Aktuelle Veranstaltungen

Der weltweite Fischkonsum steht unter Druck: Meere sind überfischt und verschmutzt, und viele Aquakulturen belasten Umwelt und Ressourcen. Moderne, nachhaltige Zuchtanlagen bieten jedoch eine Lösung. Durch den Einsatz künstlicher Intelligenz können sie effizienter, ressourcenschonender und umweltfreundlicher betrieben werden – ein wichtiger Schritt hin zu einer zukunftsfähigen Versorgung mit Fischprodukten.

Die Landwirtschaft steht vor großen Herausforderungen: Lebensmittelversorgung sichern, Biodiversität erhalten und Pflanzen finden, die mit dem Klimawandel zurechtkommen. Moderne Technologien wie Feldroboter, Drohnen sowie Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz sollen die Pflanzenproduktion effizienter und ressourcenschonender gestalten. So lassen sich Anbauentscheidungen optimieren, Erträge sichern und die Landwirtschaft zukunftsfähig machen.

Digitale Zwillinge sind virtuelle Simulationen realer Prozesse und helfen in vielen Bereichen der Bioökonomie die Entwicklung zu beschleunigen. Digitale Modelle sind auch bei der Skalierung von Bioprozessen hilfreich. Der Weg vom Labor in die industrielle Produktion ist eine der zentralen Herausforderung für biobasierte Produkte. Simulationen ermöglichen es, Nährmedien, Mikroorganismen und Fermentationsbedingungen digital zu testen, bevor die besten Kandidaten im Bioreaktor physisch validiert werden. Unterstützt durch Künstliche Intelligenz lassen sich so optimale Produktionsbedingungen effizient identifizieren und das Potenzial von Produkten aus nachwachsenden Ressourcen besser ausschöpfen.

Die Entwicklung biobasierter und recycelbarer Materialien ist ein zentraler Baustein für eine nachhaltige Bioökonomie. Der Weg von der Idee zur Anwendung ist oft lang und kostenintensiv. Automatisierte Labore und KI beschleunigen diesen Prozess: Sie ermöglichen es, Materialien gezielt mit gewünschten Eigenschaften zu gestalten und ihre Herstellung effizient zu optimieren – so kann die Materialentwicklung dank Künstlicher Intelligenz ein neues Niveau erreichen.

Künstliche Intelligenz (KI) ist längst kein Zukunftsthema mehr, sondern bestimmt zunehmend unseren Alltag. Vor allem für Forschung und Industrie eröffnen innovative KI-Anwendungen ganz neue Möglichkeiten. Das gilt auch für die Bioökonomie, die darauf abzielt, fossile Rohstoffe durch nachwachsende biologische Ressourcen zu ersetzen und biotechnologische Innovationen für eine ressourcenschonende Wirtschaft der Zukunft einzusetzen. In der Hightech Agenda der Bundesregierung werden KI und Biotechnologie als zwei von sechs Schlüsseltechnologien benannt, die Deutschland durch eine verstärkte Forschung für die Zukunft handlungs- und wettbewerbsfähig machen sollen.

Doch wie kann die Bioökonomie von KI-Anwendungen profitieren? Darüber wurde im Rahmen der Konferenz „BioKI - KI als Katalysator für die Bioökonomie“ diskutiert, die am 10. November im Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) in Berlin stattfand. Organisiert wurde sie durch ein Team von bioökonomie.de um Kristin Kambach und Martin Reich im Auftrag des BMFTR.

In einer Videobotschaft verwies Rolf-Dieter Jungk, Staatssekretär im BMFTR, gleich zu Beginn auf das vielfältige Potenzial, das sich aus der Synergie der beiden Schlüsseltechnologien ergibt. „Zusammen bilden sie die Grundlage für eine moderne Bioökonomie“, so Jungk.

Potenziale von KI für die Bioökonomie ausloten

Moderiert von Julia Vismann bot die eintägige Veranstaltung spannende Impulsvorträge und Diskussionsrunden zu den Themen „KI und Industrielle Bioökonomie“, „KI und intelligente Agrarsysteme“ sowie „KI und Modellierung“. Hochkarätige Akteurinnen und Akteure aus Forschung und Wirtschaft referierten und debattierten mit rund 130 Gästen darüber, wo KI bereits zum Einsatz kommt – aber auch, welche Herausforderungen es noch gibt, damit sich das volle Potenzial entfalten kann. 

Rotorblätter von Windkraftanlagen verursachen jedes Jahr zehntausende Tonnen Abfall, da die Entsorgung ein Problem ist. Durch den Rückbau älterer Anlagen werden sich die Abfallmengen in den nächsten Jahren vervielfachen. Das Problem: Rotorblätter bestehen in der Regel aus glas- und kohlefaserverstärkten Kunststoffen, deren Herstellung kosten- und energieintensiv ist. Ein Forschungsteam der HAW Kiel will das ändern: Im Projekt untersucht die Hochschule gemeinsam mit einem Unternehmen aus dem Yachtbau, ob nachwachsende Rohstoffe wie Flachsfasern, Balsaholz oder Paulownia eine umweltfreundliche Alternative bieten.

Rotorblätter aus Flachsfasern für eine nachhaltige Energiewende

„Wir möchten zeigen, dass nachhaltige Rotorblätter aus Flachsfasern und anderen nachwachsenden Rohstoffen sämtliche technischen Anforderungen erfüllen können und so einen echten Beitrag für eine noch nachhaltigere Windenergie leisten“, erklärt Projektleiter Sten  Böhme von der HAW Kiel.

Prototyp für Kleinwindanlagen

In den kommenden zwei Jahren will das Projektteam einen funktionsfähigen Prototyp für Kleinwindanlagen mit einer Rotorfläche unter 200 Quadratmetern bauen. In Simulationen, Materialtests und Windkanalversuchen sollen neue Bauweisen entwickelt und deren Belastbarkeit nach DIN-Norm geprüft werden.

Durchbruch für breite Anwendung

Im Vorfeld hatte der Projektpartner Nuebold  Yachtbau GmbH bereits verschiedene Proben aus Flachsfasern getestet und sie auf ihre Belastbarkeit und Stabilität geprüft. „Wir sind überzeugt davon, dass insbesondere Erkenntnisse zu den dynamischen Materialeigenschaften den Durchbruch in der breiten Anwendung ermöglichen können“, erklärte deren Geschäftsführer Jaron Nübold.

Das Projekt ist im Oktober gestartet und wird bis September 2027 mit rund 175.000 Euro von der Gesellschaft für Energie- und Klimaschutz Schleswig-Holstein (EKSH) gefördert.

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Chloroplasten sind die „Licht-Kraftwerke“ der Pflanzenzelle und für die Photosynthese verantwortlich. Sie beherbergen zahlreiche Stoffwechselprozesse, die für biotechnologische Innovationen von großem Interesse sind. Der gezielte Einbau von Genen in diese Organellen gilt zwar als besonders sicher und präzise. Bislang fehlt es jedoch an skalierbaren Methoden, um genetische Bausteine effizient zu testen. Forschende des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie und der Philipps-Universität in Marburg haben nun eine Testplattform entwickelt, die es erstmals ermöglicht, pflanzliche Chloroplasten im sogenannten Hochdurchsatz-Verfahren zu erproben.

Mikroalgen-Plattform bringt Genforschung an Chloroplasten voran

Mithilfe der neuen Mikroalgen-Plattform lassen sich genetische Veränderungen in Chloroplasten demnach im Highspeed-Tempo analysieren und testen. Wie das Team in der Fachzeitschrift Nature Plants schreibt, kam hierbei die Mikroalge Chlamydomonas reinhardtii zum Einsatz. Mehr als 140 genregulatorische DNA-Elemente der Alge konnten der Studie zufolge beschrieben werden. „Mit unserer neuen Methode lassen sich künftig mehrere Gene stabil im Chloroplasten kombinieren und ihre Aktivität vorhersehbar abstimmen. Dies ist ein entscheidender Schritt, um zu erkennen, welche Veränderungen Potenzial haben könnten“, erklärt René Inckemann, der die Arbeit in der Arbeitsgruppe von Tobias Erb durchführte.

Entwicklung klimaresilienter Pflanzen beschleunigt

Den Forschenden zufolge eröffnet die Turbo-Plattform nicht nur neue Möglichkeiten für die synthetische Biologie. Auch die Entwicklung klimaresilienter Pflanzen kann deutlich beschleunigt werden. „Indem nur die erfolgversprechendsten Varianten in komplexere Pflanzenmodelle überführt werden, beschleunigt sich die Entwicklungskette von der Idee bis zum Feldversuch, wodurch auch Ressourcen gespart werden“, so Inckemann.

Den Forschenden zufolge ist das Verfahren mit gängigen biotechnologischen Standards kompatibel. Auch kann die DNA-Bibliothek in anderen Laboren eingesetzt werden kann. Mithilfe der Plattform hat das Marburger Team eine wichtige Grundlage zur Verbesserung der pflanzlichen Resilienz, aber auch zur Herstellung neuer Kohlenstoff-Fixierungswege oder hochwertiger Naturstoffe geschaffen. „Solche Schlüsseltechnologien sind wichtig, um gezielt forschen zu können – in einem Tempo, das der Dringlichkeit der Aufgabe im Angesicht des Klimawandels gerecht wird“, betont Tobias Erb.

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Chloroplasts are the ‘light power plants’ of plant cells and are responsible for photosynthesis. They host numerous metabolic processes that are of great interest for biotechnological innovations. The targeted incorporation of genes into these organelles is considered particularly safe and precise. However, there is currently a lack of scalable methods for efficiently testing genetic building blocks. Researchers at the Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology and Philipps University in Marburg have now developed a test platform that, for the first time, enables plant chloroplasts to be tested using a high-throughput method.

Microalgae platform advances genetic research on chloroplasts

With the help of the new microalgae platform, genetic changes in chloroplasts can be analysed and tested at high speed. As the team writes in the journal Nature Plants, the microalgae Chlamydomonas reinhardtii was used for this purpose. According to the study, more than 140 gene-regulating DNA elements of the algae were described. ‘With our new method, it will be possible in future to combine several genes stably in chloroplasts and predictably coordinate their activity. This is a crucial step in identifying which changes could have potential,’ explains René Inckemann, who carried out the work in Tobias Erb's research group.

Development of climate-resilient plants accelerated

According to the researchers, the new platform not only opens up possibilities for synthetic biology, but also significantly speeds up the development of climate-resilient plants. ‘By transferring only the most promising variants into more complex plant models, the development chain from idea to field trial is accelerated, which also saves resources,’ says Inckemann.

Moreover, the DNA library can be used in other laboratories. With the help of the platform, the Marburg team has created an important basis for improving plant resilience, but also for producing new carbon fixation pathways or high-quality natural substances. ‘Such key technologies are important for targeted research – at a pace that matches the urgency of the task in the face of climate change,’ emphasises Tobias Erb.

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Agri-Photovoltaik ist die kombinierte Nutzung von landwirtschaftlicher Fläche für Ackerbau oder Tierhaltung und die gleichzeitige Stromerzeugung mit Photovoltaik-Anlagen. Sie kann einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten und gleichzeitig die Landwirtschaft klimaresistenter machen. Forschende der Universität Hohenheim in Stuttgart untersuchen ab sofort auf einer 3.600 m² großen Anlage am Ihinger Hof in Renningen, wie sich Stromerzeugung und Ackerbau effizient auf derselben Fläche kombinieren lassen. 

Modell-Region Agri-PV Baden-Württemberg 

Ein besonderes Anliegen der Forschenden ist es, ihre Erkenntnisse für die Praxis verfügbar zu machen und die Vernetzung zum Thema Agri-PV zu fördern. Im Dezember und Januar findet dazu eine öffentliche Vortragsreihe mit nationalen und internationalen Expertinnen und Experten statt. 

Planung und Bau der Anlage wurden durch eine Förderung des Ministeriums für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg (MLR) ermöglicht. Die Forschungsanlage ist Teil der Modellregion Agri-PV Baden-Württemberg und wurde von Staatssekretärin Sabine Kurtz eingeweiht.

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Mit der Hightech-Agenda hat die Bundesregierung die Forschungs-, Technologie- und Innovationspolitik Deutschland neu aufgestellt. Neben Künstlicher Intelligenz (KI) wird darin die Biotechnologie – eine Schlüsseltechnologie der Bioökonomie – als Innovationsmotor genannt, um Deutschland für die Zukunft handlungs- und wettbewerbsfähig zu machen.  Mit dem Förderaufruf „BioDigitalHub – KI für die autonome Bioprozessentwicklung“ fördert das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) nun gezielt disruptive Ansätze der industriellen Biotechnologie an der Schnittstelle zur Künstlichen Intelligenz (KI).

Durch den Einsatz von KI, digitalen Zwillingen, Robotik und Automatisierung können Entwicklungszeiten, Kosten und Risiken in der Bioprozessentwicklung deutlich reduziert werden, während die Effizienz biotechnologischer Prozesse gesteigert werden kann. Der Förderaufruf erfolgt im Rahmen der Richtlinie „Zukunftstechnologien für die industrielle Bioökonomie“. Ziel ist es, Deutschland als führenden Standort für biotechnologische Innovationen zu stärken und digitale, KI-basierte Technologien für die industrielle Bioökonomie voranzutreiben.

Bioprozessentwicklung mit KI voranbringen

Gefördert werden zwei große, interdisziplinäre Forschungsverbünde – sogenannte BioDigitalHubs – mit jeweils mehreren Partnern aus Wissenschaft und Industrie. Beide Hubs sollen an der Entwicklung digitaler Technologien und Strukturen für die Automatisierung der Bioprozessentwicklung in den Bereichen Fermentation und Biokatalyse arbeiten. Neue KI-Methoden, digitale Plattformen, Modellierungstools und Dateninfrastrukturen sollen dabei jeweils über die einzelnen Anwendungsfälle hinausgehen und als übertragbare, offene Plattformtechnologien dienen. Folgende Hubs werden gefördert:

BioDigitalHub 1: Design von Bioprozessen im Labor- und Pilotmaßstab

Im Rahmen dieses Hubs sollen digitale und KI-basierte Methoden zur Automatisierung und Optimierung der Bioprozessentwicklung im Labor und Pilotmaßstab entwickelt werden. Im Fokus stehen dabei vor allem Schritte der Bioprozessentwicklung, die nach der Entwicklung des Biokatalysators anstehen und verfahrenstechnische Fragen adressieren, wie die Steigerung der Ausbeute, den Umgang mit variablen Rohstoffqualitäten oder die Integration verschiedener Prozessschritte. Auf Basis industriell relevanter Prozesse sollen hier „breit einsetzbare Plattformtechnologien mit entsprechendem Transferpotenzial auf weitere Anwendungen“ entstehen.

BioDigitalHub 2: Skalierung von Bioprozessen

Dieser Hub adressiert die Herausforderungen bei der Skalierung von Bioprozessen in den industriellen Produktionsmaßstab. Entwickelt werden digitale Tools, die in silico Vorhersagen von Skalierungseffekten ermöglichen und experimentelle Arbeiten reduzieren. Die Technologien sollen die Skalierung von Up-, Down- und Hauptprozessen umfassen und ebenfalls als übertragbare Grundlagentechnologien dienen. „Auch in diesem Bereich stehen Ansätze im Fokus, die auf die Entwicklung grundlegender Prinzipien und eine breite Übertragbarkeit ausgerichtet sind“, heißt es.

Zwei Hubs, ein Ziel

Das BMFTR erwartet, dass beide Hubs im Laufe der Projektzeit eng zusammenarbeiten, Daten und Ergebnisse austauschen und gemeinsame Datenstandards, Demonstratoren und Showcases entwickeln. Sie sollten folgende Ziele haben: den Aufbau einer belastbaren Datenbasis für das Training und die Validierung KI-basierter Methoden für die industrielle Bioökonomie, die Entwicklung breit einsetzbarer und praxistauglicher digitaler Plattformtechnologien sowie aussagekräftige Demonstrationen und Anwendungen, die die Funktionalität der entwickelten Technologien und deren Potenziale belegen und ihre breite Anwendung in Wissenschaft und Industrie ermöglichen.

Biofabrikation bezeichnet die kontrollierte Herstellung biologischer Strukturen, Gewebe und Materialien mithilfe kombinierter Verfahren aus Biotechnologie, Ingenieur- und Materialwissenschaften. Durch den Einsatz zellbasierter Systeme, biomimetischer Materialien und digital gesteuerter Fertigungstechnologien ist es möglich, biologische Systeme gezielt zu entwickeln, funktional zu gestalten und skalierbar herzustellen. Mit dieser interdisziplinären Technologie tun sich nicht nur für die Biomedizin neue Möglichkeiten auf, sondern auch für die biotechnologische Produktion von kultiviertem Fleisch.

Mit dem Aufbau eines Zentrums für Biofabrikation am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart sollen Entwicklung und Einsatz dieses Präzisionswerkzeuges nun gezielt vorangetrieben werden. Das Projekt wird mit insgesamt rund 3 Mio. Euro unterstützt. Davon steuert das Land Baden-Württemberg rund 1,2 Mio. Euro aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie 900.000 Euro aus Landesmitteln bei. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) unterstützt das Vorhaben mit weiteren 900.000 Euro.

Herstellungsprozesse in skalierbare, marktfähige Lösungen überführen

Beim Aufbau des Zentrums für Biofabrikation kann das Fraunhofer-Team auf seine bisherigen Kompetenzen aufbauen. Hier arbeiten die Forschenden bereits an Technologien der Biofabrikation wie der Funktionalisierung von Materialoberflächen für den Kontakt mit biologischen Systemen oder der Entwicklung zellhaltiger Biotinten für das Bioprinting. „Die Mittel ermöglichen es uns, Herstellungsprozesse für biologische Gewebe und Produkte gezielt zu erforschen, zu optimieren und in unserer Pilotanlage in skalierbare, marktfähige Lösungen zu überführen“, sagte Petra Kluger, Institutsleiterin am Fraunhofer IGB.

Neue Lösungsansätze mit großem Wertschöpfungspotenzial für KMU

Bei der Übergabe des Förderbescheides am 12. November betonte Landeswirtschaftsministerin Nicole Hoffmeister-Kraut, dass das neue Zentrum die vorhandenen Stärken in Baden-Württemberg bündeln und „völlig neue Lösungsansätze mit großem Wertschöpfungspotenzial ermöglichen“ werde – insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen.

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Biofabrication refers to the controlled production of biological structures, tissues and materials using combined processes from biotechnology, engineering and materials science. Through the use of cell-based systems, biomimetic materials and digitally controlled manufacturing technologies, it is possible to develop biological systems in a targeted manner, design them to be functional and manufacture them on a scalable basis. This interdisciplinary technology opens up new possibilities not only for biomedicine, but also for the biotechnological production of cultured meat.

With the establishment of a centre for biofabrication at the Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB in Stuttgart, the development and use of this precision tool is now to be specifically promoted. The project is being supported with a total of around €3 million. Of this, the state of Baden-Württemberg is contributing around €1.2 million from the European Regional Development Fund (ERDF) and €900,000 from state funds. The Federal Ministry of Research, Technology and Space (BMFTR) is supporting the project with a further €900,000.

Transforming manufacturing processes into scalable, marketable solutions

In establishing the Centre for Biofabrication, the Fraunhofer team can build on its existing expertise. Researchers here are already working on biofabrication technologies such as the functionalisation of material surfaces for contact with biological systems and the development of cell-containing bioinks for bioprinting. ‘The funding will enable us to conduct targeted research into manufacturing processes for biological tissues and products, optimise them and translate them into scalable, marketable solutions in our pilot plant,’ said Petra Kluger, Director of the Fraunhofer IGB.

New solutions with great value-added potential for SMEs

When presenting the funding approval on 12 November, State Minister of Agriculture Nicole Hoffmeister-Kraut emphasised that the new centre would bundle the existing strengths in Baden-Württemberg and ‘enable completely new solutions with great value-added potential’ – especially for small and medium-sized enterprises.

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Das Papierrecycling gilt seit Jahren als Erfolgsmodell: Nach Angaben des Umweltbundesamtes stieg der Anteil von Altpapier in der Papierherstellung von knapp 49 % im Jahr 1990 auf rund 83 % im Jahr 2023. Doch bestimmte Produkte – etwa Flaschenetiketten, Zellstoffhandtücher oder Getränkepappbecher – lassen sich aufgrund ihrer chemischen Ausrüstung auf herkömmliche Weise mittels Nasszerfaserung kaum recyceln. Mit Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat ein Projektkonsortium nun ein innovatives Trockenzerfaserungsverfahren entwickelt, das diese Faserquellen für die Kreislaufwirtschaft erschließt. Die DBU unterstützte die Vorhaben mit rund 640.000 Euro.

Trockenzerfaserung spart Energie, Wasser und CO₂

Gemeinsam mit der Firma Gotic und dem Institut für Naturstofftechnik der TU Dresden entwickelte das Münchner Unternehmen fiber-rec ein Verfahren, das diese Materialien trocken zerkleinert und die enthaltenen Fasern ohne Nassaufschluss freilegt. „Der Prozess der Trockenzerfaserung spart im Vergleich zu herkömmlichen Recyclingverfahren Energie und Wasser bei deutlich verringertem CO₂-Ausstoß“, so Tilo Gailat, Projektleiter und Geschäftsführer der Firma fiber-rec. Die aus den Reststoffen gewonnenen Trockenfasern eignen sich demnach nicht nur für die Rückführung in die Papierproduktion. Auch für Dämmstoffe, Lärmschutzwände oder neuartige Verpackungslösungen können sie genutzt werden.

Digitale Rohstoffplattform aufgebaut

Zugleich entstand im Projekt eine digitale Rohstoffplattform, um Stoffkreisläufe effizienter schließen und bislang unerschlossene Sekundärrohstoffe nutzbar zu machen. Sie erfasst und analysiert schwer recycelbare Materialien anhand ihrer Fasern und schlägt Industriebetrieben verlässliche Nutzungsszenarien vor.

Im Testbetrieb konnten bereits über 50 Tonnen Fasermaterial aus bislang nicht recycelbaren Quellen erfolgreich aufbereitet und unter anderem in Pilotversuchen auf Papiermaschinen eingesetzt werden. Auch wurde ein eigenes Aufbereitungszentrum aufgebaut, um Prozesse zu simulieren und Unternehmen erste Kundenmuster zu präsentieren sowie Anwendungstests zu ermöglichen.

Wichtiger Impuls für Bioökonomie und Klimaschutz

„Gerade Fasern aus Pflanzenresten oder Spezialpapieren werden bislang oft verbrannt oder deponiert“, sagt DBU-Fachreferent Michael Schwake. Das Vorhaben sei ein „wichtiger Schritt für die Bioökonomie, Ressourcenschonung und den Klimaschutz“. Es zeige, wie durch neue Technologien und digitale Systeme nachhaltige Stoffkreisläufe für Naturfasern wie Cellulose aufgebaut werden können.

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Medizinische Einwegprodukte wie Katheter oder Blutbeutel verursachen erhebliche Abfallmengen in Krankenhäusern. Laut einer aktuellen Studie der Hochschule Pforzheim fallen in deutschen Kliniken durchschnittlich 8,3 Kilogramm Müll pro Patient und Patientin an. Hygienische Gründe und hohe Sicherheitsstandards machen das Recycling solcher Einwegartikel nahezu unmöglich. Der Großteil wird daher verbrannt. Das Projekt „Bio_K_Sub“ arbeitet derzeit an einer nachhaltigen Alternative. Darin entwickelt ein Forschungsteam der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS) gemeinsam mit der BIOVOX GmbH aus Darmstadt einen neuartigen biobasierten Kunststoff für Infusionsbeutel.

Müllaufkommen und CO₂-Emissionen im Gesundheitssektor senken

Ziel des Projekts ist es, herkömmliche, erdölbasierte Kunststoffe durch nachhaltigere Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen zu ersetzen und so Müllaufkommen und CO₂-Emissionen im Gesundheitssektor deutlich zu reduzieren. Die Entwicklung biobasierter Kunststoffe ist jedoch anspruchsvoll. „Die besondere Herausforderung für unser Vorhaben besteht darin, einen Kunststoff zu entwickeln, der neben der geforderten Biostabilität auch alterungsbeständig ist und zum Beispiel UV-Resistenz aufweist. Hierfür sind spezielle Kenntnisse im Bereich des Compoundierens, also des Beimischens von Zuschlagstoffen zum Erzielen der erwünschten Eigenschaften, notwendig“, erläutert Diana Völz, Professorin für Produktentwicklung, Konstruktion und CAD an der Frankfurt UAS.

Entwicklung eines Kunststoffgranulats aus pflanzlichen Rohstoffen

Der Projektpartner BIOVOX wird aus pflanzlichen Rohstoffen wie Zellulose, Zuckerrohr oder Maisstärke die Grundrezeptur des Kunststoffgranulats entwickeln. Die Frankfurter Forschenden übernehmen die Sicherheits- und Biokompatibilitätsprüfungen, darunter Zellkulturtests nach dem sogenannten 3R-Prinzip sowie mechanische Untersuchungen im Biomechanik-Labor. „Der Nachweis der Biokompatibilität ist entscheidend für eine spätere Marktreife“, betont Molekular- und Zellbiologin Ilona Brändlin von der Frankfurt UAS.

Innovationsförderung über 500.000 Euro 

Das Vorhaben „Bio_K_Sub“ wird im Rahmen der Innovationsförderung Hessen aus Mitteln der LOEWE-Förderlinie 3 mit rund 500.000 Euro unterstützt und läuft bis Oktober 2026. Die Entwicklung des biobasierten Kunststoffs kann den Forschenden zufolge künftig auch die Entwicklung anderer medizinischer Produkte wie Blutbeutel fördern. Aber nicht nur das. „Langfristig können wir damit Werkstoffkreisläufe in der Medizin etablieren und einen Beitrag zu den Klimazielen im Gesundheitswesen leisten“, so Völz.

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In der Europäischen Union werden Insekten bereits seit längerem kommerziell gezüchtet, wie zum Beispiel die Schwarze Soldatenfliege. Sie ist längst als wertvoller Baustein einer biobasierten Kreislaufwirtschaft identifiziert: Die Larven von Hermetia illucens sind nicht nur reich an Proteinen und Fetten. Sie können vor allem große Mengen an Rest- und Abfallstoffen als Futter verwerten. Das Mehl der Insekten kann in der Tierhaltung als Futtermittelzusatz und Sojaersatz eingesetzt werden. Auch das Insektenfett wäre grundsätzlich in der Tierernährung nutzbar, bietet jedoch weitaus mehr Potenzial.

Hochleistungsschmierstoffe aus Insektenfett

Hier setzt das Projekt BioLube an, das von der Hermetia Baruth GmbH koordiniert wurde. Das Brandenburger Unternehmen ist auf die Züchtung der Schwarzen Soldatenfliege (Hermetia illucens) spezialisiert. Im Projekt hat ein Team um Franziska Schindler von Hermetia den technischen Einsatz von Insektenfetten angepeilt. Das Ziel war die Entwicklung biobasierter und biologisch abbaubarer Hochleistungsschmierstoffe.

Das Vorhaben wurde von 2021 bis 2024 vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (ehemals Bundesministerium für Bildung und Forschung) mit knapp 265.000 Euro im Rahmen der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Bioökonomie“ gefördert. Daran beteiligt waren das Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ) sowie die Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. (PPM) und Danico GmbH.

Für die Industrie sind Hochleistungsschmierstoffe wie Hydrauliköle unerlässlich: Sie schützen Maschinen und Anlagen, indem sie Reibung und Verschleiß reduzieren, Korrosion verhindern, aber auch Energie sparen. Diese hochwertigen Schmierstoffe bestehen jedoch meist aus erdölbasierten Rohstoffen, die, wenn sie in die Umwelt gelangen, Schaden anrichten können.

„Wir wollten daher eine Alternative zum mineralölbasierten Schmierstoff entwickeln. Zwar gibt es schon biologisch abbaubare Schmierstoffe auf Pflanzenbasis. Aber auch hier ist die Konkurrenz um Land und Nahrungsmittelproduktion ein Problem“, erklärt Franziska Schindler, Projektkoordinatorin und Leiterin des Bereichs Forschung und Entwicklung bei der Hermetia.

Eine moderne Bioökonomie nutzt Schlüsseltechnologien in unterschiedlichen Anwendungsfeldern, um biobasierte Lösungen für die Bewältigung globaler Herausforderungen bereitzustellen. Dies erfordert nicht nur auf nationaler, sondern auch auf europäischer Ebene eine enge Zusammenarbeit bei Forschung und Entwicklung. Auf dem Weg zu einer funktionierenden Bioökonomie spielen daher nachhaltige, effiziente und resiliente Produktionssysteme in der Landwirtschaft eine wichtige Rolle.

Hier setzt die von der EU-Kommission initiierte neue EU-Partnerschaft „Agriculture of Data1 (AgData) – Unlocking the Potentional of Data for Sustainable Agriculture“ an, die im Oktober gestartet ist. In der Initiative arbeiten über 60 nationale und regionale politische Entscheidungsträger, Fördermittelgeber und Forschungseinrichtungen aus 23 EU-Mitglieds- und EU-assoziierten Staaten zusammen. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) beteiligt sich mit dem Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) an der neuen EU-Partnerschaft. Dafür wurde die Richtlinie zur Förderung internationaler Verbundvorhaben im Rahmen der Nationalen Bioökonomiestrategie „EU-weite, datengestützte Lösungen für reale Herausforderungen“ erlassen.

Bessere Nutzung von Daten im Agrarsektor

Das Ziel der ersten Ausschreibung im Rahmen von AgData ist die Entwicklung EU-weiter datengestützter Lösungen für reale Herausforderungen im Agrarsektor. Im Fokus steht dabei die Entwicklung und Förderung einer besseren Datennutzung im Agrarsektor. „Durch den Einsatz von digitalen Datentechnologien sollen Ergebnisse erzielt werden, die die landwirtschaftliche Produktion auf ökologisch und sozioökonomisch nachhaltige Weise an den Klimawandel anpassen“, heißt es.

Gefördert werden transnationale Verbundprojekte mit mindestens drei Partnern aus mindestens drei der in der Ausschreibung beteiligten Partnerländer. Zudem müssen die vorgeschlagenen Projekte so konzipiert sein, dass ihre Ziele innerhalb von 24 bis maximal 36 Monaten erreicht werden und folgende zwei Hauptthemen adressieren:

•    Datentechnologien und Datenmanagement
Das Thema umfasst die Forschung zur Identifikation, zum Zugang, zur Speicherung, Integration und Verarbeitung von FAIR-Daten (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable – FAIR). Ziel ist es, die Vielfalt relevanter Daten zu bewältigen, um Interoperabilität zu erreichen, den Datenaustausch in Datenmärkten und -kooperativen zu ermöglichen und die Anwendung von KI-Techniken zur Entwicklung robuster KI-Modelle für den Agrarsektor zu ermöglichen.

•    Datenbasierte Lösungen für eine nachhaltige Landwirtschaft
Erforscht werden datenbasierten Lösungen für die Landwirtschaft, mit denen die Kapazitäten zur Anpassung an den Klimawandel gestärkt und die Funktionalität, Leistungsbewertung und Entscheidungsfindung verbessert werden sollen. Die Projekte sollen die Nachhaltigkeit der Landwirtschaft unterstützen und die Anpassungsfähigkeit des Sektors an den Klimawandel erhöhen.

Projektförderung beträgt drei Jahre

Die Laufzeit der zu fördernden Vorhaben beträgt in der Regel bis zu drei Jahre. Antragsberechtigt sind Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, Landes- und Bundeseinrichtungen mit Forschungsaufgaben sowie in Deutschland ansässige Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Mit der Abwicklung der Fördermaßnahme hat das BMFTR den Projektträger Jülich beauftragt. Ansprechpartner sind Christian Breuer, Petra E. Schulte und Josefine Kant.

Der Klimawandel setzt die Landwirtschaft und damit die Produktion gesunder Lebensmittel zunehmend unter Druck. Dazu zählt auch Kohlgemüse, das für seine gesundheitsfördernden Eigenschaften bekannt ist. Wie genau diese bioaktiven Pflanzenstoffe durch den Klimawandel beeinflusst werden, steht im Fokus der Forschung von Franziska Hanschen. Im Rahmen des Projektes PhytoM erforscht die Lebensmittelchemikerin an der TU Berlin, welchen Einfluss der Klimawandel auf die sekundären Pflanzenstoffe im Kohlgemüse hat. Das Ziel: die Nährstoffqualität von Gemüse unter den veränderten klimatischen Bedingungen und dem Einfluss der Lebensmittelversorgungskette, einschließlich der Lebensmittelverarbeitung, zu verbessern und zu sichern.