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Ob in Büroräumen oder Klassenzimmern: Luftfilter haben seit dem Ausbruch der Pandemie Hochkonjunktur. Mit ihrer Hilfe können virenbelastete Aerosole aus den Räumen entfernt und so das Ansteckungsrisiko reduziert werden. Doch Filtermaterialien sollten auch umweltfreundlich sein. Aus diesem Grund haben Forschende der Zuse-Gemeinschaft Vliesstoffe aus Biokunststoff als Filtermaterial unter die Lupe genommen und diese auf Filterleistung und Haltbarkeit untersucht.

Eignung von PLA-Vliesstoffen für Bio-Filter getestet

Im Fokus des Projektes „BioFilter“ stand die Eignung von Polylactid – kurz PLA. Der Biokunstoff, auch bekannt als Polymilchsäure, wird bereits vielfältig eingesetzt, vor allem in der Verpackungsindustrie. Der Nachteil: PLA wird leicht spröde, hat mit 60 Grad Celsius eine niedrige Temperaturbeständigkeit und ist daher beispielsweise für Heißgetränke wenig geeignet. Forschende vom Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West (DTNW) und vom Sächsischen Textilforschungsinstitut (STFI) testeten jetzt im Projekt die Eigenschaften verschiedener PLA-Granulate im Hinblick auf deren Eignung für Vliesstoffe für Bio-Filter.

Gute Filterleistung und Stabilität bei geringen Temperaturen

Untersucht wurden jedoch nicht die Vliesstoffe selbst, sondern sogenannte Monofilamente. Die mit Fäden vergleichbaren PLA-Fasern wurden im Klimaschrank auf Alterung und Haltbarkeit geprüft. Dabei zeigte sich: Bei Temperaturen ab 70 Grad Celsius wurden die Monofilamente nach zwei Wochen brüchig. Unter normalen Bedingungen jedoch waren die PLA-Fäden auch nach simulierten drei Jahren noch stabil. Auch die Filterleistung der PLA-Vliesstoffe konnte mit den Luftfiltern aus herkömmlichen Kunststoffen mithalten. „Der Fokus für die Nutzung von PLA als Filtermaterial wird meiner Ansicht nach auf Anwendungen liegen, bei denen geringe Temperaturen vorliegen, mit denen PLA sehr gut zurechtkommt“, resümiert DTNW-Wissenschaftlerin Christina Schippers.

Auch zur Wasser-Öl-Filtration geeignet

Neben der Eignung für Luftfilter wurde der Biokunstoff PLA auch auf andere Einflussfaktoren wie mechanische Belastungen durch Luftströme geprüft. Die Ergebnisse des Projektes sind für die Projektpartner die Grundlage, künftig die Einsatzgebiete von PLA-Vliesstoff-Filtern klar abgrenzen zu können. Darüber hinaus steht fest: Derartige Bio-Filter könnten nicht nur Corona-Viren aus der Luft filtern, sondern auch in Großküchen zur Wasser-Öl-Filtration oder in der Industrie bei Motorenölen eingesetzt werden.

Das Projekt „BioFilter“ wurde im Rahmen des Clusters Bioökonomie der Zuse-Gemeinschaft realisiert und vom Bundesministerium für Wirtschaft unterstützt. „Für uns ist die Bioökonomie ein branchenübergreifendes Top-Thema, das zahlreiche Institute der Zuse-Gemeinschaft verbindet und durch Kooperationen wie beim ‚Bio-Filter‘ gelebt wird“, erklärt die künftige STFI-Geschäftsführerin Heike Illing-Günther.

From offices to classrooms: Air filters have been booming since the outbreak of the pandemic. They can be used to remove virus-laden aerosols from rooms and thus reduce the risk of infection. Ideally, filter materials should also be environmentally friendly. For this reason, researchers from the Zuse community have taken a close look at nonwovens made of bioplastics as filter materials and examined them for filter performance and durability.

Suitability of PLA nonwovens tested for biofilters

The "BioFilter" project focused on the suitability of polylactide - PLA for short. The biocomposite, also known as polylactic acid, is already used in a variety of ways, especially in the packaging industry. The disadvantage: PLA becomes brittle easily, has a low temperature resistance of 60 degrees Celsius and is therefore not very suitable for hot drinks, for example. Researchers from the German Textile Research Center North-West (DTNW) and the Saxon Textile Research Institute (STFI) have now tested the properties of various PLA granules in the project with regard to their suitability for nonwovens for biofilters.

Good filter performance and stability at low temperatures

It was not the nonwovens themselves that were tested, however, but so-called monofilaments. The PLA fibers were tested for aging and durability in a climate chamber. The results showed that at temperatures above 70 degrees Celsius, the monofilaments became brittle after two weeks. Under normal conditions, however, the PLA filaments were still stable after a simulated three years. The filtering performance of the PLA nonwovens was also able to keep up with air filters made of conventional plastics. "In my opinion, the focus for the use of PLA as a filter material will be on applications with low temperatures, with which PLA copes very well," summarizes DTNW scientist Christina Schippers.

Also suitable for water-oil filtration

In addition to its suitability for air filters, the PLA biocomposite was also tested for other influencing factors such as mechanical stresses caused by air currents. Based on the results, the project partners will be able to clearly define the areas of application for PLA nonwoven filters in the future. Furthermore, it has been established that such bio-filters could not only filter corona viruses from the air, but could also be used in industrial kitchens for water-oil filtration or in industry for engine oils.

The project "BioFilter" was realized within the framework of the Bioeconomy Cluster of the Zuse-Gemeinschaft and supported by the Federal Ministry of Economics. "For us, the bioeconomy is a top cross-industry topic that connects numerous institutes of the Zuse-Gemeinschaft and is brought to life through collaborations such as the 'Bio-Filter'," explains the future STFI Managing Director Heike Illing-Günther.

Die Bioökonomie setzt bei der Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen auf nachwachsende Rohstoffe, die zugleich mittels regenerativer elektrischer Energiequellen erzeugt werden sollen. Beides zu verbinden, setzt jedoch entsprechende Technologien und Verfahren voraus. Das noch junge Forschungsfeld der Bioelektrosynthese bietet die Möglichkeit dazu und könnte Fachleuten zufolge, einen wesentlichen Beitrag für die zukünftige Bioökonomie leisten.

Die Bioelektrosynthese kombiniert enzymatische und mikrobielle Synthesen mit elektrochemischen Verfahrensschritten und hat das Potenzial, die Vorteile dieser Technologien optimal zu nutzen. Forschende der Universität Bayreuth wollen nun neue Verfahren der Elektrochemie mit der Herstellung hochwertiger Substanzen durch Enzyme und Mikroorganismen verknüpfen. Das Vorhaben wird von der Volkswagen-Stiftung im Rahmen der Initiative „Momentum“ in den kommenden sieben Jahren mit rund einer Million Euro gefördert.

Ersatz für fossilen Rohstoffe

Im Fokus stehen bioaktive Polyketide. Dabei handelt es sich um Naturstoffe, die durch spezielle Enzyme, sogenannte Polyketidsynthasen, hergestellt werden und als Antibiotika oder Krebsmedikamente genutzt werden. Das Forschungsteam sucht nun nach Wegen, Polyketidsynthasen auch bei der Herstellung von Chemikalien wie Feinchemikalien zu nutzen und so fossile Rohstoffe wie Erdöl oder Erdgas in der chemischen Industrie künftig ersetzen zu können.

Mit Bakterien Elektrosynthese betreiben

Das Bayreuther Team um Frank Hahn setzt dabei auf Bakterien, die zur Elektrosynthese fähig sind. Den Forschenden zufolge sollen diese Bakterien befähigt werden, nachhaltig erzeugten Strom und CO₂ aus ihrer Umgebung aufzunehmen und so bestimmte kleine Moleküle zu bilden, die dann von Polyketidsynthasen genutzt werden, um Arzneimittel und Chemikalien herzustellen. „Tatsächlich vereint unser neues, von der Volkswagen-Stiftung gefördertes Forschungsprogramm eine Vielzahl bioökonomischer Aspekte: die effiziente Nutzung von regenerativ erzeugtem Strom, die Fixierung von CO₂ und eine nachhaltige Produktion wichtiger chemischer Verbindungen“, so Hahn.

Chemische und pharmazeutische Inhaltsstoffe mithilfe von Polyketidsynthasen in Bakterien herzustellen, ist ein neuer biotechnologischer Ansatz der Bioelektrosynthese. Die Forschenden sind überzeugt, dass die Ergebnisse des Projektes für Chemie, Pharmazie oder Biotechnologie gleichermaßen von Interesse sein werden.

Um eine Alternative zu oft aggressiven und allergieauslösenden Reinigungsmitteln zu finden, experimentierte die Betreiberin einer Gebäudereinigungsfirma mit diversen Pflanzen. Letztendlich stieß sie auf die Reinigungskraft der oxalsäurehaltigen Rote Bete und entwickelte ihr eigenes Reinigungsmittel.

Ökologisch, hautverträglich und reinigungsstark

Rote Bete enthält einen hohen Anteil an natürlicher Oxalsäure, deren Salze, die sogenannten Oxalate, auch hartnäckige Verschmutzungen wie Kalk oder Rost entfernen. Auf Basis dessen und in Kombination mit weiteren, nachwachsenden Rohstoffen entstand der ökologische Reiniger, der auf Tierversuche, Stoffe auf Erdölbasis und gentechnische Enzyme verzichtet. Das entstandene Reinigungsmittel färbt übrigens trotz seiner ursprünglich sehr farbintensiven Basis nicht: Organische Säuren neutralisieren den Rote Bete Saft.

Marktreife

Das Familienunternehmen produziert das patentierte Reinigungsmittel in und mit Rohstoffen aus Deutschland. Beetas ökologische Produktreihe umfasst neben dem Universalreiniger mittlerweile diverse weitere Reinigungs-, Wasch- und Spülmittel, die alle in beetas Onlineshop sowie in der Rostocker Filiale erhältlich sind.

In order to find an alternative to the often aggressive and allergenic detergents, the owner of a commercial cleaning company experimented with various plants. Ultimately, she came across the cleaning power of beetroots, which contain oxalic acid, and developed her own cleaning agent.

Ecological, skin-friendly and effective in cleaning

Beetroot contains a high level of natural oxalic acid, the salts of which, known as oxalates, remove even stubborn dirt such as lime or rust. Using this as a basis, and in combination with other renewable raw materials, the ecological cleaner was developed without animal testing, petroleum-based substances or genetically engineered enzymes. Despite its originally very color-intensive base, the resulting cleaning agent does not stain: Organic acids neutralize the beetroot juice.

Market readiness

The family-owned company produces the patented cleaning agent in and with raw materials from Germany. Beeta's ecological product range now includes various other cleaning agents, laundry detergents and dishwashing liquids in addition to the universal cleaner, all of which are available in Beeta's online shop and in the Rostock branch.

Raps hat in Deutschland eine große Bedeutung als Futtermittel und Energiepflanze. Die Erträge brechen jedoch ein, wenn die Pflanzen unter der Kohlhernie oder Klumpfußkrankheit leiden. Der Erreger Plasmodiophora brassicae führt zu knollenartigen Verdickungen der Wurzeln und einer Schädigung des normalen Wurzelgewebes. Das resultiert in Wasser- und Nährstoffmangel. Durch zu enge Fruchtfolgen breitet sich die Kohlhernie obendrein stetig aus.

Resistenzbruch nur eine Frage der Zeit

Zwar gibt es inzwischen resistente Rapssorten. Doch sie alle beruhen auf demselben Resistenzmechanismus, und es zeichnet sich bereits ab, dass der Erreger mutiert und es nur eine Frage der Zeit ist, bis die Resistenz gebrochen wird. Auch andere Maßnahmen, wie das Kalken des Bodens oder Anpassungen der Aussaattermine helfen nur begrenzt, da sie boden- oder witterungsabhängig sind. Jetzt macht ein Forschungsprojekt Hoffnung auf einen neuen Ansatz.

Das Projekt „Biologische Kontrolle der Kohlhernie in resistenten und anfälligen Rapssorten durch endophytische Pilze“ unter Leitung von Jutta Ludwig-Müller von der TU Dresden und Nazanin Zamani-Noor vom Julius- Kühn-Institut in Braunschweig hat untersucht, wie Pilze, die innerhalb des Pflanzengewebes leben, das pflanzliche Immunsystem gegen Krankheiten stärken könnten. Möglich ist das beispielsweise durch bestimmte Enzyme oder Ausscheidungen der Pilzzellen. Der gefundene Effekt war zwar ein anderer – verspricht jedoch ebenfalls Nutzen.

Mehr Biomasse dank Endophyt

Zum Vergleich hatte das Forschungsteam sowohl anfällige als auch resistente Rapspflanzen mit dem Pilz Acremonium alternatum angeimpft, nachdem die Pflanzen mit P. brassicae infiziert worden waren. Nennenswerte Effekte auf die Krankheitssymptome der anfälligen Rapspflanzen brachte dieses Vorgehen nicht – doch die oberirdische Biomasse der Rapspflanzen fiel deutlich größer aus als bei Pflanzen, die zuvor nicht mit dem Pilz angeimpft worden waren. Auch resistente Pflanzen profitierten bei der Biomassebildung vom Endophyten.

Getestet hat das Team diesen Ansatz bislang nur in Gewächshäusern. Doch die Fachleute gehen davon aus, dass die Methode auch auf dem Feld zu besseren Erträgen führen dürfte, obwohl infizierte Pflanzen weiter Symptome zeigen. Künftig könnte dazu bereits das Rapssaatgut mit dem Pilz angeimpft werden, sodass die Pflanzen schon ab der Keimung vom Endophyten profitieren könnten. Dennoch warnt Ludwig-Müller vor zu großer Euphorie: „Unsere Ergebnisse sind sehr vielversprechend, doch bis das Verfahren Marktreife erreichen kann, ist noch viel an weiterer Forschungsarbeit nötig.“

Die Kunststoffindustrie ist im Wandel: Die mittelfristige Abkehr vom Erdöl als Rohstoff und die Zuwendung hin zu biobasierten Rohstoffen verlangt, neue Prozesse und Materialien zu erforschen, verspricht aber auch Potenziale für neuartige Anwendungen. Eine dieser Herausforderungen, die es zu meistern gilt, betrifft technische Thermoplaste: Deren Schmelztemperatur in der Heißpresse liegt häufig oberhalb von 200° C. Das machte es bisher kaum möglich, darin Naturfasern zu verarbeiten, da diese meist bis maximal 200° C hitzebeständig sind. Das Forschungsprojekt „DeFiCoat“ hat dafür nun einen ersten Lösungsansatz entwickelt.

Leistungsfähig und biobasiert

Das Projekt-Akronym „DeFiCoat“ steht für „Development of specially coated fibers for manufacture of novel biocomposites from engineering thermoplastic“, also die Entwicklung speziell beschichteter Naturfasern zur Herstellung von neuartigen Bioverbundwerkstoffen aus technischen Thermoplasten. Gemeinsam mit der kanadischen Universität Guelph hat sich das Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, von November 2017 bis Dezember 2019 der Herausforderung gestellt, Naturfasern thermisch, mechanisch und hinsichtlich der Feuchtigkeitsaufnahme stabiler zu machen. Gefördert wurde das Forschungsteam dabei vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über das Programm „Bioökonomie International 2016“ mit rund 500.000 Euro.

The plastics industry is changing: The abandonment of petroleum as a raw material and the move toward bio-based raw materials requires research into new processes and materials, but also promises potential for new types of applications. One of the challenges involved relates to engineering thermoplastics: Their melting temperature in the hot press is often over 200°C. However, since natural fibers are generally only heat-resistant up to a maximum of 200°C, it has been virtually impossible to process them this way. The "DeFiCoat" research project has now developed an initial approach to solving this problem.

High-performance and biobased

The project acronym "DeFiCoat" stands for "Development of specially coated fibers for manufacture of novel biocomposites from engineering thermoplastic". From November 2017 to December 2019, the Fraunhofer Institute for Wood Research (Wilhelm-Klauditz-Institut; WKI), together with the Canadian University of Guelph, has taken on the challenge of making natural fibers more stable thermally, mechanically and in terms of moisture absorption. The research team received funding of around 500,000 euros from the German Federal Ministry of Education and Research through the "Bioeconomy International 2016" program.

Der Zustand der Wälder ist besorgniserregend: Viele ältere Bäume leiden unter Dürre, Schädlingen und Stürmen. Lediglich 21% der Baumkronen sind noch intakt. Zudem haben die Folgen des Klimawandels den Wald anfälliger für Brände gemacht. Der aktuelle Waldzustandsbericht des Thünen-Instituts für Waldökosysteme in Eberswalde zeigt einmal mehr, wie verletzlich das Waldökosystem ist und wie dringend der Handlungsbedarf. An dem Institut ist nun ein Projekt gestartet, das relevante Informationen über Wälder schnell und unbürokratisch bereitstellen will, um bei Problemen frühzeitig mit geeigneten Maßnahmen gegensteuern zu können.

Schnittstelle der Wald-Akteure

Das Copernicus-Netzwerkbüro „Wald“ versteht sich als eine Schnittstelle zwischen den Akteuren und Akteurinnen im Wald sowie Fachleuten auf dem Gebiet der Fernerkundung. Sie alle wollen ein fachliches Netzwerk aufbauen, in das wald- und forstwirtschaftliche Fernerkundungsakteure eingebunden sind – von der Deutschen Raumfahrtagentur über Waldbesitzerinnen und -besitzer, Ministerien und Naturschutzverbände bis hin zu Unternehmen und Forschungseinrichtungen.

Fernerkundungstechnologien bündeln und austauschen

Das Netzwerk stützt sich dabei auf Daten aus dem All, die ESA-Satelliten im Rahmen verschiedener Copernicus-Programme liefern. Fernerkundungsdaten geben bereits seit Jahren Hinweise zum Zustand der Wälder und damit Einblick in Schäden, die beispielsweise Trockenheit oder Stürme hinterlassen. Über das neugegründete Netzwerkbüro sollen nun bestehende Anwendungen und Aktivitäten von Fernerkundungstechnologien erfasst und ausgetauscht werden, um beispielsweise Daten und Erfassungsmethoden zu standardisieren und ein verbessertes Monitoring zu ermöglichen. Auf Grundlage einer Bedarfsanalyse sollen zudem Nutzerkonzepte erstellt werden, um künftige Fördermaßnahmen zu optimieren.

Das Copernicus-Netzwerkbüro „Wald“ wurde durch die Deutsche Raumfahrtagentur am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) initiiert und wird vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur finanziert.

The condition of the forests is worrying: many older trees are suffering from drought, pests and storms, and the consequences of climate change have made the forest more susceptible to fires. Furthermore, only 21% of tree crowns are still intact. The current forest condition report of the Thünen Institute for Forest Ecosystems in Eberswalde once again shows the vulnerability of the forest ecosystem and the urgent need for action. A project has now been launched at the institute that aims to provide relevant information about forests quickly and unbureaucratically so that appropriate measures can be taken to counteract problems at an early stage.

Interface of forest stakeholders

The Copernicus Network Office "Wald" ("Forest") sees itself as an interface between forest stakeholders and experts in the field of remote sensing. They all want to establish a professional network involving forest remote sensing stakeholders - from the German Space Agency to forest owners, ministries and nature conservation associations to companies and research institutions.

Combining and exchanging remote sensing technologies

The network relies on data from space provided by ESA satellites as part of various Copernicus programs. For years, remote sensing data have provided information on the condition of forests and thus insight into damage caused by drought or storms, for example. Through the newly established network office, existing applications and activities of remote sensing technologies will now be recorded and exchanged, for instance, to standardize data and collection methods and to enable improved monitoring. On the basis of a needs analysis, user concepts are also to be drawn up in order to optimize future support measures.

The Copernicus Network Office "Wald" ("Forest") was initiated by the German Space Agency at the German Aerospace Center and is funded by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure.

In ausgewählten Supermärkten und Restaurants gibt es sie bereits: gläserne Gewächshäuser, in denen Kräuter und Salat auf mehreren Etagen in einer Nährstofflösung wachsen und ohne aufwendige Transporte täglich frisch angeboten werden. Nach Edeka zieht nun auch Rewe nach und will die ressourcenschonende Lebensmittelproduktion im Rahmen eines Pilotprojektes in Wiesbaden erproben. Aber nicht nur in Deutschland, sondern weltweit gewinnt die vertikale Landwirtschaft an Bedeutung, wie die aktuelle Fusion zwischen dem Münchner Indoor-Farming-Unternehmen &ever Gmbh und dem US-Unternehmen Kalera, einem der weltweit führenden Unternehmen auf dem Gebiet der vertikalen Landwirtschaft, zeigt.

Aus &ever GmbH wird Kalera GmbH

Nach Angaben der beiden Unternehmen wird Kalera mit 87% das Gros der Aktienanteile des Münchner Unternehmens übernehmen und künftig unter dem Namen Kalera GmbH auftreten. Der Gesamtunternehmenswert beträgt 130 Mio. Euro. "Unsere Vision war es von Anfang an, den Gemeinden weltweit ganzjährig hyperlokale Salate und Kräuter in hoher Qualität anzubieten. Zusammen mit Kalera sind wir diesem Ziel nun einen großen Schritt nähergekommen", sagt Henner Schwarz, Geschäftsführer von &ever.

Die Münchner Indoor-Farmen sind auf den Anbau von Baby-Leaf-Produkten und Kräutern wie Spinat, Grünkohl, Endivien, Rucola, Brunnenkresse, Koriander und Bok Choy spezialisiert. Ihre Anbausysteme erstrecken sich von kleinen Farmen in Geschäften oder auf Grundstücken bis hin zu Megafarmen. Das 2015 geründete Unternehmen hat mittlerweile Niederlassungen im Nahen Osten, Asien und Europa. Die Hydroponikfarmen von Kalera sind hingegen auf den Anbau von Kopfsalat und Mikrogemüse fokussiert. Mit der Fusion kann das US-Unternehmen sein Portfolio an Anbausystemen der vertikalen Landwirtschaft nun erweitern und das gesamte Spektrum von Indoor-Farmen anbieten. Mit der Fusion will Kalera weltweit zu einem der führenden Unternehmen im Bereich Vertical Farming werden.

Ausbau der globalen Marktposition im Vertical-Farming-Bereich

"Mit den Farmen von Kalera in Nordamerika und den Betrieben von &ever in Asien, dem Nahen Osten und Europa werden wir gemeinsam die globale Gemüseproduktion revolutionieren und unsere Marktführerschaft in der vertikalen Landwirtschaft weiter ausbauen", sagt Daniel Malechuk, Geschäftsführer von Kalera. „Darüber hinaus sehen wir die Klimazellentechnologie von &ever und ihren hohen Automatisierungsgrad als hervorragende Ergänzung zu unserem fortschrittlichen Nährstoffmanagementsystem, das die Produktivität unserer Produktionsanlagen weiter steigern wird."

They already exist in selected supermarkets and restaurants: multi-story glass greenhouses in which herbs and lettuce grow in a nutrient solution. This means they can be offered fresh every day without the need for costly transportation. Following Edeka's lead, Rewe now also wants to test resource-saving food production as part of a pilot project in Wiesbaden. However, vertical farming is not only gaining importance in Germany, but also worldwide, as the current merger between the Munich-based indoor farming company &ever Gmbh and the US company Kalera, one of the world's leading companies in the field of vertical farming, shows.

&ever GmbH becomes Kalera GmbH

According to the two companies, Kalera will acquire the majority of the Munich-based company's shares (87%) and will operate under the name Kalera GmbH in the future. The total enterprise value is 130 million euros. "From the beginning, our vision was to offer high-quality hyperlocal salads and herbs to communities worldwide all year round. Together with Kalera, we are now a big step closer to this goal," says Henner Schwarz, CEO of &ever.

The Munich-based indoor farms specialize in growing baby leaf produce and herbs such as spinach, kale, endive, arugula, watercress, cilantro and bok choy. Their growing systems range from small farms in stores or on properties to megafarms. The company, which was founded in 2015, now has operations in the Middle East, Asia and Europe. Kalera's hydroponic farms, on the other hand, are focused on growing lettuce and micro vegetables. With the merger, the U.S. company can now expand its portfolio of vertical farming systems and offer the full range of indoor farms. With the merger, Kalera aims to become one of the world's leading vertical farming companies.

Expansion of global market position in the vertical farming sector

"With Kalera's farms in North America and &ever's operations in Asia, the Middle East and Europe, together we will revolutionize global vegetable production and further expand our market leadership in vertical farming," says Daniel Malechuk, CEO of Kalera. "In addition, we see &ever's climate cell technology and its high level of automation as an excellent complement to our advanced nutrient management system, which will further increase the productivity of our production facilities."

Schokolade ist lecker. Doch die Köstlichkeit hat im wahrsten Sinne des Wortes eine dunkle Seite – denn der Kakaoanbau ist häufig wenig umweltfreundlich und fair. In der Kritik stehen nicht nur der hohe Wasserverbrauch und die Kinderarbeit auf manchen Kakaoplantagen. In einigen Regionen werden auch Regenwälder für neue Anbauflächen geopfert. Mit QOA will das Münchner Start-up NxFoods eine pflanzenbasierte Schokolade entwickeln, die wie das Original schmeckt, aber ohne Kakao auskommt und zugleich fair und nachhaltig produziert ist.

Mit Mikroorganismen zur kakaofreien Schokolade

Das Start-up will dafür die sogenannte Präzisionsfermentation nutzen, die auf Mikroorganismen als Produzenten bestimmter organischer Moleküle setzt. Das biotechnologische Verfahren kommt beispielsweise bei der Herstellung milchfreier Produkte wie Haferdrinks zum Einsatz. NxFoods-Gründer Sara Marquart und ihr Bruder Maximilian Marquart haben viele Jahre an Rezeptur und Geschmack der neuartigen Schokolade getüftelt und dabei auch Unterstützung von Fraunhofer-Forschenden erhalten.

Pilotversuch geplant

Die konkrete Rezeptur ist bislang ein Geheimnis. Erste Kontakte zu Schokoladenherstellern gibt es jedoch bereits. Ein Pilotversuch soll im kommenden Jahr starten. Bei der Entwicklung der kakaofreien Schokolade bekommt das Münchner Start-up auch finanzielle Unterstützung vom US-Gründerzentrum Y Combinator. Über diesen Weg hoffen die Münchner, weitere Investoren zu finden.

Chocolate is delicious - but there is literally a dark side to the sweet treat: Cocoa farming is often neither environmentally friendly nor fair. There is criticism of the high water consumption, the frequent clearing of rainforests for new cultivation areas, and child labor on some cocoa plantations. With QOA, the Munich-based start-up NxFoods wants to develop a plant-based chocolate that tastes like the original but does not use cocoa, making it both fair and sustainably produced.

Using microorganisms to produce cocoa-free chocolate

The start-up wants to use what is known as precision fermentation, which relies on microorganisms as producers of certain organic molecules. The biotechnological process is used, for example, in the production of dairy-free products such as oat drinks. NxFoods founder Sara Marquart and her brother Maximilian Marquart have spent many years working on the recipe and taste of the novel chocolate, and have also received support from Fraunhofer researchers.

Pilot test planned

The recipe is still secret, though initial contacts have already been made with chocolate manufacturers. A pilot test is scheduled to start next year. In developing the cocoa-free chocolate, the Munich-based start-up is also receiving financial support from the American incubator Y Combinator. This way, the Munich-based company hopes to find further investors.

Proteine sind ein wichtiger Bestandteil einer gesunden Ernährung. In Westeuropa nimmt noch immer eine Mehrheit der Menschen einen großen Teil der Proteine über Fleisch und tierische Produkte zu sich. Das kann aufgrund anderer Bestandteile dieser Produkte gesundheitlich nachteilig sein, vor allem aber beeinträchtigt die Nutztierhaltung oft Natur und Klima negativ. Der Markt der Fleischersatzprodukte wächst daher, doch diese benötigen pflanzliche Proteine, die sowohl unter Ernährungsaspekten als auch unter technischen Aspekten des Herstellungsprozesses gleichwertig sind. Im niedersächsischen Quakenbrück hat jetzt ein Technologiezentrum eröffnet, das sich dieser Herausforderung widmet.

Nachhaltig erzeugte Proteine

„Die Proteine der Zukunft müssen nachhaltig sein“, betont Volker Heinz, Geschäftsführer des Deutschen Instituts für Lebensmitteltechnik, das gemeinsam mit der Schweizer Bühler AG das Technologiezentrum betreibt. „Der mit ihrer Herstellung einhergehende Ressourcenverbrauch muss durch geeignete Verarbeitung und Produkte so gering wie möglich gehalten werden, um den Erwartungen verantwortungsbewusster Verbraucher gerecht zu werden“, formuliert Heinz das Ziel.

Von der Bohne bis zum Burger

Das Technologiezentrum versteht sich mit seiner Forschungs-, Test- und Infrastruktur vor allem als Dienstleister. „Das Zentrum mit seinen fortschrittlichen technologischen Einrichtungen und Expertenteams unterstützt unsere Kunden in der Lebensmittelindustrie sowie Start-ups dabei, das Potenzial neuer pflanzlicher Proteine voll auszuschöpfen und neue gesunde und umweltfreundliche Lebensmittelprodukte für einen wachsenden Markt zu entwickeln“, erläutert Johannes Wick, CEO Grains & Food der Bühler-Gruppe. Dabei soll es komplette Prozesslösungen „von der Bohne bis zum Burger“ geben. Dazu verfügt das Zentrum über eine vielseitige Extrusionsanlage, die bis zu einer Tonne pro Stunde produzieren kann.

Marktcheck ohne Investitionsrisiko

Konkret bedeutet das Angebot, dass das Forschungszentrum Formulierungen und Prototypen entwickelt sowie das Upscaling begleitet und durchführt bis zur ersten Marktphase. Kunden sollen sich so Investitionen in eigene Anlagen sparen können, bis Klarheit über das Marktpotenzial besteht. Auch bei der anschließenden Auswahl der geeigneten Anlage für die Serienproduktion stehen Fachleute des Technologiezentrums Proteine der Zukunft beratend zur Seite. Begleitet wird der gesamte Prozess durch Labordienstleistungen zur Analyse von Rohstoffen bis zum Produkt.