Aktuelle Veranstaltungen

Ob Grünschnitt, Kaffeesatz oder Ernterückstände: Reststoffe aus der Landwirtschaft und der Lebensmittelproduktion dienen zunehmend als Rohstoffquelle für neue biobasierte und nachhaltige Produkte und können so zu einer kreislauforientierten Bioökonomie beitragen. Forschende aus Hannover zeigen nun, dass sich auch Spargelschalen für die Herstellung von Biokunststoffen eignen.

Neuartiger Biokunststoff als Holzersatz für WPC

Im Forschungsprojekt SpaPlast hat ein Team am Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe der Universität Hannover die technischen Voraussetzungen dafür geschaffen, dass Spargelschalen mit gängigen Verfahren der Kunststoffverarbeitung zu verschiedenen Produkten weiterverarbeitet werden können. Dazu wurden die Spargelschalen getrocknet, zerkleinert und schließlich gängigen Kunststoffverarbeitungsverfahren zugeführt. Dabei zeigte sich, dass sich der neue Biokunststoff vor allem für Füllstoffe und Verbundwerkstoffe eignet und hier den häufig verwendeten Rohstoff Holz ersetzen kann.

Der neuartige Biokunststoff wurde für sogenannte Wood-Plastic-Composites (WPC) nutzbar gemacht, die vor allem im Bausektor – etwa als Bodenbeläge und Terrassendielen – und in der Automobilindustrie eingesetzt werden können. Das Projekt SpaPlast wurde von Februar 2022 bis April 2023 vom Niedersächsischen Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz aus Mitteln des Maßnahmenpakets Stadt.Land.ZUKUNFT gefördert.

Premiere auf der Agritechnika

Erste Projektergebnisse sind noch bis zum 18. November auf der diesjährigen Agritechnica am Stand des Niedersächsischen Ministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (Halle 24, Stand D06) zu sehen.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) stellt der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) über die kommenden fünf Jahre 8,6 Mio. Euro zur Verfügung. Mit dem Geld soll das Graduiertenkolleg WERA (Wertstoff Abwasser) entstehen. Darin werden Nachwuchsforschende vor allem Wege entwickeln, um den Phosphorgehalt in kommunalem Abwasser vom Zulauf bis zum Ablauf um den Faktor 100 zu senken. Der Rohstoff soll dabei zurückgewonnen werden. WERA verbindet die Forschungsexpertise von elf natur- und ingenieurwissenschaftlichen RPTU-Arbeitsgruppen aus den Fachbereichen Bauingenieurwesen, Chemie, Physik sowie Maschinenbau und (Bio-)Verfahrenstechnik.

Rückgewinnung bis 2029 verpflichtend

„Der Verbrauch natürlicher Ressourcen durch moderne Industriegesellschaften führt schon heute zu einer bedenklichen Verknappung essentieller Rohstoffe. Phosphor als wichtiger Grundstoff der Düngemittelproduktion ist einer der von der Europäischen Kommission gelisteten 30 kritischen Rohstoffe, die ein großes Versorgungsrisiko bei gleichzeitiger hoher ökonomischer Bedeutung aufweisen“, erläutert Professor Sergiy Antonyuk, Sprecher des neuen Graduiertenkollegs an der RPTU.

Kommunale Abwässer enthalten zwischen 6 und 10 Milligramm Phosphor pro Liter. Bislang geht dieser Wertstoff entweder verloren und belastet Gewässer, indem er zur Algenbildung beiträgt, oder er gelangt über den Klärschlamm in viel zu hoher Konzentration als Dünger auf Ackerböden. Bis 2029 sollen daher Kläranlagenbetriebe in Deutschland verpflichtet werden, Phosphor zurückzugewinnen.

Zwei Verfahren vergleichen

Die Forschenden der RPTU sind nicht die Ersten, die Verfahren entwickeln wollen, um Phosphor aus Abwasser zu entfernen. „Es gibt zwar schon Pilot-Projekte, die das für einzelne Kläranlagen realisieren. Jedoch gibt es erhebliche Wissenslücken, welche Verfahren unter welchen Bedingungen erfolgversprechend sind“, erklärt Antonyuk die Bedeutung des Graduiertenkollegs. Das Kolleg verfolge daher zwei Recycling-Verfahren, die an unterschiedlichen Stellen der Abwasseraufbereitung ansetzen.

„Um die physikalisch-chemischen Vorgänge und Wechselwirkungen in Prozessen der Phosphor-Rückgewinnung aus dem komplexen Stoffsystem des Abwassers erfassen zu können, werden wir zusätzlich innovative Charakterisierungsverfahren und Simulationsmethoden einsetzen und weiterentwickeln“, schildert Antonyuk. Denn natürlich wolle man wissen, wie die Adsorbermaterialien in der Praxis funktionierten. Hier biete sich die einmalige Chance, eine auf dem Campus der RPTU in Kaiserslautern kürzlich installierte Pilotanlage für Abwasserbehandlung und Recycling für WERA zu nutzen. „Und letztlich ist es unser Ziel, dass wir die entwickelten Materialien und Prozesse auch auf andere Rohstoffe übertragen und etwa für die Rückgewinnung von Stickstoff, Kalium oder organischen Kohlenstoffen anpassen können.“

Mehrwert für Doktoranden

Über einen weiteren Effekt des Graduiertenkollegs freut sich Professor Werner R. Thiel, Vizepräsident für Forschung an der RPTU Kaiserslautern: Bei dem Kolleg handele es sich um eine Förderlinie, „die zur Qualifizierung von Nachwuchsforschenden beiträgt, indem sie es ihnen ermöglicht, in einem strukturierten Forschungsprogramm auf hohem fachlichem Niveau zu promovieren“.

Sei es beim Färben und Imprägnieren von Kleidung oder bei der Faserherstellung: Noch immer werden in der Textilindustrie fossile Rohstoffe und Chemikalien eingesetzt, die Mensch und Umwelt gleichermaßen belasten. Mit Blick auf Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz drängen jedoch nachhaltige Lösungen auf den Markt. Produkte aus recycelten Polyesterfasern, Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie, Hightech-Fasern aus biotechnologisch hergestellter Spinnenseide oder Farbstoffe aus Algen sind nur einige innovative Beispiele. Das Internationale Kompetenzzentrum Nachhaltige Chemie (ISC3) will den Wandel in der Textilindustrie vorantreiben. Bei der mittlerweile fünften Innovation Challenge 2024 werden deshalb Start-ups und Innovatoren aus aller Welt gesucht, die Lösungen im Bereich der nachhaltigen Chemie für Textilien anbieten.

Nachhaltige Lösungen für den Textilsektor fördern

„Nachhaltige Chemie spielt eine entscheidende Rolle bei der Transformation der Textilindustrie im Hinblick auf die Erreichung der UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung. Aus diesem Grund wollen wir im Rahmen der diesjährigen ISC3 Innovation Challenge Start-ups der nachhaltigen Chemie und ihre originellen Lösungen für den Textilsektor ansprechen, auszeichnen und fördern“, sagt Alexis Bazzanella, Direktor des ISC3 Innovation Hub.

Umweltfreundliche Verfahren und Materialien

Der Wettbewerb konzentriert sich auf die folgenden Themen: Mit Blick auf eine umweltverträgliche Produktion sind Ideen gefragt, die mit neuen enzymatischen Verfahren schädliche Chemikalien in der Textil- und Lederherstellung ersetzen, alternative Faserrohstoffe wie landwirtschaftliche Abfälle und recycelte Textilabfälle nutzen oder neue Materialien als Ersatz für synthetische Stoffe oder Leder anbieten. Themen wie Abfallvermeidung und -minimierung sowie Recycling sind ebenso gewünscht wie alternative Geschäftsmodelle, die textile Lieferketten verbessern, Arbeitsplätze sichern oder Chemie-Leasing-Konzepte für Textilchemikalien adressieren.

Whether for dyeing and waterproofing clothing or for producing fibres, the textile industry still uses fossil raw materials and chemicals that are harmful to both people and the environment. With a view to sustainability and resource efficiency, however, sustainable solutions are entering the market. Products made from recycled polyester fibres, waste materials from the food industry, high-tech fibres made from biotechnologically produced spider silk or dyes made from algae are just a few innovative examples. The International Competence Centre for Sustainable Chemistry (ISC3) wants to drive change in the textile industry. The fifth Innovation Challenge 2024 is therefore looking for start-ups and innovators from all over the world who offer solutions in the field of sustainable chemistry for textiles.

Promoting sustainable solutions for the textile sector

"Sustainable chemistry plays a crucial role in transforming the textile industry to achieve the UN Sustainable Development Goals. For this reason, we want to address, recognise and promote sustainable chemistry start-ups and their original solutions for the textile sector as part of this year's ISC3 Innovation Challenge," says Alexis Bazzanella, Director of the ISC3 Innovation Hub.

Environmentally friendly processes and materials

The competition focuses on the following topics: With a view to environmentally friendly production, ideas are sought that use new enzymatic processes to replace harmful chemicals in textile and leather production, use alternative fibre raw materials such as agricultural waste and recycled textile waste or offer new materials to replace synthetic fabrics or leather. Topics such as waste avoidance and minimisation as well as recycling are just as desirable as alternative business models that improve textile supply chains, secure jobs or address chemical leasing concepts for textile chemicals.

Die EU-Kommission möchte die Gentechnik-Gesetzgebung reformieren und die bis dato strengen Auflagen für den Umgang mit genom-editierten Nutzpflanzen lockern. Ihr im Juli dieses Jahres vorgestellter Regulierungsentwurf sieht die Deregulierung von bestimmten Pflanzen vor, die mit Neuen Züchtungstechniken – den sogenannten new genomic techniques (NGT) – hergestellt wurden.

Der Regulierungsvorschlag nimmt NGT-Pflanzensorten aus der bestehenden strengen Zulassung für gentechnisch veränderte Pflanzen heraus, sofern diese keine artfremden Erbanlagen enthalten und zudem als substanziell gleichwertig mit konventionell gezüchteten Pflanzen eingestuft werden können. Eine Einigung der EU-Mitgliedstaaten wird bis Ende des Jahres unter der spanischen EU-Ratspräsidentschaft angestrebt. Auch die Bundesregierung arbeitet derzeit an einer gemeinsamen Position zu der Gesetzesvorlage. Im Idealfall könnte der Verordnungsentwurf der EU-Kommission noch vor der Europawahl am 9. Juni 2024 verabschiedet werden.

Debatte um EU-Regulierungsentwurf

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hatte bereits im Oktober mit der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina in einer gemeinsamen Stellungnahme ihre Unterstützung für den von der Europäischen Kommission vorgeschlagenen Verordnungsentwurf bekräftigt.

Mitte November kamen nun in der Berliner Vertretung der Europäischen Kommission rund 80 Fachleute aus Wissenschaft und Politik bei einem Parlamentarischen Abend zusammen, um Vetreterinnen und Vertretern der Regierungsfraktionen den wissenschaftlichen Standpunkt zum EU-Vorschlag zu erläutern. Das Thema der Veranstaltung: „Neue Züchtungstechniken als Beitrag zur Bewältigung multipler Krisen des 21. Jahrhunderts“.

Zustimmung der Bundesregierung gefordert

Im Rahmen der Veranstaltung erging der dringende Appell an die Bundesregierung, dem von der Europäischen Kommission vorgeschlagenen Entwurf zum Umgang mit neuen genomischen Techniken in der Pflanzenzucht zuzustimmen. „Es wäre ein falsches Signal an Wissenschaft und Forschung, sollte die Entscheidung über eine Neuregulierung des Gentechnikrechts weiter aufgeschoben werden", sagte DFG-Präsidentin Katja Becker am Rande der Veranstaltung.

"Für eine zukunftsgerichtete und innovative Pflanzenforschung in Deutschland und Europa ist eine Erleichterung des Zugangs zu Feldversuchen mit Pflanzen, die mit diesen neuen Technologien entwickelt wurden, unabdingbar. Nur in Freilandversuchen kann geklärt werden, inwieweit Forschungsergebnisse aus dem Labor und dem Gewächshaus auf reale Kulturbedingungen übertragbar sind." Dies sei sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Anwendung essenziell. Becker nannte als Beispiel das Verständnis der genetischen Grundlagen von Salz-, Dürre- und Hitzetoleranz, "die uns helfen, die Pflanzen an ein sich wandelndes Klima anzupassen".

Patentrechtliche Fragen entkoppeln

Auch über patentrechtliche Fragen wurde bei dem Treffen diskutiert. Hinsichtlich der wichtigen Fragen zum Schutz des geistigen Eigentums in Bezug auf NGT-Pflanzen, gebe es nachvollziehbare Bedenken seitens der Pflanzenzüchterinnen und -züchter. Eine öfter geäußerte Sorge: Patente auf NGT-Pflanzen könnten den Zugang zu biologischem Material für die weitere Züchtungsarbeit einschränken und damit den Züchtungsfortschritt in der Zukunft gefährden.

Dazu hieß es in Berlin, rechtliche Fragen rund um den Patent- und Sortenschutz für alle Beteiligten zufriedenstellend zu lösen, bedürfe weiterer sorgfältiger Überlegungen. Es gebe allerdings keinen unmittelbaren rechtlichen Zusammenhang zwischen dem europäischen Gentechnikrecht einerseits und dem Recht des geistigen Eigentums (Patent- und Sortenschutzrecht) andererseits, wie es in der politischen Debatte oft dargestellt werde. Aus diesem Grund dränge man darauf, die Diskussionen um das Patent- und Sortenschutzrecht vom Regulierungsvorschlag der EU-Kommission abzukoppeln, heißt es in einer DFG-Pressemitteilung.

Gesetzgebungsprozess dauert mehrere Jahre

Der Passauer Rechtswissenschaftler Hans-Georg Dederer betonte: „Der Wissenschaft rennt die Zeit davon. Selbst wenn der Rat der EU und das Europäische Parlament im nächsten Jahr dem Verordnungsentwurf der Kommission zustimmen, würde es nach diesem Vorschlag immer noch zwei Jahre ab Inkrafttreten der Verordnung dauern, bis deren Regelungen anwendbar sind. Bis dahin profitieren europäische Forscherinnen und Forscher weiterhin nicht von erleichterten regulatorischen Bedingungen für Arbeiten mit NGT-Pflanzen, anders als viele ihrer außereuropäischen Kolleginnen und Kollegen“, so Dederer, der wissenschaftliches Mitglied der DFG-Senatskommission für Grundsatzfragen der Genforschung ist.

Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger sieht in den Neuen Züchtungstechniken eine "riesige Chance, Pflanzen effizient, zielgerichtet und sicher zu züchten". Sie sieht ihre Position im Einklang mit der Position der Wissenschaft. Um die Züchtung klimaangepasster und leistungsstarker Nutzpflanzen voranzutreiben, hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Oktober eine neue Fördermaßnahme zur Pflanzenzüchtungsforschung gestartet. Gefördert werden Verbünde und Nachwuchsgruppen, die das gesamte Spektrum moderner Züchtungstechniken einsetzen – inklusive Genom-Editierung.

bb/pg

Eine nachhaltige Bioökonomie kann angesichts globaler Herausforderungen, Märkte und Handelsbeziehungen nur durch internationale Zusammenarbeit gelingen. Im Jahr 2012 startete das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Initiative „Bioökonomie International“, im Jahr darauf starteten die ersten Projekte. Es werden Forschungsallianzen von deutschen Akteuren mit Partnern aus Nicht-EU-Ländern unterstützt. Das Ziel: die Forschungszusammenarbeit mit den weltweit Besten stärken und internationale Innovationspotenziale erschließen.

Benachbart zum Bonner Regierungsviertel

Den Erfahrungsschatz teilen und Know-how austauschen – das stand im Vordergrund der Konferenz „10 Jahre Bioökonomie International“ am 14. November in Bonn. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hatte in die Design Offices im Hochhaus am Neuen Kanzlerplatz geladen. Rund 90 Teilnehmende versammelten sich in dem Bürokomplex in unmittelbarer Nachbarschaft zum Bonner Regierungsviertel. Organisiert und durchgeführt wurde die Konferenz vom Projektträger Jülich und der Informationsplattform bioökonomie.de. Passend zur Konferenz war die neue BMBF-Broschüre „Bioökonomie International“ erschienen, die vor Ort in gedruckter Form auslag.

In view of global challenges, markets and trade relations, a sustainable bioeconomy can only succeed through international cooperation. In 2012, the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) launched the "Bioeconomy International" initiative ("Bioökonomie International"), with the first projects starting the following year. Research alliances between German players and partners from non-EU countries are supported. The aim is to strengthen research cooperation with the world's best and tap into international innovation potential.

Adjacent to the Bonn government district

Sharing a wealth of experience and exchanging know-how - that was the focus of the "10 Years of Bioeconomy International" conference on November 14 in Bonn. The BMBF hosted the event in the Design Offices in the high-rise building on Neuer Kanzlerplatz. Around 90 participants gathered in the office complex in the immediate vicinity of Bonn's government district. The conference was organized and held by the project management agency Jülich and the information platform bioökonomie.de. The new BMBF brochure "Bioökonomie International" was published to coincide with the conference and was available on site in printed form.

Im Alltag denkt man bei Textilien meist an Kleidung, Decken oder ähnliches. Doch Textilien finden sich unter anderem auch im Tiefbau: Aus hochbeständigen synthetischen Fasern gefertigt, befestigen sie Böschungen, damit diese begrünt werden können. Sie stabilisieren Wasserschutzdämme und ermöglichen dünnere Asphaltschichten im Straßenbau.

Synthetikfasern halten zu lange, Naturfasern zu kurz

Nicht immer ist jedoch wünschenswert, dass die Textilien extrem lange halten. Bei einigen Anwendungen wäre es vorteilhaft, würden die Stoffe im Boden mit der Zeit abgebaut. Naturfasern jedoch zersetzen sich zu schnell. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln deshalb eine biobasierte Beschichtung für Naturfasern, die Tiefbautextilien die richtige Haltbarkeit verleihen soll.

Die Beschichtung basiert auf Lignin, einem Naturstoff, der zusammen mit Cellulose den Hauptbestandteil von Holz bildet. In der Papierherstellung fallen große Mengen Lignin als Abfallstoff an. Anders als die bisher in Geotextilien genutzten Synthetikfasern wird Lignin biologisch abgebaut. Allerdings verläuft der Prozess sehr langsam. Als Schutzbeschichtung könnte Lignin Geotextilien daher ermöglichen, mit der Zeit zu verrotten, ohne dass Mikroplastik in die Umwelt gelangt. Die Lebenserwartung lässt sich darüber einstellen, wie dick die Textilfasern beschichtet werden. So war es im Freilandversuch möglich, biobasierte Geotextilien herzustellen, die mindestens 160 Tage lang intakt blieben.

Biopolymercompound mit Lignin in der Branche etablieren

Dazu war allerdings in kleiner Kniff nötig: Lignin ist ein sprödes Material. Damit es als Beschichtung fungieren kann, mischten die Forschenden Kraft-Lignin mit weicheren Biowerkstoffen. Mit speziellen Beschichtungssystemen trugen die Fachleute den Biopolymermix auf Garne und textile Flächen auf. In Klimakammern und Freilandtests analysierten die Forschenden, wie die Stärke der Beschichtung die jeweilige Haltbarkeit beeinflusste.

Bis Lignin für Industrieprozess der Textilindustrie als Standardwerkstoff etabliert werden kann, sind jedoch noch weitere Forschungsarbeiten erforderlich. Schon jetzt zeichnet sich aber ab, dass dieser Ansatz Geotextilien verspricht, die klima- und umweltfreundlich sind, weil sie sowohl CO₂-Emissionen fossiler Rohstoffe als auch Mikroplastikeinträge in die Natur vermeiden.

Das Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg hatte die Forschungsarbeit gefördert.

In everyday life, textiles are usually associated with clothing, blankets and the like. But textiles can also be found in civil engineering: Made from highly resistant synthetic fibers, they are used to reinforce embankments so that they can be planted with vegetation. They stabilize water protection dams and enable thinner asphalt layers in road construction.

Synthetic fibers last too long, natural fibers too short

However, it is not always desirable for the textiles to last an extremely long time. For some applications, it would be advantageous if the fabrics in the soil degraded over time. Natural fibers, however, decompose too quickly. The German Institutes of Textile and Fiber Research Denkendorf (DITF) are therefore developing a bio-based coating for natural fibers that will give civil engineering textiles the right durability.

The coating is based on lignin, a natural substance which, together with cellulose, forms the main component of wood. Large quantities of lignin are produced as waste in paper manufacturing. Unlike the synthetic fibers previously used in geotextiles, lignin is biodegradable. However, the process is very slow. As a protective coating, lignin could therefore enable geotextiles to decompose over time without releasing microplastics into the environment. The life expectancy can be adjusted by how thickly the textile fibers are coated. In field trials, it was possible to produce bio-based geotextiles that remained intact for at least 160 days.

Establishing biopolymer compounds with lignin in the industry

However, this required a little trick: lignin is a brittle material. To enable it to act as a coating, the researchers mixed kraft lignin with softer biomaterials. Using special coating systems, the experts applied the biopolymer mix to yarns and textile surfaces. In climate chambers and outdoor tests, the researchers analyzed how the thickness of the coating influenced the respective durability.

However, further research is required before lignin can be established as a standard material for industrial processes in the textile industry. It is already becoming apparent, however, that this approach promises geotextiles that are climate and environmentally friendly because they avoid both CO₂ emissions from fossil raw materials and microplastic inputs into nature.

The Ministry of Food, Rural Areas and Consumer Protection of Baden-Württemberg funded the research work.

Mitte November wurde im kanadischen Halifax die weltweit erste Vereinigung für alternative Meeresfrüchte, Future Ocean Foods, gegründet. Zu den Gründungsmitgliedern zählen 36 Unternehmen aus 14 Ländern. Sie alle gehören zu den Pionieren im Bereich pflanzlicher, fermentierter und zellbasierter Lebensmittel und Technologien. Neben Unternehmen aus den USA, Kanada, Großbritannien und Singapur engagieren sich mit Bettaf!sh und Ordinary Seafood auch zwei deutsche Start-ups in dem laut Future Ocean Foods „ersten globalen Seafood-Verband“.

Meeresfrüchteindustrie revolutionieren

„Dies ist ein unglaublicher Moment für die Zukunft der Lebensmittel und unserer Ozeane“, sagt Marissa Bronfman, Gründerin und Geschäftsführerin von Future Ocean Foods. „Alternative Meeresfrüchte bieten uns die Möglichkeit, ein schmackhafteres, nahrhafteres, nachhaltigeres und ethischeres globales Lebensmittelsystem aufzubauen. Ich fühle mich geehrt und freue mich sehr, mit diesen visionären Gründern und Pionierunternehmen zusammenzuarbeiten, um die Meeresfrüchteindustrie zu revolutionieren.“

Fischalternativen aus Pflanzen und Zellen

Pflanzen und Zellen sind die Grundlage, aus der die Mitglieder von Future Ocean Food Produkte wie Lachsfilet, Thunfisch in Sushi-Qualität, Räucherlachs, flockigen Weißfisch, Garnelen, Krabben oder Calamari herstellen. Das Potsdamer Start-up Ordinary Food nutzt nicht nur Soja- und Erbsenproteine zur Herstellung von Lachs- und Thunfischalternativen, sondern stellt auch Garnelenprodukte mittels Präzisionsfermentation her. Das Berliner Start-up Bettaf!sh hingegen setzt bei der Produktion von Thunfischalternativen auf Meeresalgen.

Wachsender, investitionsfreudiger Wirtschaftszweig

Alternative Meeresfrüchte seien ein noch junger, aber spannender sowie schnell wachsender und investitionsfreudiger Wirtschaftszweig mit großem Potenzial, die „steigende Nachfrage nach Proteinen“ zu bedienen, heißt es in einer Pressemitteilung des Verbands. Demnach stieg das investierte Kapital zwischen 2021 und 2022 um 92%, während der Einzelhandelsumsatz in den USA im gleichen Zeitraum um 42% zunahm. „Der weltweite Umsatz mit Fisch und Meeresfrüchten wird bis 2030 voraussichtlich 700 Milliarden US-Dollar übersteigen, aber Wildfänge und Aquakulturen können – und sollten – diese Nachfrage nicht befriedigen. Da wir uns auf eine Weltbevölkerung von 10 Milliarden Menschen im Jahr 2050 vorbereiten, ist es dringender denn je, nachhaltige Proteinquellen zu schaffen und zu erweitern“, heißt es in der Pressemitteilung.

Ernährungssicherung und Meeresschutz fördern

Getreu dem Sprichwort „Eine steigende Flut hebt alle Boote" will Future Ocean Foods in den kommenden Jahren die alternative Fischindustrie weltweit unterstützen und voranbringen, um mit alternativen Lebensmitteln die Ernährungssicherheit, die menschliche Gesundheit, die ökologische Nachhaltigkeit und den Meeresschutz zu fördern.

Das Saarland ist ein Industrieland. Schlüsselbranchen sind die Automobil- und Zulieferindustrie sowie die Stahlindustrie. Es sind Industriezweige, die bereits mitten in der tiefgreifenden Transformation in eine nachhaltige Zukunft stehen. Bis 2045 will das Saarland CO₂-neutral sein. So steht es in dem in diesem Jahr verabschiedeten saarländischen Klimaschutzgesetz. Auch die Nachhaltigkeits- und die Innovationsstrategie der Landesregierung stellen die Weichen in Richtung grüne Transformation. Beide sind an den UN-Nachhaltigkeitszielen ausgerichtet.

Vor diesem Hintergrund gewinnt ein Wirtschaften auf Basis von biologischen Ressourcen und Prozessen an der Saar immer mehr an Bedeutung: die Bioökonomie hat es auf die politische Agenda geschafft. Seit Anfang dieses Jahres gibt es im Ministerium für Umwelt, Klima, Mobilität, Agrar und Verbraucherschutz ein eigenes Referat Bioökonomie.

Wiesen und Weiden sind wichtige Kohlenstoffsenken. Die Böden von sogenannten Grasländern nehmen ein Drittel des weltweiten Kohlenstoffbestandes auf. Bislang gingen Forschende davon aus, dass die Kohlenstoffspeicherung von der Menge der auf den Böden wachsenden Pflanzen abhängt. Eine aktuelle Studie widerlegt nun diese Annahme. Darin hatte ein internationales Forschungsteam unter Mitwirkung der Leuphana-Universität Lüneburg den Zusammenhang zwischen der Pflanzenvielfalt von Grasland und der Kohlenstoffbindung in Böden genauer untersucht.

Zusammensetzung der Vegetation entscheidend

Die Forschenden hatten dafür Daten aus 84 Grasländern auf insgesamt sechs Kontinenten ausgewertet – darunter auch aus Deutschland. Hierfür hatte die Lüneburger Ökologin Sylvia Haider eine Grünlandfläche in Bad Lauchstädt bei Halle (Saale) untersucht und ihre Ergebnisse in die Studie eingebracht. Wie das Team im Fachjournal Nature Communications berichtet, bestimmt die chemische Zusammensetzung der Vegetation – also die Qualität der organischen Substanz – den Kohlenstoffgehalt im Boden und nicht die Pflanzenmenge.

Artenreiche Biomasse zersetzt sich langsamer

Die Forschenden konnten nachweisen, dass sich in artenreicheren Umgebungen die pflanzliche Biomasse nach dem Absterben im Boden langsamer zersetzt und so mehr Kohlenstoff im Boden gebunden wird. Dieses Phänomen war der Studie zufolge besonders in trockenen und heißen Klimazonen ausgeprägt. Auf artenarmem Grasland wird demnach pflanzliche Biomasse offenbar schneller zersetzt, so dass weniger Kohlenstoff gespeichert wird. Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass ein Verlust der Pflanzenvielfalt auch den Kohlenstoffbestand im Boden mindert.

Meadows and pastures are important carbon sinks. The soils of so-called grasslands absorb a third of the world's carbon stock. Until now, researchers have assumed that carbon storage depends on the amount of plants growing on the soil. A recent study now disproves this assumption. In it, an international research team with the participation of Leuphana University Lüneburg examined the connection between the plant diversity of grasslands and carbon sequestration in soils in more detail.

Composition of the vegetation is key

The researchers analyzed data from 84 grasslands on a total of six continents – including Germany. Sylvia Haider, an ecologist from Lüneburg, examined a grassland area in Bad Lauchstädt near Halle (Saale) and contributed her findings to the study. As the team reports in the journal Nature Communications, the chemical composition of the vegetation – i.e. the quality of the organic matter – determines the carbon content in the soil and not the quantity of plants.

Species-rich biomass decomposes more slowly

The researchers were able to prove that plant biomass decomposes more slowly in species-rich environments after dying in the soil, meaning that more carbon is sequestered in the soil. According to the study, this phenomenon was particularly pronounced in dry and hot climate zones. On species-poor grassland, plant biomass apparently decomposes faster, meaning that less carbon is stored. The results of the study indicate that a loss of plant diversity also reduces the carbon stock in the soil.

Mikroorganismen sind wichtige Proteinfabriken, die tierisches Eiweiß ersetzen und so zu einer nachhaltigen Ernährung beitragen können. Das Food-Tech-Start-up MicroHarvest nutzt diese mikrobiellen Helfer, um neue, gesunde und nachhaltige Proteinzutaten herzustellen. Zwei Jahre nach der Gründung des Hamburger Biotechnologie-Unternehmens wurde am 16. November die erste Pilotanlage in Lissabon eröffnet.

Erstes Produkt bald auf dem Markt

Für das 2021 gegründete Biotechnologie-Unternehmen ist der Start der Pilotanlage ein wichtiger Schritt in Richtung Kommerzialisierung und Markteinführung. „Innerhalb von nur sechs Monaten haben wir unser Team verdoppelt und die Pilotanlage erfolgreich fertiggestellt. Dieser Erfolg, in Kombination mit der Eröffnung unseres neuen Büros in Lissabon, unterstreicht unsere bemerkenswerte Wachstumsdynamik. Wir sind optimistisch, dass wir unser erstes Produkt innerhalb der nächsten drei Monate erfolgreich auf den Markt bringen werden”, sagte Geschäftsführerin Katelijne Bekers.

Optimierung der Technologie zur Biomassefermentation

In der Anlage in Portugal will MicroHarvest maßgeschneiderte Proteinmuster für seine Kunden herstellen. Dazu soll die firmeneigene Technologie weiter optimiert und die Produktionsprozesse sollen ausgiebig getestet werden. Bei der Proteinherstellung setzt das Unternehmen auf die sogenannte Biomassefermentation. Dabei kommen speziell ausgewählte Mikroorganismenstämme zum Einsatz, die mit landwirtschaftlichen Reststoffen gefüttert werden. Bei den mikrobiellen Produktionsfabriken handelt es sich um Bakterien, die sich bereits bei der Herstellung von Lebensmitteln wie Joghurt und Kimchi bewährt haben. Nach Angaben des Unternehmens lassen sich damit hochwertige Proteine für Lebens-, Futter- und Nahrungsmittel wesentlich schneller und ressourcenschonender herstellen als mit herkömmlichen Verfahren.

In der Pilotanlage am Standort der Factory Lisbon sollen zunächst erste Proben der neuartigen fermentierten Proteine hergestellt werden. Dem Unternehmen zufolge gelang es bereits in diesem Jahr fast eine Tonne Protein pro Tag zu produzieren. „Die Geschwindigkeit, mit der wir dies erreicht haben, zeigt, dass wir das richtige Team und die richtige Technologie haben, um nachhaltiges Protein in großem Maßstab verfügbar zu machen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da der ökologische Fußabdruck unserer Lebensmittelsysteme minimiert werden muss, um innerhalb der planetarischen Grenzen zu bleiben", sagt Mitgeschäftsführer Jonathan Roberz.

Microorganisms are important protein factories that can replace animal protein and thus contribute to a sustainable diet. The food tech start-up MicroHarvest uses these microbial helpers to produce new, healthy and sustainable protein ingredients. Two years after the Hamburg-based biotech company was founded, the first pilot plant was opened in Lisbon on November 16.

First product soon on the market

For the biotech company founded in 2021, the launch of the pilot plant is an important step towards commercialization and market launch. "Within just six months, we have doubled our team and successfully completed the pilot plant. This success, combined with the opening of our new office in Lisbon, underlines our remarkable growth momentum. We are optimistic that we will successfully launch our first product on the market within the next three months," said Managing Director Katelijne Bekers.

Optimization of biomass fermentation technology

MicroHarvest intends to produce customized protein samples for its customers at the facility in Portugal. To this end, the company's proprietary technology is to be further optimized and the production processes extensively tested. The company relies on biomass fermentation for protein production. This involves the use of specially selected strains of microorganisms that are fed with agricultural residues. The microbial production factories are bacteria that have already proven themselves in the production of foods such as yoghurt and kimchi. According to the company, high-quality proteins for food, animal feed and foodstuffs can be produced much faster and with fewer resources than with conventional processes.

The pilot plant at the Lisbon factory site will initially produce the first samples of the new fermented proteins. According to the company, it has already succeeded in producing almost one ton of protein per day this year. "The speed at which we have achieved this shows that we have the right team and the right technology to make sustainable protein available on a large scale. This is critical as the environmental footprint of our food systems must be minimized to stay within planetary boundaries," says co-CEO Jonathan Roberz.

Um die Potenziale der Bioökonomie zu heben, spielt die Forschungsförderung eine Schlüsselrolle, nicht nur auf nationaler, sondern auch internationaler Ebene. Denn Bioökonomie muss global gedacht werden. Im Jahr 2012 startete das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Fördermaßnahme „Bioökonomie International“. Aus diesem Anlass fand kürzlich die Konferenz "10 Jahre Bioökonomie International" in Bonn statt. Nun ist die 11. Förderrunde der erfolgreichen Fördermaßnahme gestartet.

Weltweite Forschungsverbünde zur Bioökonomie gefördert

Darin werden Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsvorhaben (FuEuI-Vorhaben) in Verbünden zwischen deutschen und internationalen Partnern – außerhalb von Europa gefördert. Die aktuelle Maßnahme adressiert keine bilateralen Verbünde mit der Möglichkeit einer Co-Finanzierung, sondern es handelt sich um ein weltweit offenes Basis-Modul, für das also potenziell alle Nicht-EU-Länder als Partner infrage kommen. Diese müssen eine eigene Finanzierung organisieren.

Den thematischen Rahmen der Förderung bestimmt dabei die Nationale Bioökonomiestrategie mit ihren Leitlinien und strategischen Zielen. Die Projektskizzen müssen daher die nationalen Aktivitäten des BMBF zur Förderung der Bioökonomie bedienen und einen ergänzenden Beitrag zur Erreichung der förderpolitischen Zielsetzungen der Nationalen Bioökonomiestrategie leisten. Dabei soll der Nutzen für alle beteiligten Länder ausgeglichen beziehungsweise fair verteilt sein. Erwartet wird, dass die Verbundvorhaben neben dem Forschungsbaustein „Globale Forschungskooperation“ zumindest einen weiteren Bausteine der Nationalen Bioökonomiestrategie adressieren.

Biologisches Wissen als Schlüssel

Einen Schwerpunkt der Ausschreibung bilden die Themen des Bausteins „Biologisches Wissen als Schlüssel der Bioökonomie“. Hierzu zählen neben weiteren:

Arbeiten zum Verständnis und der Modellierung von biologischen Systemen;
Projektskizzen zur Erforschung und Etablierung neuartiger Produktionsorganismen für die Primärproduktion und industrielle Produktion;
Forschungsansätze zur Entwicklung beziehungsweise Weiterentwicklung innovativer biotechnologischer Verfahrenskonzepte für biobasierte Produktionssysteme sowie
Forschungsarbeiten, die auf die nachhaltige Erzeugung biogener Ressourcen abzielen.

Darüberhinaus will die Förderrichtlinie auch die für die Bioökonomie relevanten drei Missionen der im Februar dieses Jahres verabschiedeten Zukunftsstrategie Forschung und Innovation bedienen: „Ressourceneffiziente und auf kreislauffähiges Wirtschaften ausgelegte wettbewerbsfähige Industrie und nachhaltige Mobilität ermöglichen“ und II „Klimaschutz, Klimaanpassung, Ernährungssicherheit und Bewahrung der Biodiversität“ sowie „Europäische und internationale Zusammenarbeit intensivieren“.

Research funding plays a key role in leveraging the potential of the bioeconomy, not only at national but also at international level. After all, the bioeconomy must be considered globally. In 2012, the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) launched the "Bioeconomy International" funding measure (original title: "Bioökonomie International"). To mark this occasion, the conference "10 years of Bioeconomy International" was recently held in Bonn. The 11th funding round of this successful funding measure has now started.

Global research alliances for the bioeconomy funded

It funds research, development and innovation projects (R&D&I projects) in consortia between German and international partners – outside of Europe. The current measure does not address bilateral alliances with the possibility of co-financing, but is a globally open basic module for which all non-EU countries are potentially eligible as partners. These must organize their own funding.

The thematic framework for funding is determined by the National Bioeconomy Strategy with its guidelines and strategic objectives. The project outlines must therefore serve the BMBF's national activities to promote the bioeconomy and make a complementary contribution to achieving the funding policy objectives of the National Bioeconomy Strategy. The benefits for all participating countries should be balanced or fairly distributed. It is expected that the collaborative projects will address at least one other component of the National Bioeconomy Strategy in addition to the "Global Research Cooperation" research component.

Biological knowledge as the key

One focus of the call is on the topics of the module "Biological knowledge as the key to the bioeconomy". These include, among others:

Work on understanding and modeling biological systems;
Project outlines for researching and establishing novel production organisms for primary production and industrial production;
Research approaches for the development or further development of innovative biotechnological process concepts for bio-based production systems and
research work aimed at the sustainable production of biogenic resources.

In addition, the funding guideline also aims to serve the three missions relevant to the bioeconomy of the Future Strategy for Research and Innovation adopted in February of this year: "Enabling resource-efficient and circular economy-based competitive industry and sustainable mobility" and II "Climate protection, climate adaptation, food security and biodiversity conservation" as well as "Intensifying European and international cooperation".

Nützlich und zerstörerisch zugleich – so ließe sich der Effekt von Plasmen auf Biokatalysen beschreiben. Ein Plasma ist ein energiereiches Gas. Es kann wichtige Verbindungen zu einer Reaktion beisteuern, etwa Wasserstoffperoxid. Doch Enzyme werden durch den Kontakt mit Plasmen schnell inaktiviert. Forschende der Ruhr-Universität Bochum haben deshalb einen Prozess erdacht, der Enzyme während eine Biokatalyse mit Plasmen vor deren schädigenden Einflüssen schützt.

Plasma liefert Kosubstrat für die Biokatalyse

Das Team um Julia Bandrow und Tim Dirks hat dazu die Enzyme an kleine Kügelchen mit poröser Oberfläche fixiert. Die Kügelchen sorgen schon durch die Schwerkraft dafür, dass sie – und damit auch die Enzyme – am Boden des Bioreaktors verbleiben, während das Plasma sich darüber befindet. So kann das Plasma Wasserstoffperoxid bereitstellen, das die Enzyme als Cosubstrat für ihre Reaktion benötigen, ohne dass die Enzyme in direkten Kontakt kommen.

Die Forschenden testeten neun verschiedene Arten Kügelchen auf deren Schutzeffekt. Teilweise wiesen die Kugeln eine Oberfläche aus Harz auf, teilweise aus Silika. Manche waren mit Polymeren beschichtet. Jede dieser Kombinationen aus Kügelchen und Enzymen behandelte das Forschungsteam für fünf Minuten mit einem Plasma und verglich den Effekt mit unbehandelten Enzymen.

Bester Effekt mit kovalent gebundenen Beads

„Am besten schnitten die Amino- und Epoxy-Butyl-Beads ab“, berichtet Dirks. Das könnte darauf zurückzuführen sein, dass diese Kügelchen mit den Enzymen feste kovalente Bindungen eingehen, die nicht wieder auflösbar sind. „Diese Art der Immobilisierung scheint die Beweglichkeit der Enzyme einzuschränken, was sie weniger anfällig für plasmainduzierte Inaktivierungen macht“, folgert der Mikrobiologe.

Um die Praxistauglichkeit besser zu bewerten, führte das Team seine Versuche mit den Amino- und Epoxy-Butyl-Beads fort. Die daran fixierten Enzyme wurden bis zu einer Stunde Plasmen ausgesetzt. Dabei bewährte sich das neue Konzept: Die Kügelchen verbesserten die Stabilität der Enzyme im besten Fall um das 44-Fache.

Grundlage für Biokatalyse-Verfahren mit technischen Plasmen

„Die Erkenntnisse dieser Studie ebnen somit den Weg für neue Anwendungen, die in Zukunft Enzyme mit technischen Plasmen verbinden wollen“, resümieren die Forschenden. Details ihrer Experimente berichten sie im Fachmagazin "Journal of the Royal Society Interface".