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Doppelt hält besser, sagt man. Aber stimmt das auch im Pflanzenschutz? Mit dieser Frage beschäftigte sich ein Team der Hochschule Anhalt (HSA). Die Wissenschaftler hatten herausgefunden, dass sowohl bestimmte Pflanzenextrakte als auch nützliche Mikroorganismen Nutzpflanzen gegen Pilzerkrankungen schützen können. „Da haben wir uns gefragt: Wie wäre es, beides zu kombinieren?“, erläutert die Agrarwissenschaftlerin Marit Gillmeister. Daraus entstand das vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt KombiAktiv2 unter Leitung von Prof. Ingo Schellenberg von der HSA in Bernburg. Als Verbundpartner konnte das Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) e.V. in Großbeeren gewonnen werden. Es brachte die erforderlichen Erfahrungen zu Pflanzen-Mikroorganismen-Interaktionen in gartenbaulichen Kulturen mit.

Gillmeister hatte zuvor in ihrer Doktorarbeit nachweisen können, dass insbesondere Pflanzenextrakte aus der Rhabarberwurzel gegen unterschiedliche pilzliche Krankheitserreger in der Landwirtschaft wirken. Rhabarber enthält viele polyphenolische Verbindungen wie Stilbene und Flavonoide, die im Gemisch den Extrakt besonders geeignet machen.

Außerdem konnten die Forschenden von HSA und IGZ zeigen, dass bestimmte symbiotische Pilze und Bakterien sowohl direkt gegen krankheitserregende Pilze im Wurzelraum aktiv sind als auch in Interaktion mit der Pflanze deren eigene Abwehrmechanismen induzieren beziehungsweise unterstützen.

Spargelanbau benötigt nachhaltigen Schutz gegen Pilzkrankheiten

„Wir haben uns im Projekt für Spargel und Basilikum entschieden, weil für beide Kulturen keine geeigneten Verfahren zur Bekämpfung von Wurzelfäulen verursachenden pilzlichen Krankheitserregern zur Verfügung stehen“, berichtet Gillmeister. Fusarium-Arten sind im Spargelanbau ein großes Problem, denn die Pflanze ist mehrjährig. Anfangs, im zweiten bis dritten Anbaujahr, gibt es durch die Pilzschädlinge einen deutlich schwächeren Wuchs der Pflanzen und immer mehr Lücken im Bestand und die Erreger reichern sich im Boden an. Mit der Zeit sind die Böden so verseucht, dass die Fläche nicht mehr ohne Probleme mit Spargel bepflanzt werden kann. Oft fehlen jedoch geeignete Ausweichflächen.

Die erste wichtige Frage im Projekt lautete: Vertragen sich beide Ansätze überhaupt? „Wenn der Rhabarberwurzelextrakt die nützlichen Mikroorganismen hemmen würde, wäre das natürlich ein K.-o.-Kriterium gewesen“, sagt die Agrarforscherin. Doch Untersuchungen zeigten sehr schnell, dass das in keiner Weise der Fall war.

They say two is better than one. But is that also true in plant protection? A team at Anhalt University of Applied Sciences (HSA) looked into this question. The scientists had discovered that certain plant extracts and beneficial microorganisms can protect crops against fungal diseases. ‘So we asked ourselves: what if we combined the two?’ explains agricultural scientist Marit Gillmeister. This led to the KombiAktiv2 project, funded by the Federal Ministry of Education and Research and headed by Prof. Ingo Schellenberg from HSA in Bernburg. The Leibniz Institute for Vegetable and Ornamental Crops (IGZ) in Großbeeren was brought on board as a partner in the project. It contributed the necessary expertise on plant-microorganism interactions in horticultural crops.

In her doctoral thesis, Gillmeister had previously been able to prove that plant extracts from rhubarb root in particular are effective against various fungal pathogens in agriculture. Rhubarb contains many polyphenolic compounds such as stilbenes and flavonoids, which in combination make the extract particularly suitable.

In addition, researchers from HSA and IGZ were able to show that certain symbiotic fungi and bacteria are both directly active against pathogenic fungi in the root zone and, in interaction with the plant, induce or support its own defence mechanisms.

Asparagus cultivation requires sustainable protection against fungal diseases

‘We chose asparagus and basil for the project because there are no suitable methods available for controlling fungal pathogens that cause root rot in either crop,’ reports Gillmeister. Fusarium species are a major problem in asparagus cultivation because the plant is perennial. Initially, in the second to third year of cultivation, the fungal pests cause significantly weaker plant growth and more and more gaps in the crop, and the pathogens accumulate in the soil. Over time, the soil becomes so contaminated that the area can no longer be planted with asparagus without problems. However, suitable alternative areas are often lacking.

The first important question in the project was: Are the two approaches even compatible? ‘If the rhubarb root extract inhibited the beneficial microorganisms, that would of course have been a knockout criterion,’ says the agricultural researcher. However, investigations quickly showed that this was not the case at all.

Carbonfasern sind leicht, extrem stabil und widerstandsfähig und daher für den Leichtbau besonders geeignet. Nicht nur in der Luft- und Raumfahrt kommt das Hightech-Material zum Einsatz. Auch Windräder und viele Sportartikel wie Skier und Tennisschläger werden daraus gefertigt. Bisher bestehen Carbonfasern jedoch aus Acrylnitril, einem zentralen, aber erdölbasierten Ausgangsstoff zur Herstellung der Leichtgewichte. Einem Forschungsteam um den Biotechnologen Thomas Brück von der Technischen Universität München (TUM) ist es nun gelungen, diese Hochleistungsfasern aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen. Das Projekt CarbonGreen wurde vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert. Daran beteiligt waren neben der TUM, das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB sowie die Unternehmen SGL Carbon und Airbus.

Algenöle in Glycerin umgewandelt 

Mit der Gewinnung von Ölen aus photosynthetisch aktiven Mikroalgen hatte das TUM-Team die Grundlage für die Innovation gelegt. „Über die Photosynthese binden die Mikroalgen das Treibhausgas CO₂, unter anderem in Form von Algenölen“, erläutert Projektkoordinator Brück. Mithilfe eines chemischen Prozesses konnte aus den Algenölen dann Glycerin gewonnen werden.

Neues Verfahren zur Produktion nachhaltiger Carbonfasern

Das Glycerin wurde wiederum in einem vom Fraunhofer IGB entwickelten Verfahren katalytisch in den zur Carbonfaserherstellung wichtigen Ausgangsstoff Acrylnitril umgewandelt. „Damit haben wir die Voraussetzung zur Produktion nachhaltiger Carbonfasern geschaffen, welche die gleichen Hochleistungseigenschaften wie konventionell hergestellte Carbonfasern aufweisen“, sagt Arne Roth, Abteilungsleiter am Fraunhofer IGB.  Den Forschenden zufolge ist der Prozess mittlerweile so weit fortgeschritten, dass er „bereit für den nächsten Skalierungsschritt, die industrielle Anwendung, ist“.

Biogene Carbonfasern bestehen Testflug

Die Produktion der nachhaltigen Carbonfasern übernahm der Industriepartner SGL Carbon. Das Unternehmen stellte daraus kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, sogenannte Verbundlaminate, her. Nach erfolgreichen Tests hinsichtlich Technologie und Ökobilanz wurden die biogenen Carbonfasern vom Flugzeugbauer Airbus in einem „fliegenden Gerät“ verarbeitet und die Eignung für die Luftfahrt bei einem Testflug mit einem Forschungshubschrauber bewiesen.

Als Nächstes will das Konsortium die Technologie weiter optimieren und in die breite industrielle Anwendung bringen. „Unsere GreenCarbon-Wertschöpfungsroute bietet damit neue Potenziale für die Rohstoffwende in der chemischen Industrie, speziell in der Produktion kohlenstoffbasierter Hochleistungsmaterialien“, so Brück. Den Forschenden zufolge kann das Verfahren auch zur Produktion von nachhaltiger Acrylsäure genutzt werden, einem wichtigen Bestandteil von Kunststoffen, Lacken oder Klebstoffen.  

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Carbon fibres are lightweight, extremely stable and resistant, making them particularly suitable for lightweight construction. This high-tech material is not only used in aerospace. Wind turbines and many sports equipment items such as skis and tennis rackets are also made from it. Until now, however, carbon fibres have been made from acrylonitrile, a key petroleum-based raw material used in the manufacture of lightweight products. A research team led by biotechnologist Thomas Brück from the Technical University of Munich (TUM) has now succeeded in producing these high-performance fibres from renewable raw materials. The CarbonGreen project was funded by the Federal Ministry of Research, Technology and Space (BMFTR). In addition to TUM, the Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB and the companies SGL Carbon and Airbus were also involved.

Algae oils converted into glycerine

The TUM team laid the foundation for the innovation by extracting oils from photosynthetically active microalgae. ‘Through photosynthesis, microalgae bind the greenhouse gas CO₂, among other things in the form of algae oils,’ explains project coordinator Brück. Glycerine was then extracted from the algae oils using a chemical process.

New process for producing sustainable carbon fibres

The glycerine was then catalytically converted into acrylonitrile, an important raw material for carbon fibre production, using a process developed by Fraunhofer IGB. ‘This has enabled us to create the conditions for producing sustainable carbon fibres that have the same high-performance properties as conventionally manufactured carbon fibres,’ says Arne Roth, department head at Fraunhofer IGB.  According to the researchers, the process is now so advanced that it is ‘ready for the next scaling step, industrial application.’

Biogenic carbon fibres pass test flight

The industrial partner SGL Carbon took over the production of the sustainable carbon fibres. The company used them to manufacture carbon fibre-reinforced plastics, known as composite laminates. After successful tests in terms of technology and life cycle assessment, the biogenic carbon fibres were processed by aircraft manufacturer Airbus in a ‘flying device’ and their suitability for aviation was proven in a test flight with a research helicopter.

The consortium now wants to further optimise the technology and bring it into widespread industrial use. ‘Our GreenCarbon value creation route thus offers new potential for the raw materials transition in the chemical industry, especially in the production of carbon-based high-performance materials,’ says Brück. According to the researchers, the process can also be used to produce sustainable acrylic acid, an important component of plastics, paints and adhesives.

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Billig produzierte Kleidung, die nur kurz getragen wird, sorgt für immer mehr Textilabfälle. Mit Fast Fashion wurde jedoch eine Wegwerfkultur kultiviert, die erhebliche Folgen für die Umwelt hat und Ressourcen vergeudet. Weniger als 1 Prozent der aussortierten Textilien werden bisher recycelt und zu neuen Fasern verarbeitet. Das Gros landet weiterhin auf Deponien, wird verbrannt oder teils auch illegal in der Natur entsorgt. Ein interdisziplinäres Forschungsteam der RWTH Aachen University zeigt, dass es anders gehen kann.

Entwicklung eines biotechnologischen Textilrecyclingkreislaufs

Im Projekt EnzyDegTex haben Biotechnologen, Mikrobiologen und Textiltechniker in den vergangenen Jahren gemeinsam an einem biotechnologischen Textilrecyclingkreislauf geforscht. Das Vorhaben, Teil des Flagschiffprojektes Bio4MatPro, wurde von Januar 2022 bis Juni 2025 vom Bundesforschungsministerium mit insgesamt rund 865.000 Euro gefördert.

„Eine zentrale Herausforderung beim Recycling von Textilien ist, dass diese sehr komplex aufgebaut sind“, erklärt Projektleiterin Ricarda Wissel. „Sie bestehen aus verschiedenen Fasermaterialien, wie Polyester und Baumwolle, die jeweils verschiedene Eigenschaften haben und deshalb andere Recyclingverfahren erfordern.“ Das Problem sind demnach nicht nur der komplexe Fasermix, sondern auch die vielen unterschiedlichen und oft nicht bekannten Substanzen wie Farbstoffe, Additive und Beschichtungen, die das Textilrecycling zusätzlich erschweren.

Mit maßgeschneiderten Enzymen PET-Fasern recyceln

Um diese Hürde zu meistern, setzte das Aachener Team auf eine biotechnologische Lösung, die in verschiedenen Schritten vollzogen und demonstriert wurde. Im Fokus standen hier das Recycling von PET-Fasern, also Kunststofffasern. Diese wurden in einem ersten Schritt mithilfe von Enzymen abgebaut. Zum Einsatz kamen PET-Hydrolasen, konkret Kutinasen, die Wissel zufolge hinsichtlich ihrer enzymatischen Aktivität und Temperaturstabilität durch Protein-Engineering maßgeschneidert wurden.

„Eine große Herausforderung war, dass das PET – wenn es in Faserform vorliegt – hochkristallin ist. Dies erschwert die Anlagerung von Enzymen an das Polymer und die enzymatische Zerlegung in dessen Einzelmonomere.“ Doch dafür fand das Team eine Lösung: Das PET wurde mithilfe eines speziellen Aufschmelzverfahrens vorbehandelt, das die Kristallinität senkte. Durch die geänderten Eigenschaften des Polymers konnten die maßgeschneiderten Enzyme aktiv und die PET-Fasern in ihre einzelnen Monomere – Terephthalsäure und Ethylenglykol – aufspalten werden.

Mikroben verwandeln PET in Biopolymer 

„Im zweiten Schritt haben unsere Mikrobiologen Bakterienstämme entwickelt, welche die PET-Monomere als Nährsubstrat verwerten können“, berichtet Wissel. Die Mikroben nutzten die Textilmonomere als Futter und produzierten unter definierten Bedingungen einen biobasierten und biologisch abbaubaren Speicherstoff – das Biopolymer Polyhydroxybutyrat (PHB). Es dient den Mikroorganismen als Energiespeicher und liegt in den Zellen als proteinumhülltes Granulat vor. Das daraus extrahierte und aufgereinigte PHB wurde dann zu Textilfilamentgarnen versponnen. „Damit haben wir versucht, neue Fasern und Textilien herzustellen“, berichtet Wissel, die am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University als wissenschaftliche Mitarbeiterin tätig ist.  

Doch ganz so leicht war das nicht. Im klassischen Schmelzspinnverfahren ließ sich das PHB nicht zu einem Garn verarbeiten. „Dieses Problem haben wir gelöst, indem wir einen Polymerblend mit dem Biopolymer PLA entwickelt haben. Damit konnten wir Garne spinnen und Textilien – also einen Demonstrator – fertigen“, berichtet die Projektleiterin.

Funktionalität der Prozesskette bewiesen

Letztlich konnten die Aachener Forschenden beweisen, dass die von ihnen entwickelte Prozesskette funktioniert. „Im Prinzip ist es die Transformation von einer klassischen Chemiefaser hin zu einem Textil aus Biopolymeren“, resümiert Wissel. Auch wenn dieses Projekt im Juni 2025 endete: Für die Aachener Forschenden bleibt das Thema Bioökonomie im Textilrecycling hochaktuell. „Ein großes Thema ist Elastan. Die Fasern machen in vielen Recyclingprozessen Probleme.“ Als Nächstes soll das Upscaling der entwickelten Prozesskette vorangetrieben und die Bandbreite der textilen Ausgangsstoffe erweitert werden.

Für Wissel und ihr Team ist klar, dass ein passgenaues Recyclingverfahren die Textilindustrie nachhaltiger machen kann. „Dieser biotechnologische Ansatz hat den Vorteil, dass die Umgebungsbedingungen im Vergleich zu anderen Recyclingverfahren umweltfreundlicher sind. Hier brauchen wir nicht so hohe Temperaturen und Drücke wie bei anderen chemischen Recyclingverfahren.“

Autorin: Beatrix Boldt

Wie sich Industrieabgase sinnvoll nutzen lassen, zeigt das BMFTR-geförderte Forschungsprojekt Power2Polymers, das durch die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen koordiniert wird. Nun ist es dem Projektpartner Prefere Paraform gelungen, zwei Tonnen nachhaltiges Methanol zu Paraformaldehyd zu verarbeiten. Daraus sollen neuartige mehrwertige Alkohole (Polyole) entstehen, die in Klebstoffen, Beschichtungen sowie Schmier- und Dichtstoffen eingesetzt werden können. 

Gewonnen wurde das Methanol ressourcenschonend im Rahmen des BMFTR-geförderten Projekts Carbon2Chem aus den Industrieabgasen eines Stahlwerks. Dieses Projekt wiederum entwickelt und skaliert derzeit Verfahren, mit denen CO₂ aus Industrieabgasen mit Wasserstoff zu Methanol umgewandelt werden kann. Beide Projekte greifen ineinander und sollen demonstrieren, wie eine nachhaltige Wertschöpfungskette der Zukunft aussehen kann – vom Abgas über den Rohstoff Methanol und Zwischenprodukte bis hin zum fertigen Produkt.

Grundlage für eine CO₂-Kreislaufwirtschaft

„Wir wollen fossile Rohstoffe ersetzen und haben hiermit die Machbarkeit demonstriert: CO₂ kann zum Rohstoff für neue Produkte werden“, sagt Guido Schroer, Projektleiter von Power2Polymers. „Unser Erfolg mit Polyolen ist ein konkreter Fortschritt für Klimaschutz und Kreislaufwirtschaft.“

Diese neu entwickelten PME-Polyole (Polyoxymethylether) lassen sich auf Basis von Paraformaldehyd nun im industriellen Maßstab herstellen. Sie sind nicht nur umweltfreundlich, sondern haben auch technische Vorteile, die sie für weitere Anwendungen attraktiv machen. So sollen sie etwa materialverträglicher sein, schneller trocknen und sich besser recyceln lassen.

Der Industriepartner Jowat SE unterstützt die Anwendungsentwicklung im Bereich Klebstoffe. Eine Ausgründung soll zudem helfen, die Entwicklungen schnell auf den Markt zu bringen. Power2Polymers soll dazu beitragen, die erheblichen CO₂-Emissionen der Chemieindustrie zu verringern. Während Kunststoffe bislang fast ausschließlich auf Erdöl basieren, zeigt das Projekt eine Alternative für die Zukunft auf.

Schlüsselvorhaben für die Energiewende

Beteiligt sind neben der RWTH Aachen, der Prefere Paraform GmbH und Jowat SE das Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion (MPI CEC), welches das Projekt wissenschaftlich begleitet.

Power2Polymers ist an das Kopernikus-Projekt P2X angedockt, ein weiteres Schlüsselvorhaben für die Energiewende. Das BMFTR unterstützt hiermit sogenannte Power-to-X-Technologien, um flüchtigen Strom dauerhaft zu speichern.

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The BMFTR-funded research project Power2Polymers, coordinated by RWTH Aachen University, demonstrates how industrial waste gases can be put to good use. Project partner Prefere Paraform has now succeeded in processing two tonnes of sustainable methanol into paraformaldehyde. This will result in novel polyhydric alcohols (polyols) that can be used in adhesives, coatings, lubricants and sealants.

The methanol was obtained in a resource-efficient manner from the industrial waste gases of a steelworks as part of the BMFTR-funded Carbon2Chem project. This project, in turn, is currently developing and scaling up processes for converting CO₂ from industrial waste gases into methanol using hydrogen. Both projects are interlinked and aim to demonstrate what a sustainable value chain of the future could look like – from waste gas to the raw material methanol and intermediate products to the finished product.

The basis for a CO₂ circular economy

‘We want to replace fossil raw materials and have demonstrated the feasibility of this: CO₂ can become a raw material for new products,’ says Guido Schroer, project manager of Power2Polymers. ‘Our success with polyols is a concrete step forward for climate protection and the circular economy.’

These newly developed PME polyols (polyoxymethylene ethers) can now be produced on an industrial scale using paraformaldehyde. They are not only environmentally friendly, but also offer technical advantages that make them attractive for further applications. For example, they are said to be more compatible with materials, dry faster and be easier to recycle.

Industrial partner Jowat SE is supporting application development in the field of adhesives. A spin-off company is also to help bring the developments to market quickly. Power2Polymers aims to help reduce the chemical industry's significant CO₂ emissions. While plastics have so far been based almost exclusively on petroleum, the project is showcasing an alternative for the future.

Key project for energy transition

In addition to RWTH Aachen University, Prefere Paraform GmbH and Jowat SE, the Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion (MPI CEC) is also involved in the project, providing scientific support.

Power2Polymers is linked to the Kopernikus project P2X, another key project for the energy transition. The BMFTR is supporting so-called power-to-X technologies to permanently store volatile electricity.

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Tierische Leder sind mit einigen Nachteilen verbunden. Neben den ethischen Bedenken sprechen der intensive Ressourcenverbrauch und die Verwendung schädlicher Chemikalien gegen das Material. Gürtel aus Kaktusleder hingegen kommen ohne solche Substanzen aus und punkten durch eine positive Umweltbilanz.

Ressourcenschonende Produktion

Der Gürtel wird aus den Blättern des Feigenkaktus gefertigt. Dieser pflanzliche Rohstoff benötigt minimal Wasser und wächst in trockenen Gebieten ohne zusätzliche künstliche Bewässerung. Die Kaktusplantagen in Mexiko können über viele Jahre hinweg geerntet werden, was den Rohstoff besonders nachhaltig macht. Darüber hinaus können die Kaktuspflanzen besonders viel CO₂ binden. Nach der Ernte werden die reifen Blätter drei Tage lang von der Sonne getrocknet und anschließend nach einer patentierten Formel verarbeitet.

Das Material ist von Natur aus strapazierfähig, flexibel und zudem atmungsaktiv und wasserabweisend, ohne dass es eine zusätzliche Beschichtung benötigt. Außerdem ist das Material 100 % vegan, tierversuchsfrei und frei von Chemikalien wie Herbiziden oder Pestiziden.

Marktreife

Gürtel aus Kaktusleder sind in verschiedenen Online-Shops erhältlich.

Ob Agrarreststoffe wie Stroh, Lebensmittelabfälle aus der Biotonne oder Mist und Gülle aus der Tierhaltung: In Biogasanlagen werden bundesweit verschiedenste Rest- und Abfallstoffe mithilfe von Mikroorganismen vergoren und zu Biogas und anderen Gärprodukten umgewandelt. Das auf der versiegelten Fläche einer Biogasanlage gesammelte Oberflächenwasser muss jedoch gelagert und gereinigt werden, damit es wieder ins Grundwasser eingeleitet werden kann. Denn es enthält neben Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphat auch verschiedene Schadstoffe wie Schwermetalle oder Mineralöle, die aus landwirtschaftlichen Maschinen sowie Reststoffen eingebracht werden.

Mit Mikroalgen Oberflächenwasser von Biogasanlagen reinigen

Im Projekt ÖkoPro haben Forschende um Edmund Maser vom Institut für Toxikologie am Kieler Universitätsklinikum Schleswig-Holstein gemeinsam mit Partnern eine Prozesskette entwickelt, um mithilfe eines Mikroalgen-Cyanobakterien-Mixes das verunreinigte Oberflächenwasser von Biogasanlagen nachhaltig und effektiv zu reinigen. Darüber hinaus sollte die Algenbiomasse gesammelt werden, damit sie hinsichtlich der Herstellung von Tierfutter und Kosmetika erforscht werden kann. Das Vorhaben wurde vom Bundesforschungsministerium im Rahmen der Fördermaßnahme „Innovationsräume Bioökonomie“ von 2020 bis 2024 mit rund 283.000 Euro unterstützt.

Um eine nachhaltige Prozesskette zur Nutzung von landwirtschaftlichen Reststoffen mithilfe von Mikroalgen zu etablieren, mussten nicht nur die Schadstoffe auf ihre toxische Wirkung analysiert werden. Zunächst musste sich das Team einen Überblick verschaffen, welche toxischen Substanzen überhaupt in einer Biogasanlage auftauchen. „Wir haben relevante Schadstoffe untersucht, deren Vorkommen im Oberflächenwasser sowie in der Biomasse als auch den Reinigungseffekt durch die Algenkultivierung“, berichtet Maser. Sämtliche Biomasse-Proben wurden wiederum vom Projektpartner Microganic GmbH hinsichtlich der mikrobiellen Belastung durch Hefen, Schimmelpilze oder E-coli-Bakterien untersucht. Die Keimzahl in den Biomassen konnte durch Autoklavieren – ein Verfahren zur Sterilisation  –deutlich reduziert werden.

Die zur Abwasserreinigung benötigten Algen wurden von Forschenden am Botanischen Institut der Christian-Albrechts-Universität (CAU) zu Kiel kultiviert und für Versuche bereitgestellt. Für die Labortests standen dem Team Proben von Oberflächenwasser aus insgesamt 16 Biogasanlagen in Norddeutschland zur Verfügung.

Algenkultivierung an Biogasanlage

Doch der Reinigungseffekt wurde nicht nur im Labor, sondern auch im Großmaßstab in der Biogasanlage beim Projektpartner B.E.S – Bio Energie Sieringhoek GmbH & Co KG in Bad Bentheim geprüft. „Wir haben dort einen Algenreaktor etabliert, wo das Oberflächenwasser durchlief und die Algen gewachsen sind. Hier haben wir das Wasser abgezapft und kontrolliert und auch die Algenbiomasse untersucht“, so Maser.

In der Bioraffinerie wird Biomasse aus pflanzlichen Roh- und Reststoffen in ihre Bestandteile zerlegt und vielfältig verwertet – etwa zur Herstellung nachhaltiger Chemikalien – die erdölbasierte Substanzen in zahlreichen Alltagsprodukten wie Kunststoffe ersetzen können. Doch auch in Bioraffinerien werden zur Trennung der Biomasse teils Lösungsmittel verwendet, die fossilen Ursprung haben. Ein Algorithmus, der die Auswahl der Lösungsmittel zur Trennung von Biomasse optimiert und damit Bioraffinerieprozesse noch nachhaltiger macht, wurde nun von der Körber-Stiftung prämiert.

Biomasse mit grünen Lösungsmitteln trennen

Entwickelt wurde das Verfahren von Laura König-Mattern, ehemals Doktorandin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und seit Anfang des Jahres Gruppenleiterin am Center for the Transformation of Chemistry (CTC) in Leuna. Im Rahmen ihrer Dissertation hatte die Biosystemtechnikerin Trennverfahren untersucht, die auf Lösungsmitteln basieren und die Biomasse für eine ressourceneffiziente Produktion von Chemikalien verfügbar machen sollen.

Um optimale Lösungsmittel für jeden Trennschritt zu identifizieren, entwickelte König-Mattern rechnergestützte Optimierungsmethoden und nutzte dafür Verfahren der Quantenchemie und künstlichen Intelligenz. Das neue Trennverfahren machte es möglich, Mikroalgen und Holz unter Einsatz eines „grünen Lösungsmittels“ in ihre Grundbausteine zu zerlegen und für die Produktion nachhaltiger Chemikalien für Bio-Plastik, Fettsäuren und Pigmente verfügbar zu machen.

Studienpreis mit 10.000 Euro dotiert

Für ihre Doktorarbeit erhielt die Forscherin den mit 10.000 Euro dotierten 2. Preis der Körber-Stiftung 2025 in der Sektion Natur- und Technikwissenschaften. Der Deutsche Studienpreis wird im Dezember von Bundestagspräsidentin Julia Klöckner in Berlin verliehen.

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Das Bundeskabinett hat am 31. Juli die neue Hightech-Agenda beschlossen. Damit richtet die Bundesregierung ihre Forschungs-, Technologie- und Innovationspolitik neu aus, um Deutschland für die Zukunft handlungs- und wettbewerbsfähig zu machen. „Wir bringen Deutschland auf das nächste Level – ´Made in Germany´soll weltweit für technologische Exzellenz stehen“, so Dorothee Bär, Bundesministerin für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).

Mit der Agenda sollen Technologien und Innovationen „Made in Germany“ wieder zum Markenzeichen Deutschlands werden. „Das soll durch eine schnellere Erforschung, Entwicklung und Verwertung von Technologien und durch die konsequente Ausrichtung auf den Aufbau von Technologiekapazitäten in Deutschland und Europa gelingen“, heißt es.

Die Bundesregierung konzentriert sich dabei auf insgesamt sechs Schlüsseltechnologien, die durch Investitionen gezielt vorangebracht werden sollen. Neben Künstlicher Intelligenz setzt die Bundesregierung auf die Biotechnologie – eine Schlüsseltechnologie der Bioökonomie. Ferner stehen Quantentechnologie, Mikroelektronik, Fusion und klimaneutrale Energieerzeugung sowie Technologien für die klimaneutrale Mobilität im Fokus. Für jede Schlüsseltechnologie wurden sogenannte Flaggschiff-Initiativen festgelegt, die gefördert werden sollen.

Biotechnologie als Schlüsseltechnologie wettbewerbsfähig machen

Mit Investitionen in die Biotechnologie soll Deutschland zum „weltweit innovativsten Standort für die Biotechnologie“ ausgebaut und damit „eine ressourceneffiziente, wettbewerbsfähige Industrie“ gestaltet und „die Wertschöpfung Deutschlands erhöht“ werden. Im Fokus stehen hier vor allem die Nutzung „disruptiver Ansätze der industriellen Biotechnologie, insbesondere an den Schnittstellen zur Künstlichen Intelligenz und den Ingenieurswissenschaften und als Schlüsseltechnologie für die Bioökonomie“. Dazu findet bereits im November die Konferenz „BioKI – KI als Katalysator für die Bioökonomie“ statt. Hier werden Stakeholder über die Potenziale dieser Technologie diskutieren. Erste Projekte sollen im ersten Quartal 2027 starten.

Transfer von Forschungsleistungen in die Industrie verbessern

Zugleich soll die biobasierte Wertschöpfung der industriellen Produktion von Materialien und Chemikalien gesteigert werden und hierfür sollen im ersten Quartal 2026 Public-Private-Partnerships unter Industrieführung anlaufen. „Mit der Hightech Agenda Deutschland ergreifen wir Maßnahmen für einen besseren Transfer von Forschungsleistungen in die Industrie. Wir machen Gründungen einfacher und bauen Bürokratie ab. Diese Maßnahmen helfen dabei, dass Investitionen ihre volle Schubkraft entfalten“, so Bundesforschungsministerin Bär.

Enzyme können einige Überraschungen bereithalten, wie die Kohlenhydrat-Esterasen zeigen. Diese Biokatalysatoren entfernen chemische Gruppen von komplexen Zuckerstrukturen und bereiten sie so für den Abbau durch andere Enzyme vor. Nun ist es dem Team um Uwe Bornscheuer vom Institut für Biochemie der Universität Greifswald gelungen, mithilfe von Röntgenkristallographie die vollständige Struktur zweier Vertreter der Enzymfamilie CE20 und deren Funktion zu entschlüsseln.

Wassermolekül übernimmt Schlüsselfunktion im Enzym

Bei den beiden Enzymen Fl8CE20_II und PpCE20_II ist das aktive Zentrum, das die chemischen Reaktionen ausführt, ungewöhnlich aufgebaut. „Normalerweise besteht dieses Zentrum aus drei genau platzierten Aminosäuren, die zusammenarbeiten“, erklärt Michelle Teune, Erstautorin der Studie. In den untersuchten Enzymen fehlte jedoch ein entscheidender Bestandteil dieser sogenannten katalytischen Triade. „Statt einer direkt beteiligten Aminosäure haben wir ein präzise eingebundenes Wassermolekül identifiziert, das die Funktion übernehmen kann.“

Die Aminosäuren Serin und Histidin sind in der Triade zwar vorhanden, die sonst typische Aspartat-Seitenkette jedoch wird durch ein koordiniertes Wassermolekül ersetzt. Dieses übernimmt die elektronische Polarisierung des Histidins während der Katalyse und wird durch ein benachbartes Aspartat stabilisiert. Die Forschenden bezeichnen diese neuartige Anordnung als wasservermittelte katalytische Triade – ein bisher nicht beschriebener Mechanismus, der das Verständnis enzymatischer Reaktionen grundlegend erweitert. Untersuchungen an verschiedenen Enzym-Mutanten zeigten, dass dieses Wassermolekül eine zentrale Rolle für die Aktivität spielt.

Neuer Mechanismus mit praktischer Relevanz

„Diese Studie zeigt, wie vorteilhaft wissenschaftliche Kooperationen sind“, so Bornscheuer. Die im Rahmen der DFG-geförderten Forschungsgruppe POMPU durchgeführte Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Forschenden aus Brasilien realisiert.

Die neuen Erkenntnisse sind nicht nur für die Grundlagenforschung von Bedeutung, sondern eröffnen auch praktische Anwendungsmöglichkeiten: Mithilfe dieser Biokatalysatoren könnten sich aus pflanzlichen und marinen Kohlenhydraten auf nachhaltige Weise wertvolle Produkte gewinnen lassen, etwa für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie oder in biotechnologischen Verfahren wie der Herstellung von Biokraftstoffen.

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Beim Innenausbau werden Wände daher häufig mit sogenannten Schallabsorbern verkleidet. Die offenporige Oberfläche der Dämmelemente nimmt den Schall auf und kann so die Raumakustik verbessern. Die Platten bestehen jedoch in der Regel aus Mineralfasern oder Kunststoffschäumen. Einige dieser Materialien sind weder besonders nachhaltig, noch lassen sie sich gut recyceln. 

Pilze als Mitgestalter

Ein Hamburger Start-up bietet eine natürliche Lösung: Schallabsorber aus Pilzmyzel. Myzel, das Netzwerk aus feinen Pilzfäden, wächst unter der Erde oder in anderen Substraten und dient dem Pilz zur Nahrungsaufnahme. In den Paneelen fungiert das Myzel als natürlicher „Klebstoff“, der die verschiedenen natürlichen Komponenten zu einer stabilen Matrix verbindet – wassersparend und ganz ohne künstliche und umweltschädliche Substanzen. 

Durch die offenporige Oberfläche dämpfen die Myzelpaneele effektiv Schall über einen breiten Frequenzbereich. 3D-geformte Einlagen sorgen für unterschiedliche Oberflächenstrukturen. So entstehen vollkommen natürliche und schadstofffreie Schallabsorber, die sich entweder recyceln oder kompostieren lassen. 

Marktreife

Die Schallabsorber können über den Online-Shop des Unternehmens bezogen werden. 

In interior design, walls are therefore often covered with so-called sound absorbers. The open-pored surface of the insulation elements absorbs sound and can thus improve room acoustics. However, the panels are usually made of mineral fibres or plastic foams. Some of these materials are neither particularly sustainable nor easily recyclable.

Fungi as co-designers

Fungi as co-designers  A Hamburg-based start-up offers a natural solution: sound absorbers made from fungal mycelium. Mycelium, the network of fine fungal threads, grows underground or in other substrates and helps fungi absorb nutrients. In the panels, the mycelium acts as a natural ‘adhesive’ that binds the various natural components into a stable matrix – water-saving and completely free of artificial and environmentally harmful substances.

Thanks to their open-pored surface, the mycelium panels effectively dampen sound across a wide frequency range. 3D-shaped inserts create different surface structures. The result is completely natural and pollutant-free sound absorbers that can be either recycled or composted.

Market readiness

The sound absorbers can be purchased from the company's online shop.

Angesichts globaler Herausforderungen wie Klimawandel, Ressourcenknappheit und nachhaltiger Entwicklung gewinnt die Bioökonomie zunehmend an Bedeutung. Entsprechend wächst der Bedarf an spezialisierten Studiengängen, die interdisziplinäre Kompetenzen an der Schnittstelle von Biowissenschaften, Wirtschaft und Technologie vermitteln. So erweitert auch der Campus Ahlem der Hochschule Hannover zum Wintersemester sein Studienangebot um zwei neue Bachelorstudiengänge: Biotechnologie und Umwelttechnik sowie Future Food Systems – Lebensmittel- und Verpackungstechnologie. 

Entwicklung biotechnologischer Methoden

Der Studiengang Biotechnologie und Umwelttechnik vermittelt naturwissenschaftlich-technologische Grundlagen sowie vertiefte Kenntnisse in Bioverfahrenstechnik und Umwelttechnik, um aktuelle Herausforderungen der Bioökonomie zu adressieren. „Studierenden werden bei uns die idealen Voraussetzungen geboten, um neue Technologien, Verfahren und Produkte zu entwickeln und umzusetzen. So leisten sie einen wichtigen Beitrag, um die Grundversorgung nachhaltig zu sichern und zu einem Gleichgewicht zwischen ökologischen und ökonomischen Herausforderungen beizutragen“, erklärt die Studiengangsverantwortliche Bettina Biskupek-Korell.

Transformation von Lebensmitteln und Verpackungen

Auf Herausforderungen wie Ernährungssicherheit und Ressourcenschonung bereitet gezielt der Studiengang Future Food Systems – Lebensmitteltechnologie und Verpackungstechnologie vor. Er verbindet ingenieurwissenschaftliche, technologische und ökologische Inhalte. Ein besonderes Merkmal ist die ganzheitliche Betrachtung von Lebensmitteln und Verpackungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Rohstoffgewinnung bis zum Recycling. „Wir haben uns mit der Fragestellung auseinandergesetzt, wie ein Studiengang zu gestalten ist, der den gewandelten Interessen und Motivationen der Studierenden ebenso gerecht wird wie den steigenden fachlichen und persönlichen Anforderungen aus der Industrie“, betont Corina Jantke, Vertreterin der Wirtschaftswissenschaften in beiden Studiengängen. 

Beide zulassungsfreien Programme bieten ein praxisorientiertes Studium mit beruflichen Perspektiven in Bereichen wie Umwelttechnik, Bioökonomie, Lebensmitteltechnologie und Verpackungsentwicklung. Bewerbungen sind noch bis zum 31. August 2025 möglich.

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Über 120 Millionen Tonnen Textilfasern werden jährlich weltweit produziert – der Großteil besteht aus synthetischen und fossilen Rohstoffen. Die Herstellung der Kleidung verursacht nicht nur erhebliche Mengen an klimaschädlichen Emissionen. Sie geht einher mit hohem Wasser – und Flächenverbrauch und ist mitverantwortlich für Verunreinigungen der Meere durch Mikroplastik.

Textile Wertschöpfungsketten im Fokus

Die Sonderausstellung „BIOTEXFUTURE – Zukünfte der textilen Wertschöpfungskette“ im Zukunftsmuseum Nürnberg zeigt, wie Textilien umweltfreundlich und zukunftsfähig produziert werden können. BIOTEXFUTURE wird über das Förderprogramm Innovationsräume Bioökonomie vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen der Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 unterstützt. Der Innovationsraum besteht aus 19 zukunftsweisenden Vorhaben zur biobasierten Textilforschung und wird von der adidas AG und der RWTH Aachen geleitet.

BIOTEXFUTURE präsentiert Forschungsergebnisse 

Die Ausstellung in Nürnberg stellt die zentralen Ergebnisse der Projekte aus fünf Jahren interdisziplinärer Forschung in den Fokus. Sie zeigt, welche nachhaltigen, biobasierten Alternativen bereits heute erforscht und entwickelt werden, um die Textilindustrie künftig ressourcenschonend und zirkulär zu gestalten.

Die 19 Forschungsprojekte werden auf fünf thematischen Textil-Inseln präsentiert:

• Einführungsinsel: Überblick über den Innovationsraum BIOTEXFUTURE und die textile Wertschöpfungskette
• Zirkuläre Materialströme: Nutzung von Abfällen oder Nebenprodukten als hochwertige Werkstoffe
• Zirkuläre Produkte: Entwicklung kreislauffähiger, wertvoller Ressourcen
• Natürliche Rohstoffquellen: Textilien aus Bohnen, Zuckerrohr und Algen
• Zellbasierte Biofabrikation: Hochleistungsmaterialien aus programmierten Mikroorganismen 

Kartoffeln gehören nach Weizen und Reis zu den wichtigsten Nahrungspflanzen weltweit. Doch die Knolle ist auch äußerst anfällig für Krankheiten. Klimawandel, Virusinfektionen und der Befall durch Pflanzenfresser wie den Kartoffelkäfer führen jährlich zu Ernteausfällen in Milliardenhöhe. Forschende der Universitäten Potsdam und Erlangen, des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie und des National Institute of Biology in Ljubljana (Slowenien) haben nun eine Plattform entwickelt, die Stressreaktionen der Kartoffelpflanzen analysiert und damit Züchtungen verbessern kann.

Genom-Stoffwechselmodell für Kartoffel entwickelt

Im Fokus der Forschenden standen Prozesse, die für das Wachstum der Kartoffel und die Abwehr von Krankheiten und Schädlingen verantwortlich sind. Dafür wurde das Genom-Stoffwechselmodell Kartoffel-GEM entwickelt. Wie das Team in der Fachzeitschrift PNAS berichtet, drosselt die Pflanze ihr Wachstum, wenn sie angegriffen wird, um ihre molekularen Ressourcen für die Abwehr einzusetzen. Zugunsten des Wachstums wird demnach die Produktion von Signal- und Abwehrstoffen zurückgefahren, was wiederum zu einer erhöhten Anfälligkeit für Schädlinge und Krankheitserreger führt.

Einblick in Wachstums- und Abwehrprozesse

Diesen Kompromiss zwischen Wachstum und Abwehr hat das Team mithilfe des neu entwickelten Stoffwechselmodells auf Genomebene (GEM) genau untersucht. „Die groß angelegte Stoffwechselrekonstruktion Kartoffel-GEM bildet den gesamten bekannten Sekundärstoffwechsel dieser wichtigen Kulturpflanze ab“, berichtet Zoran Nikoloski, Professor für Bioinformatik an der Universität Potsdam und Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie.

Mithilfe dieses mathematischen Modells war es möglich, das Zusammenspiel zwischen Wachstums- und Abwehrprozessen zu ergründen. „Die molekularen Mechanismen besser zu verstehen, die der Stressreaktion von Pflanzen zugrunde liegen, kann Züchtungsstrategien verbessern und uns helfen, Pflanzensorten mit verbesserter Stresstoleranz, Ertrag und Qualität zu entwickeln“, sagt der Forscher.

bb

Potatoes are one of the most important food crops worldwide, alongside wheat and rice. However, the tuber is also extremely susceptible to disease. Climate change, viral infections, and infestation by herbivores such as the Colorado potato beetle cause billions of dollars in crop losses every year. Researchers at the Universities of Potsdam and Erlangen, the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology, and the National Institute of Biology in Ljubljana (Slovenia) have now developed a platform that analyzes stress responses in potato plants and can thus improve breeding.

Genome metabolism model developed for potatoes

The researchers focused on processes responsible for potato growth and defense against diseases and pests. To this end, the potato GEM genome metabolism model was developed. As the team reports in the journal PNAS, when attacked, the plant slows down its growth in order to use its molecular resources for defense. In favor of growth, the production of signaling and defense substances is reduced, which in turn leads to increased susceptibility to pests and pathogens.

Insight into growth and defense processes

The team used the newly developed genome-level metabolic model (GEM) to examine this compromise between growth and defense in detail. “The large-scale metabolic reconstruction potato GEM maps the entire known secondary metabolism of this important crop,” reports Zoran Nikoloski, professor of bioinformatics at the University of Potsdam and group leader at the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology.

With the help of this mathematical model, it was possible to explore the interaction between growth and defense processes. “Better understanding the molecular mechanisms underlying the stress response of plants can improve breeding strategies and help us develop plant varieties with improved stress tolerance, yield, and quality,” says the researcher.

bb