden kann.

Drei Keynote-Speaker setzen Akzente

Drei Keynote-Speaker werden Akzente setzen: Bei Max Mundt, Investor beim Berliner Venture Capital Fonds Amino Collective, sind es die beruflichen Herausforderungen, die heutzutage auf junge Menschen einwirken und gleichzeitig auch die übergreifenden, die sich aus Klimawandel und Ressourcenrückgang ergeben. Wie man mit Biotechnologie erfolgreich und positiv voranschreiten kann, weiß der Naturwissenschaftler aus erster Hand zu berichten. Grundlagen zur Bioökonomie wird Fachgebietsleiterin „Nachwachsende Rohstoffe in der Bioökonomie“ an der Universität Hohenheim und frühere Co-Vorsitzende des deutschen Bioökonomierates, Iris Lewandowski, anschaulich vermitteln. Als Head of Challenges bei der Bundesagentur für Sprunginnovationen SPRIND hat Jano Costard den Durchblick bei Biotechnologien mit disruptivem Potenzial.

Die Kartoffel ist nach Weizen, Reis und Mais die viertwichtigste Nutzpflanze auf der Welt. Zwar gibt es weltweit rund 5.000 Kartoffel-Sorten, doch nur wenige eng Verwandte dominieren den Anbau, was die Pflanze anfällig für Schädlinge macht. Mit Blick auf den Klimawandel wird die Züchtung neuer resistenter Kartoffelsorten daher immer wichtiger. Mit dem Ziel, die Kartoffelforschung zu stärken, werden künftig das Leibniz Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und das Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) ihre Zusammenarbeit intensivieren.

Kartoffenforschung international sichtbar machen

Am Standort des JKI in Groß Lüsewitz in Mecklenburg-Vorpommern wurde dafür die gemeinsame Arbeitsgruppe „Quantitative Genetik und Zuchtmethodik der Kartoffel“ etabliert. Unter der Leitung von Delphine Van Inghelandt will das Team „die Kartoffelforschung am Standort Groß Lüsewitz für beide Institutionen, IPK und JKI, nachhaltig international sichtbarer zu machen“.

„Ziel der neuen Arbeitsgruppe ist es, unter Nutzung der am JKI-Institut in Groß Lüsewitz vorhandenen quantitativ-genetischen Expertise Konzepte zur Identifikation und Charakterisierung positiver Allele und Allelkombinationen in genetischen Ressourcen der Kartoffel zu entwickeln und diese dann optimal in der Züchtung zu nutzen. Es geht darum, den in den genetischen Ressourcen versteckten Schatz zu heben und danach der Kartoffelzüchtung zugänglich zu machen“, verkünden die beiden Institute.

Fortschritte der Genomanalyse nutzen

„Wir erhoffen uns, dass mit der Einrichtung der neuen Arbeitsgruppe die umfangreichen genetischen Ressourcen der Bundeszentrale Ex-situ-Genbank am IPK einen innovativen Anschluss an die moderne Kartoffelzüchtungsforschung finden werden“, sagte der Leiter der Abteilung „Genbank“ am IPK, Nils Stein. Hier setzt der Forscher vor allem auf die Fortschritte auf dem Gebiet der Genomanalyse von Kartoffeln. „So entstehen neue Perspektiven für die Forschung und Züchtung dieser bedeutenden Kulturart. Insbesondere im Bereich der Charakterisierung und Nutzung genetischer Ressourcen entwickeln sich neue Potenziale.“

Die Züchtungsforschung an Kartoffeln hat am JKI-Standort in Groß Lüsewitz eine lange Tradition. „Umso mehr freut es mich, dass es nun gelungen ist, zwischen dem JKI und dem IPK, also einer Ressortforschungseinrichtung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft und einem Leibniz-Institut, eine gemeinsame Arbeitsgruppe zu gründen, welche durch den Fokus auf quantitative Genomik in der Nutzung genetischer Ressourcen, die Forschungsaktivitäten am Standort bündelt, erweitert und internationaler sichtbar macht“, sagt JKI-Präsident Frank Ordon.

Genbank mit mehr als 6.300 Wild- und Kulturkartoffeln

Mit der Bundeszentrale Ex-situ-Genbank unterhält das JKI in Groß Lüsewitz zudem eine Datenbank mit mehr als 6.300 Mustern von Wild- und Kulturkartoffeln. Auf diese Infrastruktur kann die gemeinsame Arbeitsgruppe von JKI und IPK jetzt zurückgreifen, um eine „international kompetitive Kartoffelzüchtungsforschung zu etablieren“.

„Für das IPK ist die Einrichtung dieser gemeinsamen Arbeitsgruppe mit dem JKI von großer strategischer Bedeutung. Zum einen legen wir die komplementären biologischen und technischen Ressourcen beider Institute in eine Hand, um neue Forschungsimpulse zu setzen, und zum anderen verschmelzen wir mit dieser Besetzung die Forschungsnetzwerke beider Institute, um die Brücke zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung zu stärken“, sagte Nicolaus von Wirén, geschäftsführender Direktor des IPK.

The potato is the fourth most important crop in the world after wheat, rice and maize. Although there are around 5,000 potato varieties worldwide, only a few close relatives dominate cultivation, which makes the plant susceptible to pests. In view of climate change, the breeding of new resistant potato varieties is therefore becoming increasingly important. With the aim of strengthening potato research, the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) and the Julius Kühn Institute, Federal Research Institute for Cultivated Plants (JKI) will increase their collaboration in the future.

Making potato research internationally recognized

The joint working group “Quantitative Genetics and Breeding Methodology of Potatoes” was established at the JKI site in Groß Lüsewitz in Mecklenburg-Western Pomerania for this purpose. Under the leadership of Delphine Van Inghelandt, the team aims to “make potato research at the Groß Lüsewitz site more internationally recognized for both institutions, IPK and JKI, in the long term”.

“The aim of the new working group is to use the quantitative genetic expertise available at the JKI Institute in Groß Lüsewitz to develop concepts for identifying and characterizing positive alleles and allele combinations in genetic resources of the potato and then to make optimal use of these in breeding. The aim is to uncover the treasure hidden in the genetic resources and then make it available for potato breeding,” the two institutes announce.

Using advances in genome analysis

“We hope that the establishment of the new working group will provide an innovative link between the extensive genetic resources of the Federal Central Ex situ Gene Bank at the IPK and modern potato breeding research,” said Nils Stein, head of the ‘Gene Bank’ department at the IPK. Here, the researcher is relying above all on advances in the field of potato genome analysis. “This opens up new perspectives for research and breeding of this important crop. In particular, new potential is developing in the area of characterization and use of genetic resources.”

Breeding research on potatoes has a long tradition at the JKI site in Groß Lüsewitz. “I am all the more pleased that the JKI and the IPK, a departmental research institution of the Federal Ministry of Food and Agriculture and a Leibniz Institute, have now succeeded in setting up a joint working group which, by focusing on quantitative genomics in the use of genetic resources, bundles the research activities at the site, expands them and makes them more internationally visible,” says JKI President Frank Ordon.

Gene bank with more than 6,300 wild and cultivated potatoes

With the Federal Central Ex-situ Gene Bank, the JKI in Groß Lüsewitz also maintains a database with more than 6,300 samples of wild and cultivated potatoes. The joint JKI and IPK working group can now draw on this infrastructure to “establish internationally competitive potato breeding research”.

“The establishment of this joint working group with the JKI is of great strategic importance for the IPK. On the one hand, we are pooling the complementary biological and technical resources of both institutes in order to generate new research impulses, and on the other hand, we are merging the research networks of both institutes with this appointment in order to strengthen the bridge between basic and applied research,” said Nicolaus von Wirén, Managing Director of the IPK.

Der Wandel hin zu einer nachhaltigen Bioökonomie ist ein gesamtgesellschaftlicher, langfristiger und komplexer Veränderungsprozess. Um zu einer nachhaltigen, stärker biobasierten und kreislauforientierten Wirtschaftsweise in der Praxis zu gelangen, müssen die Wechselwirkungen zwischen Gesellschaft, Technik, Wirtschaft und Ökologie in ihren Veränderungsdynamiken wissenschaftlich untersucht und besser verstanden werden.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) rief daher bereits vor knapp zehn Jahren im Rahmen der „Nationalen Bioökonomiestrategie (NBÖS)“ die Fördermaßnahme „Bioökonomie als gesellschaftlicher Wandel“ (BagW) ins Leben. Seitdem stehen eine Vielzahl oft interdisziplinärer Einzel- sowie Verbundvorhaben aus den Wirtschaft-, Gesellschafts- und Umwelt- sowie Technikwissenschaften im Fokus spannender und innovativer Forschung. Seit dem Start der Fördermaßnahme im Jahre 2014 wurden knapp 50 Forschungsverbünde sowie Einzelprojekte aus Akademie, Industrie und Gesellschaft mit mehr als 60 Mio. Euro vom BMBF gefördert.

Zum zehnjährigen Jubiläum dieser Fördermaßnahme ist es Zeit für eine Bestandsaufnahme. Zu diesem Zweck laden das BMBF und der Projektträger Jülich (PtJ) am 26. November 2024 zu einer wissenschaftlichen Konferenz Bioökonomie für eine nachhaltige Zukunft – 10 Jahre „Bioökonomie als gesellschaftlicher Wandel“ in die Design Offices nach Bonn ein.

Die Fahrzeugindustrie ist für einen erheblichen Teil der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich. Nicht nur im Straßenverkehr, auch bei ihrer Herstellung von Fahrzeugen werden durch den Einsatz fossiler Rohstoffe und Materialien Klimagase freigesetzt. Beim Innenausbau will nun der Automobilkonzern Volkswagen (VW) auf nachhaltige Alternativen umsatteln. Dafür wird der Wolfburger Autobauer künftig mit dem Darmstädter Start-up Revoltech kooperieren.

Nachhaltige Materialien auf Basis von Industriehanf

Im Rahmen der Zusammenarbeit sollen nachhaltige Materialien auf Basis von Industriehanf erforscht und entwickelt werden. Konkret wollen die Partner ihre Expertisen bündeln und potenzielle Einsatzmöglichkeiten für die pflanzliche Lederalternative identifizieren. Nach Angaben von VW könnten diese nachhaltigen Oberflächenmaterialien 2028 erstmals in Innenräumen der Volkswagen-Modelle zum Einsatz kommen.

„Der nachhaltige Umgang mit Ressourcen ist eine wichtige Säule unserer Unternehmensstrategie Accelerate und fest in unserem Denken und Handeln verankert“, sagt Andreas Walingen, Leiter Strategie der Marke Volkswagen. Die Zusammenarbeit zwischen Revoltech und Volkswagen sei ein gutes Beispiel dafür, wie Start-ups mit etablierten Unternehmen durch gezieltes Zusammenführen der jeweiligen Stärken voneinander profitieren können – mit dem Anspruch, Neuerungen möglichst schnell für einen Einsatz im Auto vorzubereiten, heißt es.

Bei der von Revoltech entwickelten pflanzlichen Lederalternative namens LOVR handelt es sich VW zufolge um ein rein biologisches Einschicht-Flächenmaterial, das insbesondere für den Automobilbereich entwickelt wurde. Die Abkürzung LOVR steht für lederfrei, ölfrei, vegan und reststoffbasiert.

Biologisch abbaubar und recycelbare Lederalternative

Revoltech wurde 2021 als Spin-Off der TU Darmstadt gegründet und entwickelt Lederalternativen aus Hanffasern, die biologisch abbaubar und recycelbar sind. Zur Herstellung werden regionale Reststoffe der Hanfindustrie genutzt. Die Hanffasern werden mit einem Biokleber in einem Spezialverfahren verbunden und zu einem hochwertigen Oberflächenmaterial verarbeitet.

„Unser innovatives Oberflächenmaterial LOVR, das wir in Kooperation mit Volkswagen für die Automobilindustrie entwickeln und testen, ist skalierbar und wegweisend für die Nachhaltigkeit in der Automobilindustrie“, sagt Lucas Fuhrmann, Geschäftsführer und Mitgründer der Revoltech GmbH. Revoltech zufolge ist das LOVR-Material auch zur Herstellung von Möbeln und Textilien geeignet.

Herstellung auf bestehenden Industrieanlagen

Ein weiterer Vorteil des Revoltech-Materials ist, dass es auf bestehenden Industrieanlagen gefertigt werden kann. Damit sei es schnell skalierbar und für einen künftigen Großserieneinsatz tauglich, heißt es.

Volkswagen zufolge kam die Lederalternative aus Hanffasern bei Kunden „gut an“.

Ob Spanplatten, Möbel oder Papier: Wer in der Europäischen Union (EU) ein Holzprodukt auf den Markt bringen will, muss seit Juni vergangenen Jahres belegen, dass die dafür verwendeten Holzarten aus legalem Handel stammen. Holzart und Ursprungsland müssen Händler dokumentieren. Mit der Verordnung „European Deforestation Regulation“ will die EU das Risiko minimieren, dass die Gewinnung der Hölzer zur Entwaldung beitragen, durch Rodungen das Ökosystem schädigen oder gar Menschen vertreiben.

Holzartbestimmung mit KI

Um Gesetzesverstöße aufzudecken und zu vermeiden, werden am Thünen-Institut entsprechende Kontrollen durchgeführt, die jedoch sehr zeitaufwendig sind. Das soll sich ändern: Forschende des Fraunhofer-Institutes für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern wollen gemeinsam mit dem Thünen-Institut für Holzforschung in Hamburg eine KI-gestützte Analysesoftware entwickeln, die den Prüfprozess beschleunigen und automatisieren und so schnelle und effiziente Kontrollen ermöglichen soll.

Bisher erfolgt die Prüfung der Holzarten anhand von Fasermaterialien. Dafür werden Holzzellen aus Produkten wie Papier und Faserplatten gelöst, gefärbt und auf einem Objektträger präpariert. Erst unter dem Mikroskop können die Zellen anhand ihres Erscheinungsbildes klassifiziert werden.

In dem vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Projektes „KI_Wood-ID“ wird nun ein neues automatisiertes Bilderkennungssystem zur Holzartenbestimmung mittels Machine Learning entwickelt. Da sich die Gefäßzellen der Hölzer in Struktur, Form und Größe unterscheiden, kann mithilfe von Künstlicher Intelligenz die Holzart eindeutig bestimmt werden. Darauf muss die KI trainiert werden.

KI-Training mit Laubhölzern

Im Fokus des Projektes stehen zunächst Laubhölzer, vor allem Plantagenhölzer, die weltweit für die Zellstoffproduktion angebaut werden. Hier können die Forschenden auf Referenzpräparate aus dem Holzfundus am Thünen-Institut zurückgreifen. Nach Angaben der Forschenden werden die neuronalen Netze mit den Referenzen so lange trainiert, bis die KI in der Lage ist, eigenständig die charakteristischen Merkmale der Holzart zu identifizieren, zu klassifizieren und so die im mikroskopischen Bild einer unbekannten Probe enthaltenen Holzarten aufzuspüren. Das Training muss die KI demnach für jede Holzart wie etwa Birke, Buche oder Pappel einzeln absolvieren. „Die Probe ist dann auffällig, wenn sie Merkmale enthält, die nicht zu den deklarierten Holzarten passen“, erklärt Henrike Stephani, Leiterin des Projektes KI_Wood-ID am Fraunhofer ITWM.

Internationalen Holzhandel unterstützen

Ein erster Prototyp des Analysesystems existiert bereits und ist in der Lage, elf Laubhölzer zu erkennen. Als Nächstes wollen die Forschenden sich der Identifizierung von Nadelhölzern widmen. Langfristig soll die KI-basierte Bilderkennungssoftware nicht nur dem Thünen-Institut zur Verfügung stehen, sondern auch Prüflabore und Behörden weltweit bei der Kontrolle des internationalen Holzhandels unterstützen. „Entwaldung und illegaler Holzhandel lassen sich letztendlich nur auf globaler Ebene verhindern, daher hoffen wir, dass künftig weltweit zugelassene Prüforganisationen von unserem System profitieren“, sagt die Forscherin.

Mithilfe der KI-Software will das Team nicht nur den legalen Holzhandel stärken und damit Verbraucher schützen. Mit der Identifizierung von geschützten Holzarten im Zellstoff wie beispielsweise Ramin könnten nach Angaben der Projektleiterin auch „die Hersteller zur Verantwortung gezogen werden“.

Whether chipboard, furniture or paper: since June last year, anyone wishing to place a wood product on the market in the European Union (EU) has had to prove that the types of wood used come from legal trade. Traders must document the type of wood and country of origin. With the ‘European Deforestation Regulation’, the EU aims to minimise the risk that the extraction of timber contributes to deforestation, damages the ecosystem through deforestation or even displaces people.

Determining wood species with AI

In order to detect and avoid violations of the law, the Thünen Institute carries out appropriate checks, which are, however, very time-consuming. This is set to change: Researchers at the Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics (ITWM) in Kaiserslautern are working with the Thünen Institute of Wood Research in Hamburg to develop AI-supported analysis software that will speed up and automate the inspection process, enabling fast and efficient inspections.

Until now, wood species have been tested using fibre materials. To do this, wood cells are removed from products such as paper and fibreboard, stained and prepared on a microscope slide. Only under the microscope can the cells be classified on the basis of their appearance.

The ‘KI_Wood-ID’ project, funded by the Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL), is now developing a new automated image recognition system for wood species identification using machine learning. As the vascular cells of the wood differ in structure, shape and size, the type of wood can be clearly determined with the help of artificial intelligence. The AI needs to be trained for this.

AI training with hardwoods

The project is initially focussing on hardwoods, especially plantation woods, which are cultivated worldwide for pulp production. Here, the researchers can draw on reference specimens from the wood collection at the Thünen Institute. According to the researchers, the neural networks are trained with the references until the AI is able to independently identify and classify the characteristic features of the wood species and thus detect the wood species contained in the microscopic image of an unknown sample. The AI must therefore complete the training individually for each type of wood, such as birch, beech or poplar. ‘The sample is conspicuous if it contains characteristics that do not match the declared wood species,’ explains Henrike Stephani, head of the KI_Wood-ID project at Fraunhofer ITWM.

Supporting the international timber trade

An initial prototype of the analysis system already exists and is able to recognise eleven hardwoods. Next, the researchers want to focus on the identification of softwoods. In the long term, the AI-based image recognition software will not only be available to the Thünen Institute, but will also support testing laboratories and authorities worldwide in monitoring the international timber trade. ‘Ultimately, deforestation and the illegal timber trade can only be prevented at a global level, which is why we hope that globally approved testing organisations will benefit from our system in the future,’ says the researcher.

With the help of the AI software, the team not only wants to strengthen the legal timber trade and thus protect consumers. According to the project manager, the identification of protected wood species in pulp such as Ramin could also ‘hold manufacturers to account’.

Ob im Garten, im Sport oder auf dem Bau: Schutzhandschuhe müssen bestimmte Funktionen erfüllen. Damit die Hände vor Schmutz, Feuchtigkeit oder Verletzungen wie Schnitte und Stiche geschützt sind, wird der Handschuh mit einer speziellen Schicht versehen. In der Regel besteht diese Schutzschicht aus erdölbasierten Kunststoffen, Nitrilkautschuk oder Latex – also Rohstoffen, die durch Abrieb Spuren in der Umwelt hinterlassen. Forschende der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) haben nun eine umweltfreundliche Alternative zu den bisherigen erdölbasierten Beschichtungen parat.

Ligninhaltiges Biopolymercompound für den 3D-Druck

Das Team entwickelte ein Biopolymercompound auf Basis von Lignin, das sich als thermoplastischer Werkstoff auch im 3D-Druck verarbeiten lässt, um Textilien wie Schutzhandschuhe zu bedrucken.

Lignin ist neben Cellulose ein Hauptbestandteil der Pflanzenzellen und zählt zu den in der Natur am häufigsten vorkommenden Biopolymeren. Es fällt unter anderem als Nebenprodukt bei der Papierherstellung an. Da das Biopolymer im Wasser unlöslich ist und sich daher nur langsam biologisch abbaut, ist es den Forschenden zufolge für dauerhafte Beschichtungsmaterialien besonders gut geeignet. Außerdem bauen sich Lignin-Partikel, die durch Abrieb in die Umwelt gelangen, auch schneller ab als herkömmliche Beschichtungen aus Erdöl.

Langlebige und widerstandsfähige Beschichtung

„Das Forschungsprojekt zeigt, dass die Verwendung von Lignin nicht nur ökologische Vorteile bietet, sondern dass damit beschichtete Schutzhandschuhe auch besonders langlebig und widerstandsfähig sind“, schreiben die Forschenden. Sie würden auch die Sicherheitsstandards erfüllen und gleichzeitig einen Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Arbeitswelt leisten.

Der Einsatz des ligninhaltigen Biopolymercompounds im 3D-Druck hat aber noch einen anderen Vorteil: Nicht nur die Beschichtung selbst kann präzise und effizient hergestellt werden. Den Forschenden zufolge kann der Handschuh an die jeweils individuellen Bedürfnisse angepasst werden, wodurch Tragekomfort und Bewegungsfreiheit verbessert werden.

Die Arbeit der DITF-Forschenden wurde durch das Ministerium für den Ländlichen Raum und Verbraucherschutz des Landes Baden-Württemberg im Rahmen des Bioökonomie Innovations- und Investitionsprogramms für den Ländlichen Raum „BIPL BW – Innovation“ gefördert.

Bucheinbände bestehen heutzutage meist aus Papier oder Pappe. Bücher mit Ledereinband sind hingegen eine Rarität und eher bei älteren Ausgaben zu finden. Doch an vielen Ledereinbänden aus dem 19. Jahrhundert nagt der Zahn der Zeit. Die Oberflächen sind rissig und lösen sich als roter Staub ab. Ein Forschungsteam der Technischen Hochschule Köln (TH Köln) will historische Bücher, die vom sogenannten roten Zerfall befallen sind, nun retten. Konkret soll ein nachhaltiges Lösungsmittel entwickelt werden, mit dem befallene Ledereinbände effizient und ressourcenschonend stabilisiert und konserviert werden können.

Ledereinbände mit pflanzenbasierten Lösungsmitteln konservieren

„Wir werden verschiedene Mittel untersuchen, um das Bestmögliche für die Festigung zu finden“, sagt Projektleiterin Andrea Pataki-Hundt vom Cologne Institute of Conservation Sciences (CICS) der TH Köln. „Ein Kandidat ist zum Beispiel Ethyllactat, das aus Mais gewonnen wird. Es ermöglicht zum einen eine schonende und effektive Behandlung der historischen Bücher und ist zum anderen in hohem Maße biologisch abbaubar. Darüber hinaus ist es deutlich weniger toxisch als klassische Lösungsmittel wie Ethanol oder Butanol“, so Pataki-Hundt.

Leder entsteht durch das Gerben von Tierhaut und wird seit dem frühen Mittelalter als Einband für Bücher genutzt. Oft kamen dabei minderwertige Lederarten wie Schafs-Spaltleder zum Einsatz, die nicht so lange haltbar sind. Bei der Restaurierung dieser beschädigten Ledereinbände wird bisher ein Festigungsmittel eingesetzt, das die Lösungsmittel Ethanol oder Butanol enthält, und einzeln auf das Leder aufgetragen wird. Klassische Entsäuerungsanlagen, wie sie etwa bei der Restaurierung von Papier verwendet werden, sind ungeeignet, weil sie das bereits beschädigte Leder irreversibel verändern würden. Aber nicht nur das: „Zum einen sind die Lösungsmittel leicht entflammbar und toxisch. Zum anderen kann vom ‚roten Zerfall‘ betroffenes Bibliotheksgut aktuell nicht in großen Mengen entsäuert werden“, erklärt Pataki-Hundt. Viele historische Bücher bleiben so auf der Strecke, können nicht katalogisiert und zur wissenschaftlichen Arbeit genutzt werden.

Oberflächenbehandlung erfolgt in einer Aerosolkammer

Mit dem Einsatz grüner Lösungsmittel, sogenannter Green Solvents wollen die Kölner eine standardisierte Methode entwickeln, um diese historischen Bücher umweltfreundlicher und schneller restaurieren und nutzbar machen zu können. Darüber hinaus ist die Entwicklung einer sogenannten Aerosolkammer geplant, wo das biobasierte Lösungsmittel mithilfe von Aerosolen, also kleinen Partikeln in der Luft, berührungslos auf die zu behandelnde Lederoberfläche aufgebracht werden kann. Den Forschungen zufolge kann damit der Einsatz des Lösungsmittels exakt gesteuert und unnötiger Abfall vermieden werden.

Beitrag zur Umweltentlastung

„Mit dem Projekt wollen wir das Potenzial der Green Solvents aufzeigen, deren Akzeptanz erhöhen und so einen wertvollen Beitrag zur Umweltentlastung in der Buch- und Papierrestaurierung leisten“, sagt die Projektleiterin.

Das Forschungsprojekt „Green solvents zur Festigung von vegetabil gegerbtem Leder mit Aerosolen“ wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) bis September 2025 mit rund 134.000 Euro gefördert. Daran beteiligt ist neben der TH Köln auch die BELO Restaurierungsgeräte GmbH.