Aktuelle Veranstaltungen

Eine nachhaltigere Landwirtschaft ist eines der 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinen Nationen 2016, um bis 2030 eine Welt zu schaffen, die auf Umweltschutz, sozialer Gerechtigkeit und ökologischer Nachhaltigkeit beruht. In den letzten Jahrzehnten sind in diesem Bereich viele Studien durchgeführt worden, mit dem Ziel, ressourcenschonendere landwirtschaftliche Verfahren zu entwickeln.

Im Bereich des Ackerbaus empfehlen internationale Organisationen wie die Weltbank oder die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) seit längerem drei Prinzipien: pflugloser Ackerbau, das Zurücklassen von Stroh auf dem Feld und Wechselwirtschaft.

Der bisherige Fokus lag vor allem auf dem pfluglosen Ackerbau und der Direktsaat. Damit ist gemeint, dass der Boden nicht gepflügt, sondern die Saat in den unbearbeiteten Boden gepflanzt wird. Ziel dieses Vorgehens ist es, die Böden vor Erosion zu schützen, mehr Kohlenstoffdioxid zu speichern und den Ernteertrag zu steigern.

Jedoch wurde nie definiert, was genau mit pfluglosem Ackerbau gemeint wird, vor allem, ob das Zurücklassen von Stroh auf dem Feld Teil des Verfahrens ist. So kamen einige Studien zum Schluss, pflugloser Ackerbau sei äusserst effektiv, andere wiederum konnten keinen positiven Effekt erkennen. Auch von Seiten der Bauern stieg die Skepsis, da es teilweise zu Ernterückgängen kam.

Forschende vom Departement Umweltwissenschaften der Universität Basel haben nun in einer Metaanalyse 49 solcher Studien untersucht, und kommen zu dem Schluss, dass die gesetzten Ziele – die Speicherung von Kohlenstoffdioxid, Bodenschutz und Erntesteigerung – mit pfluglosem Ackerbau und der Direktsaat allein nicht zu erreichen sind. Wird hingegen nach der Ernte das Stroh auf dem Feld zurückgelassen, setzen die gewünschten positiven Effekte ein.

Die stark variierenden Resultate in den bisherigen Studien werden mit der ungenauen Definition des Verfahrens sowie dem Vorgehen der internationalen Organisationen, mit universellen und vereinfachten Lösungsansätzen in die Praxis zu gehen, erklärt. Zwar zeigen die aktuell zur Verfügung stehenden Daten, dass das Zurücklassen von Stroh auf dem Feld ein vielversprechenderer Ansatz für einen nachhaltigen Ackerbau sei als die pfluglose Bodenbearbeitung allein. Es wird aber davor gewarnt, den Fokus jetzt komplett auf eine Praxis zu richten. In Zukunft sei es wichtig, nicht mehr nach globalen Lösungen zu suchen. Vielmehr gelte es, lokal und im Austausch mit den Menschen vor Ort das jeweils passende Verfahren zu entwickeln.

Auf dem Weg in eine biobasierte Kreislaufwirtschaft hat das Hamburger Start-up Traceless Materials ein Biomaterial entwickelt, das in der Umwelt keine Spuren hinterlässt, sondern kompostierbar ist und somit im Biomüll entsorgt werden kann. Für die Weiterentwicklung seiner Technologie erhält das Jungunternehmen nun einen Zuschuss vom Europäischen Innovationsrat (EIC) in Höhe von 2,4 Mio. Euro.

Innovation eröffnet Marktchancen für Verpackungsindustrie

Damit ist Traceless Materials eines von 65 Unternehmen, die aus insgesamt 4.000 Bewerbern für eine Förderung ausgewählt wurden. „Die vorgeschlagene Innovation stellt einen echten Durchbruch im Bereich der Kunststoffmaterialien dar, da sie einen zirkulären und nachhaltigen Ansatz auf der Grundlage von landwirtschaftlichen Abfällen, innovativen Umwandlungsschritten und endgültigen Materialeigenschaften kombiniert, die über den Stand der Technik hinausgehen und eine vollständig biologisch abbaubare Lösung für viele Sektoren bieten werden“, so die Begründung der Jury. Nach Ansicht des Bewertungsausschusses kann „die Kombination von biologischer Abbaubarkeit mit spezifischen thermomechanischen, Barriere- und Kompatibilitätseigenschaften wichtige Marktchancen eröffnen, insbesondere für die Verpackungsindustrie."

Biokunststoff aus Agrarrestoffen

Traceless Materials ist ein Spin-off der TU Hamburg und wurde im September 2020 von Anne Lamp und Johanna Baare gegründet. Für die Herstellung des neuartigen Materials werden Reststoffe der landwirtschaftlichen Lebensmittelproduktion wie Stärke oder Brauereirückstände genutzt. Es kann für Folien und andere Lebensmittelverpackungen genutzt werden. Nach Angaben des Unternehmens ist das Material – abhängig von der Stärke – innerhalb von zwei bis neun Wochen biologisch abbaubar.

Markteinführung beschleunigen

„Wir sind stolz und glücklich, denn dies ist eine großartige Anerkennung all unserer Leistungen im vergangenen Jahr!", freut sich Geschäftsführerin und Gründerin Anne Lamp. „Die Förderung ermöglicht es uns, unsere Entwicklung noch weiter zu beschleunigen und traceless schnell auf den Markt zu bringen – damit wir unseren Beitrag zur Lösung der globalen Plastikverschmutzung leisten können.“

Der Europäische Innovationsrat (EIC) ist ein neues Förderinstrument, das im Rahmen des Programms „Horizon 2020" im März 2021 offiziell gestartet ist. Mit einem Budget von mehr als 10 Mrd. Euro sollen die Entwicklung und Verbreitung bahnbrechender Technologien und Innovationen während des gesamten Lebenszyklus' – von der Frühphasenforschung über den Konzeptnachweis und den Technologietransfer bis hin zur Finanzierung und Vergrößerung von Start-ups und KMU in der EU unterstützt werden. Der EIC-Accelerator fördert gezielt kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Neben der finanziellen Unterstützung werden Start-ups wie Traceless Materials vom EIC auch durch Coaching, Mentoring sowie Kontakte zu anderen Investoren und Unternehmen unterstützt.

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Contributing to the idea of a circular bioeconomy, the Hamburg-based start-up traceless materials has developed a bio-based material that leaves no trace in the environment but is compostable and can therefore be disposed of in organic waste. The young company is now receiving a grant of 2.4 million euros from the European Innovation Council (EIC) to further develop its technology.

Innovation opens up market opportunities for packaging industry

This makes traceless materials one of 65 companies selected for funding from a total of 4,000 applicants. "The proposed innovation represents a real breakthrough in the field of plastic materials, combining a circular and sustainable approach based on agricultural waste, innovative conversion and final material properties that go beyond the state of the art. This will provide a fully biodegradable solution for many sectors," said the jury. According to the committee, "the combination of biodegradability with specific thermomechanical barrier and compatibility properties can open important market opportunities, especially for the packaging industry."

Bioplastic from agricultural residues

traceless materials is a spin-off of the Technical University of Hamburg and was only founded in September 2020 by Anne Lamp and Johanna Baare. In the production of the novel material, they use residues from agricultural food production as well as starch or brewery residues. The material can then be used for films and other food packaging. According to the company, the material is biodegradable within two to nine weeks, depending on the starch.

Accelerate time to market

"We are proud and happy, because this is a great recognition of all our achievements of the past year!", says CEO and founder Anne Lamp. "The funding will enable us to accelerate our development even further and bring traceless to market quickly - enabling us to do our part to solve global plastic pollution."

The European Innovation Council (EIC) is a new funding instrument officially launched under the Horizon 2020 program in March 2021. With a budget of more than €10 billion, it aims to support the development and dissemination of breakthrough technologies and innovations throughout their lifecycle - from early-stage research, proof of concept and technology transfer to the financing and scaling-up of startups and SMEs in the EU. The EIC Accelerator provides targeted support to small and medium-sized enterprises (SMEs). In addition to financial support, start-ups such as traceless materials are also supported by the EIC through coaching, mentoring and contacts with other investors and companies.

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Die Nationale Forschungsdateninfrastruktur für Mikrobiota-Forschung (NFDI4Microbiota) soll Daten aus der Mikrobiologie strukturell vereinheitlichen und besser zugänglich machen. Zugleich soll sie  Forschungsteams darin unterstützen, diese Daten zu nutzen und die eigenen Daten so zu organisieren, dass sie für andere Forschungsgruppen nutzbar sind. Das Vorhaben, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit jährlich 85 Mio. Euro gefördert wird, will über fünf Jahre bis zu 30 Konsortien dabei unterstützen, bundesweit den Weg für ein besseres Datenmanagement zu ebnen. Im Juli hatte die DFG mitgeteilt, dass eines dieser Konsortien die Mikrobiota-Forschung mit zehn Partnerinstitutionen sein würde.

Daten besser nutzbar machen

„Nur wenn mikrobielle Daten international frei verfügbar und intelligent nutzbar sind, kann die Biodiversität erschlossen werden und wissenschaftliche Kooperationen können gedeihen!“, erklärte der wissenschaftliche Direktor des beteiligten Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig, Jörg Overmann, jetzt zum Auftakt. Die Kernaufgaben sind demnach, Zugänge zu Daten zu schaffen, Tools zur Datenanalyse zu entwickeln, Standards für Daten und Metadaten zu schaffen sowie Trainingsangebote aufzulegen. Darüber hinaus sei vorgesehen, sich mit anderen Konsortien der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur zu vernetzen, um gemeinsame Standards zu finden und auch gemeinsame Lösungen zu entwickeln.

Vorteile für Grundlagen- und angewandte Forschung

Das übergeordnete Ziel dieser Maßnahmen ist es, dass Forschende aus der Mikrobiologie künftig mühelos vorhandene Forschungsdaten in ein tiefes Verständnis von mikrobiellen Spezies und deren Interaktionen auf molekularer Ebene übersetzen können. Das soll auch Praxisanwendungen wie die Erforschung neuer Krankheitserreger oder die Entwicklung biotechnologischer Prozesse beschleunigen.

Zehn Partner- und mehr als 50 teilnehmende Institutionen

Neben den Partnerinstitutionen sind am Konsortium mehr als 50 Institutionen beteiligt. Koordiniert wird NFDI4Microbiota von Alice McHardy vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung HZI und Konrad Förstner von der ZB MED – Informationszentrum Lebenswissenschaften.

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The National Research Data Infrastructure for Microbiota Research (NFDI4Microbiota) aims to structure microbiology data and thus make it more accessible. This is intended to help research teams leverage the data and organize their own data so that it is accessible to other research groups. The project, which is funded by the German Research Foundation (DFG) to an annual tune of 85 million euros, aims to support up to 30 consortia over five years to pave the way for better data management nationwide. In July, the DFG had announced that one of these consortia would be Microbiota Research.

Making data more accessible

"Only when microbial data are internationally available and intelligently usable can biodiversity be explored and scientific collaborations thrive!" explained the scientific director of the participating Leibniz Institute DSMZ-German Collection of Microorganisms and Cell Cultures in Braunschweig, Jörg Overmann. Accordingly, the core tasks are to make data accessible, to develop tools for data analysis, to create standards for data and metadata, and to set up training programs. Furthermore, it is planned to network with other consortia of the National Research Data Infrastructure in order to find common standards and to develop common solutions.

Advantages for basic and applied research

The overall goal of these measures is to enable microbiology researchers to effortlessly translate existing research data into a deep understanding of microbial species and their interactions at the molecular level. This should also accelerate practical applications such as research into new pathogens or the development of biotechnological processes.

Ten partner and more than 50 participating institutions

In addition to the ten partner institutions, more than 50 institutions are participating in the consortium. NFDI4Microbiota is coordinated by Alice McHardy from the Helmholtz Centre for Infection Research HZI and Konrad Förstner from the ZB MED - Information Center Life Sciences.

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Es ist eine gleich doppelt nachhaltige Methode: Im Forschungsprojekt HypoWave haben Fachleute erprobt, wie sich Gemüse in hydroponischen Systemen anbauen lässt, bei denen das nötige Wasser kein Trink- oder Grundwasser, sondern aufbereitetes Wasser ist. In hydroponischen Systemen wachsen Pflanzen ohne Erde in einer Nährlösung, was eine genauere Dosierung von Nährstoffen ermöglicht und negative Effekte ausgeschwemmter Nährstoffe für Böden und Gewässer vermeidet. Weil das Projekt so erfolgreich war, soll es nun im großtechnischen Maßstab weiter erprobt werden. Auch HypoWave+ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Ein Hektar Tomaten und Paprika

„Jetzt geht es darum, die Erfahrungen mit dem wassereffizienten Verfahren auf der Basis von recyceltem Wasser in die Großproduktion zu bringen und wissenschaftlich zu begleiten“, beschreibt Projektleiter Thomas Dockhorn von der TU Braunschweig den nächsten Schritt. Gemeinsam mit einem niedersächsischen Landwirt sollen im HydroWave-Verfahren auf einem Hektar Anbaufläche bis zu 700 Tonnen Tomaten und Paprika unter Glas produziert werden. „Im Zuge der wissenschaftlichen Begleitung von HypoWave+ konzentrieren wir uns auf Fragen des Qualitätsmanagements und der Marktfähigkeit des Verfahrens“, erläutert Projektkoordinatorin Martina Winker vom ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung in Frankfurt am Main.

Wachsende Bedeutung durch Klimakrise

Die Produktion soll regional vermarktet werden, doch im Forschungsprojekt geht es nicht nur um eine lokale Lösung, sondern auch darum, ein Modell zu entwickeln, das sich an andere Standorte anpassen lässt. Der Bedarf dürfte da sein, denn infolge des Klimawandels steigt die Anzahl der Hitze- und Dürretage in Deutschland an. Wassersparenden Anbaumethoden kommt daher eine wachsende Bedeutung zu. Außerdem sei im HypoWave-Verfahren der Anbau von Gemüse nahezu ganzjährig möglich. Der regionale, wasserschonende Gemüseanbau unter Glas könne daher „zu einer echten Option für Landwirte“ werden, so Winker.

2,8 Mio. Euro Fördermittel

Am Verbundprojekt „HypoWave+ – Implementierung eines hydroponischen Systems als nachhaltige Innovation zur ressourceneffizienten landwirtschaftlichen Wasserwiederverwendung“ sind neben der TU Braunschweig und dem ISOE das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, die Universität Hohenheim (UHOH), der Abwasserverband Braunschweig (AVB), der Wasserverband Gifhorn (WVGF), IseBauern GmbH & Co. KG, aquatune GmbH (a Xylem brand), Ankermann GmbH & Co. KG, Huber SE und INTEGAR – Institut für Technologien im Gartenbau GmbH beteiligt. Das Vorhaben wird mit insgesamt 2,8 Mio. Euro vom BMBF gefördert.

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Zum nahenden Ende des Wissenschaftsjahrs 2020/21 – Bioökonomie kündigt sich noch ein echtes Highlight an: Am 2. November startet das Projekt „NaturFutur – Bioökonomie erleben“ mit einer interaktiven Ausstellung und einem vielseitigen Begleitprogramm. NaturFutur ist eine Kooperation zwischen dem Museum für Naturkunde Berlin und der Informationsplattform bioökonomie.de. Bis zum 5. Dezember eröffnet das Experimentierfeld im Naturkundemuseum Einblicke in die verschiedensten Themenfelder der Bioökonomie.

Beziehung zwischen Natur und Gesellschaft ausloten

„Bei NaturFutur geht es um unsere Zukunft und gleichzeitig um die Zukunft der Natur,“ so Martin Reich von bioökonomie.de. „Beide sind untrennbar miteinander verknüpft und das wird beim Konzept der Bioökonomie besonders deutlich. Denn es geht darum, wie wir unsere Lebens- und Wirtschaftsweise mit den Kreisläufen der Natur verschränken und in Einklang bringen.“

„Das Projekt ist jedoch viel mehr als eine Ausstellung“, sagt Julia Diekämper, verantwortlich für Kooperationen und Partnerschaften im Museum für Naturkunde. „Ein vielschichtiges Begleitprogramm – Workshops, Stadtführungen, künstlerische Interventionen – stiftet hier nicht nur unterschiedliche Herangehensweise, sondern versteht sich als Plattform, um über Zielkonflikte einer nachhaltigen Zukunft, Nutzungskonkurrenzen von Land und Biomasse, den Zusammenhang zwischen Konsum und Produktion, Biotechnologie und Naturschutz ins Gespräch zu kommen. Die Besuchenden sind dabei ausdrücklich eingeladen, ihre Meinungen, Haltungen und Überzeugungen zu teilen und so am Gesamtbild der Ausstellung mitzuwirken.”

„NaturFutur baut faszinierend die für die aktuellen Herausforderungen so notwendigen Brücken zwischen Alltagswelten und Wissenschaften“, sagt der Generaldirektor des Museums für Naturkunde Berlin, Johannes Vogel. „Das Experimentierfeld des Museums für Naturkunde ist der ideale Ausgangspunkt für eine gemeinsame Entdeckungsreise, bei der es gilt, die Beziehung zwischen Natur und Gesellschaft aus verschiedenen Perspektiven auszuloten.“

Im Jahr 2050 sollen bis zu zehn Milliarden Menschen auf der Erde leben. Doch schon heute sorgen Bodenknappheit und die Folgen des Klimawandels dafür, dass nicht alle Menschen mit frischen, nährstoffreichen Nahrungsmitteln versorgt werden können. Auch wenn die Einflussmöglichkeiten jedes Einzelnen gering erscheinen: Wieviel Boden Lebensmittel verbrauchen, unterscheidet sich sehr stark und kann durch unser Essverhalten durchaus beeinflusst werden.

Die Ausstellung Boden-Wachsen-Nahrung zeigt, wieviel Fläche beispielsweise verbraucht wird, um ein Schwein aufzuziehen, dessen Fleisch später für die Herstellung einer Salami verwendet wird – und wie wenig Fläche der Anbau von Erbsen oder Linsen hingegen benötigt. Nicht nur pflanzliche Proteine haben einen wesentlich geringerem Ressourcen-Fußabdruck.

Auch Pilze haben ein vielfältiges Potenzial. So werden etwa Kombucha- und sogenannte Vitalpilze für Tees und Kaffeealternativen, und der hohe Proteingehalt anderer Arten zur Herstellung nahrhafter Fleischalternativen genutzt. CO₂-arm ist auch die Aufzucht von Insekten wie Mehlwürmer, Grillen und Heuschrecken, die in der EU für Lebensmittel bereits zugelassen sind. Sie sind ebenfalls reich an Proteinen, können aber regional und auf kleinstem Raum gedeihen. Auch Exoten wie Quallen sind nährstoffreich und gedeihen ressourcenschonend.  

Die Ausstellung bedient auch den Trend zum Selbermachen. So kann man lernen, wie man veganen Joghurt selbst hergestellt oder Pilze auf Kaffeesatz züchtet und, wie man mithilfe einer modernen App Salat optimal mit Licht und Nährstoffen versorgt. Auch der 3D-Druck als Kochgehilfe der Zukunft findet hier seinen Platz und zeigt, wie Speisen künftig hergestellt werden könnten.

Ein interaktives Augmented-Reality-Exponat bietet zudem die Möglichkeit, das Thema auf eine ganz besondere Weise zu erleben. Der Blick in die virtuelle Welt gibt gleichzeitig Informationen zu BMBF-geförderten Forschungsprojekten in Form von Texten, Videos sowie kleinen Animationen preis. Neben zahlreichen Exponaten wird die Ausstellung von Workshops und künstlerischen Interventionen flankiert.

Wie kaum eine andere Branche nutzt die Modeindustrie eine Vielzahl an biobasierten Alternativen und Innovationen. Das Experimentierfeld im Berliner Museum für Naturkunde zeigt junge Mode-Designerinnen und -Designer, die mutig mit neuartigen Naturmaterialien und alternativen Herstellungsprozessen experimentieren. Präsentiert werden beispielsweise Kleidungsstücke, die aus der Rinde unterschiedlicher Bäume, aus Spargelresten oder Wurzeln gefertigt oder mit Pigmenten von Mikroalgen gefärbt wurden. Ein anderer natürlicher Farbgerber ist Blauholz. Das schadstofffreie Naturmaterial wurde für ein Batik-Shirt bei einem DIY-Workshop im Rahmen des Wissenschaftsjahres Bioökonomie (BMBF) genutzt.

Auch neue, biobasierte Kollektionen bekannter Modemarken sind vertreten: ein Outfit in Creme vereint gleich mehrere Bioökonomie-Aspekte. Das Oberteil ist aus Algenfasern gefertigt und mit einem schützenden Film aus Pfefferminzöl versehen. Die Druckfarbe der Shorts basiert wiederum auf Schmutzpartikeln, die aus der Luft gewonnen werden. Tasche und Halskette in grün bestehen aus Malai – einem Verbundstoff, der aus bakterieller Zellulose gewonnen wird, die wiederum auf landwirtschaftlichen Abfällen der Kokosnussindustrie wächst. Auch pflanzliche Lederalternativen aus Reststoffen der Apfelsaftproduktion oder auf Basis von Kakteen sind zu sehen oder Rollschuhe aus tierischem Leder, die mit pflanzlichen Gerbstoffen behandelt wurden.

Die Ausstellung gewährt aber auch einen Blick ins Labor und zeigt, wie Hightech-Materialien in der Petrischale heranwachsen, Mikroalgen gezüchtet und Kleidung mit Enzymen behandelt werden, um Fusselbildung und blasse Farben zu verhindern. Ein Blick in den Kompost offeriert zudem Kandidaten für die Herstellung von veganem Leder und geruchsmindernden Fasern. Welche natürlichen Utensilien Modeschaffende zum Einfärben und Gerben nutzen, können Besuchende auch bei einem Waldspaziergang kennenlernen.

Im „Bioökonomie Labor“ ist Mitmachen angesagt. Hier können Interessierte in einem Workshop herausfinden, ob sich Mikroalgen zum Drucken eignen. Spannende Einblicke in eine mögliche, nahe Zukunft der Bioökonomie-Welt gewährt das Augmented-Reality-Exponat im der Ausstellung.

Aus Leuna in die Welt: Der Coca-Cola-Konzern will künftig vom finnischen UPM-Konzern Monoethylenglykol (MEG) herstellen lassen, den wichtigsten Bestandteil von PET-Flaschen. Produziert werden soll die Chemikalie in der aktuell im Bau befindlichen Bioraffinerie in Leuna in Sachsen-Anhalt aus holziger Biomasse. Für die Herstellung des MEG haben Coca-Cola und der Technologieentwickler Changchun Meihe ein neues Verfahren entwickelt, dass gegenüber der bisherigen Methode einen Produktionsschritt einspart. 2022 soll der Betrieb in Leuna starten, 2023 die volle Produktionsleistung von 220.000 Tonnen pro Jahr erreichen. Neben MEG sollen auch Monopropylenglykol und Funktionsfüllstoffe produziert werden.

Nachhaltiges Laubholz und Reststoffe als Rohstoffe

Die Bioraffinerie in Leuna soll Nebenströme der Holzindustrie und Laubholz aus zertifiziert nachhaltiger Forstwirtschaft aus der Region verwenden. Auf diese Weise sollen die CO₂-Emissionen herkömmlicher erdölbasierter Verfahren ebenso vermieden werden wie Landnutzungskonflikte mit der Nahrungsproduktion, wie sie bei Biomasse der ersten Generation häufig auftreten. Bereits 2009 hatte Coca-Cola mit der „PlantBottle“ begonnen, biobasierte Getränkeverpackungen einzuführen. Jetzt möchte das Unternehmen deren Nachhaltigkeit weiter ausbauen und seinem kürzlich verkündeten Ziel näher kommen, bis 2025 die Produktion von drei Mio. Tonnen neuer, erdölbasierter Kunststoffe zu vermeiden.

Branche Richtung Kreislaufwirtschaft bewegen

„Die Realisierbarkeit dieses Biomaterials der nächsten Generation ist ein signifikanter technologischer Durchbruch in unseren anhaltenden Bestrebungen unsere fabrikneuen ölbasierten Kunststoffe zu verringern, indem wir verstärkt recycelte und erneuerbare Alternativen nutzen“, sagte deshalb auch Nancy Quan, CTO von Coca-Cola, bei der Verkündung der Kooperation im Oktober. Das könne nicht nur dem Unternehmen helfen, die eigenen Verpflichtungen zur CO₂-Minderung zu erfüllen, sondern die gesamte Branche in Richtung einer Kreislaufwirtschaft bewegen. Letzteres spielt wohl darauf an, dass Coca-Cola und UPM vereinbart haben, dass die chemischen Produkte aus der Bioraffinerie in Leuna auch anderen Kunden, sogar Mitbewerbern, angeboten werden dürfen.

UPM plant breite Vermarktung

Juuso Konttinen, Vizepräsident des Bereich Biochemikalien bei UPM, erklärte: „Die Entscheidung, die biobasierte MEG-Technologie der Coca-Cola-Company und von Meihe zu kommerzialisieren, wurde nach intensiver Bewertung getroffen, und wir sind erfreut über die Aussicht, unsere Produkte entsprechend der jetzt getroffenen Vereinbarung mit der Coca-Cola-Company breit zu vermarkten.“ Erst wenige Tage zuvor hatte Konttinen angekündigt, auch die Vermarktung der Funktionsfüllstoffe hochzufahren. Sie werden bei Gummi- und Plastikprodukten vor allem in der Automobilindustrie, in Bodenbelägen und Schuhsolen genutzt. Produktentwicklung, Produkttests und die Herstellung verschiedener Gummimischungen haben in Leuna bereits begonnen. Auch hier soll die Massenproduktion ab 2023 erfolgen.

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Die Urbanisierung nimmt weltweit zu. Fast ein Drittel der deutschen Bevölkerung lebt bereits in einer Großstadt mit mehr als 100.000 Einwohnern. Diese Ballung stellt uns auch vor die grundsätzliche Herausforderung, die vielschichtigen Bedürfnisse von Mensch und Natur auf begrenzter Fläche zusammenzuführen. Neben der Schaffung von Wohnraum, müssen auch die Bedürfnisse von Tieren und Pflanzen berücksichtigt werden und Maßnahmen für Klimaanpassung und Ernährungssicherung getroffen werden.

Die Themenwoche Stadt – Land – Vielfalt bietet Lösungen mit der „grünen Stadt der Zukunft“. Im Wesentlichen geht es darum, eine vielfältige, grüne Infrastruktur zu entwickeln, von deren Ökosystemdienstleistungen Mensch und Natur gleichermaßen profitieren können. Hier gilt es vor allem die urbane Lebensqualität mit sozialen und ökologischen Elementen zu steigern.

Parks und Wiesen mit Wasserstellen sind nicht nur Orte der Begegnung. Sie kühlen, befeuchten und reinigen die Luft und sind zugleich ein Hort der biologischen Vielfalt. Neben Bäumen meistern Moose diese Aufgaben besonders effektiv. Hinter Mooswänden verbirgt sich eine ausgeklügelte Technik: Ventilatoren saugen die warme, verschmutzte Luft an, sie strömt durch die Moosschicht und tritt gesäubert und abgekühlt an der Rückseite heraus. Zusätzlich steuern Sensoren die Moosversorgung und liefern Umweltdaten in Echtzeit.

Ein weiteres Element der grünen Zukunftsstadt ist eine nachhaltige, vielseitig nutzbare Architektur. Dazu gehören auch Orte, an dem Lebensmittel erzeugt werden. So können Kräuter in Nährlösung unter LED-Licht wachsen, Tomaten im Hochbeet oder Mikroalgen im kleinen Bioreaktor auf dem Dach gedeihen.
In puncto nachhaltige, innovative Baustoffe kann die Bioökonomie ebenfalls einen entscheidenden Beitrag leisten. So zeigt die Ausstellung einen futuristischen Pavillon aus Flachsfasern, den Forschende der Universität Freiburg entwickelten. Ein Verbundstoff aus Pilz und Stroh wurde hingegen vom Wissenschafts- und Kunstkollektivs MY-CO-X um die Mikrobiologin Vera Meyer zu einem Minihaus verbaut. Eine Sperrholzkonstruktion verbindet insgesamt 300 wabenförmige Pilzmyzel-Elemente miteinander. Die Wandteile wurden mit Zunderschwamm ausgefüllt und sind komplett biologisch abbaubar.

Die grundlegenden Ziele und Visionen einer nachhaltigen Bioökonomie sind relativ klar: mithilfe von biologischem Wissen und Ressourcen soll eine auf Kreisläufen basierende Wirtschaft entstehen. Doch wie der wirtschaftliche Umbau vonstattengehen kann, hängt maßgeblich von lokalen Gegebenheiten ab. Daher müssen die Stärken von Regionen herausgearbeitet werden, um Potentiale bioökonomischer Wertschöpfung zu erkennen und zu nutzen.

Diese Potentiale können zum Beispiel in Form von lokal verfügbaren, biologischen Rohstoffen auf Feldern und Wiesen schlummern. Wälder, Meere oder Moore können nachhaltig genutzt werden. Bei unserer momentanen Form der Produktion geht noch vieles verloren. Deshalb gibt es die Bestrebung, das Potential von Reststoffen durch bioökonomische Innovation nutzbar zu machen. Doch wie genau kann das gelingen? Eine wichtige Rolle spielen dabei sogenannte Bioraffinerien. Solche Anlagen kommen zum Einsatz, um biologische Rohstoffe in ihre chemischen Bestandteile aufzuspalten, welche dann als Basis für verschiedenste Erzeugnisse wie Futtermittel, Verbundmaterial oder Treibstoff dienen. Ein Modell der RWTH Aachen veranschaulicht den gesamten Prozess am Beispiel einer Bioraffinerie, die Holzreste in wertvolle Produkte verarbeiten und so erdölbasierte ersetzen kann.

Holzreste aus dem Sägewerk werden hier beispielsweise zerkleinert und unter Hitze und Druck behandelt und chemische Verbindungen voneinander getrennt. Die einzelnen Bestandteile werden dann gereinigt und gelangen in das Herzstück der Anlage, den Fermenter. Hier wandeln spezialisierte Mikroorganismen die einstigen Holzstücke in biobasierte Chemikalien um. Zuletzt werden diese via Verdampfung oder Destillation aufgereinigt und fertig ist ein Baustein für einen biobasierten Kraftstoff oder eine andere erdölfreie Chemikalie.

Deutschland wird spätestens bis zum Jahr 2038 komplett aus der Kohle aussteigen. Die Modellregion BioökonomieREVIER Rheinland ist ein Beispiel dafür, wie nicht nur die Umwandlung eines einzelnen Rohstoffs, sondern die einer ganzen Region nach Prinzipien der Bioökonomie gelingen kann. Die Zielsetzung des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes umfasst neben ökonomischen und ökologischen auch viele soziale Aspekte. So will man eine Region an die klimatischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen der Zukunft anpassen. Dazu gehören Wohnraum, Verkehr, Industrie, Forschungslabore, Gründerzentren, Bioraffinerien, Naturschutzgebiete, Forst und Ackerflächen.

Immer mehr Organisationen, Institutionen und Gremien widmen sich ganz konkret der Ausgestaltung, Förderung und Kritik von Bioökonomie. Und das auf allen gesellschaftlichen Ebenen. In Deutschland hat sich die Politik auf eine Nationale Bioökonomiestrategie verständigt. Darin sind Grundsätze, Ziele und Maßnahmen für die Umsetzung einer biobasierten Wirtschaft beschrieben. Der Bioökonomierat, ein wissenschaftliches Gremium, berät die politischen Vertreterinnen und Vertreter dabei. Auch auf EU-Ebene und in vielen anderen Ländern weltweit sind bereits regional angepasste Bioökonomiestrategien entstanden.

Blickt man auf Deutschland, ist ein besonders hoher Entwicklungssprung bei der Bioökonomie-Forschung zu beobachten. Da die Bioökonomie in so viele Wirtschafts- und Industriebereiche Einzug hält, gibt es auch zahlreiche wissenschaftliche Disziplinen, die sich mit ihr beschäftigen. Neben der naturwissenschaftlichen Verortung bei Biologie und Chemie sind dies vor allem Wirtschafts-, Politik- und Sozialwissenschaften. Hinzu kommen verschiedene technische Disziplinen sowie in zunehmendem Maße der Bereich Kunst.

Doch Bioökonomie geht uns alle an! Sie geschieht nicht nur in Politik, Wirtschaft und Wissenschaft, sondern ganz konkret in der Lebenswirklichkeit der Menschen. Um einen wirksamen, öffentlichen Diskurs über Bioökonomie zu ermöglichen, muss jedoch vor allem auch ein Dialog zwischen Gesellschaft und Wissenschaft stattfinden – ein Dialog auf Augenhöhe. Voraussetzung dafür ist eine Kommunikation von Forschung, die von der interessierten Öffentlichkeit verstanden wird. Diese Art der Informationsvermittlung fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beispielsweise im Rahmen des Wissenschaftsjahres Bioökonomie 2020/21. Auch das Museum für Naturkunde Berlin (MfN) ist ein Ort, an dem Wissenschaftskommunikation zu Hause ist. Das Kooperationsprojekt NaturFutur knüpft hier an und möchte weitere Impulse geben.

Dem Bereich Gesellschaft–Forschung–Dialog ist auf dem Experimentierfeld nicht explizit ein Ausstellungsbereich zugeordnet. Vielmehr zieht sich das Thema übergeordnet durch alle Elemente der Ausstellung. In einer Info- und Leseecke finden sich allerlei Informationen zu Bioökonomie und zum Wissenschaftsjahr 2020/21. Die fünfte Woche rückt die gesellschaftliche Teilhabe zudem gesondert in Form von Veranstaltungen in den Fokus.

Zum nahenden Ende des Wissenschaftsjahrs 2020/21 – Bioökonomie kündigt sich noch ein echtes Highlight an: Am 2. November startet das Projekt „NaturFutur – Bioökonomie erleben“ mit einer interaktiven Ausstellung und einem vielseitigen Begleitprogramm. NaturFutur ist eine Kooperation zwischen dem Museum für Naturkunde Berlin und der Informationsplattform bioökonomie.de. Bis zum 5. Dezember eröffnet das Experimentierfeld im Naturkundemuseum Einblicke in die verschiedensten Themenfelder der Bioökonomie. Mehr zur Eröffnung der Ausstellung und Stimmen dazu finden sich hier.

Elastomere bilden eine große Gruppe der Kunststoffe. Obwohl ein Teil von ihnen auf Naturkautschuk basiert, gibt es bei den Rohstoffen hinsichtlich deren Nachhaltigkeit noch Optimierungspotenzial. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF möchte dies durch neue Rezepturen nun heben. Zum Einsatz kommen sollen dabei neben biobasierten Rohstoffen auch Reststoffe. Beide ersetzen Materialien, die bislang aus Erdöl hergestellt wurden.

Neuartige biobasierte Additive

„Eine unserer Hauptkompetenzen liegt darin, Elastomere aus Bio-Rohstoffen zu fertigen“, wirbt Ali Golriz, der die Elastomertechnologie im Fraunhofer LBF leitet. Das Team sei „spezialisiert auf nachhaltige Formulierung und smarte Prozesssteuerung entlang allen Schritten der Wertschöpfungskette“. Der Blick liegt dabei ebenso auf Kautschuken wie auf Füllstoffen und Vernetzern. Aber auch neuartige biobasierte Additive für Elastomere ebenso wie für Thermoplaste werden am LBF in Darmstadt entwickelt. Dabei ist für die Forschenden eine wichtige Voraussetzung, dass die chemischen Eigenschaften und auch die Kosteneffizienz der neuen Elastomere mindestens gleichwertig sind mit ihren erdölbasierten Pendants.

Zutaten Schritt für Schritt ersetzen

Das übliche Vorgehen bei der Suche nach alternativen Rezepturen besteht darin, zunächst die Komponenten der heutigen Rezepturen zu analysieren und dann für möglichst viele Bestandteile die Nachhaltigkeit zu optimieren. Ein Füllstoff wie Ruß lässt sich beispielsweise durch die Asche von Reisschalen ersetzen, wie sie als Reststoffe in der Lebensmittelherstellung anfallen, oder auch durch Ruß aus alten Reifen, die damit an ihrem Lebensende eine Weiternutzung erfahren. Anstelle traditioneller Weichmacher lassen sich Butter oder pflanzliche Öle einsetzen.

Kostenloses Onlineseminar

Neben dem Beitrag zum Klimaschutz sieht das Fraunhofer LBF in nachhaltigen Elastomeren auch Wettbewerbsvorteile. So ließen sie sich in der heutigen Zeit besser vermarkten und böten zugleich einen Schutz vor regulatorischen Eingriffen, bei denen bisherige Rezepturen möglicherweise aufgrund ökologisch problematischer Inhaltsstoffe verboten würden. Weitere Beispiele und Hintergründe wollen die Fraunhofer-Forschenden allen Interessierten bei einem kostenlosen Onlineseminar am 25. November 2021 präsentieren. Die Anmeldung ist möglich unter www.lbf.fraunhofer.de/green-elastomer.

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Elastomers make up a large proportion of plastics. Although some of them are based on natural rubber, there is still potential for optimizing the raw materials in terms of sustainability. The Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF now wants to exploit this potential by developing new formulations. In addition to biobased raw materials, residual materials are also to be used. Both replace materials that were previously produced from petroleum.

Novel bio-based additives

"One of our main areas of expertise is in manufacturing elastomers from bio raw materials," says Ali Golriz, who heads elastomer technology at Fraunhofer LBF. He says the team "specializes in sustainable formulation and smart process control along all steps of the value chain." The focus is just as much on rubbers as on fillers and crosslinkers. But novel bio-based additives for elastomers and thermoplastics are also being developed at the LBF in Darmstadt. An important consideration for the researchers is that the chemical properties and cost-effectiveness of the new elastomers are at least equivalent to those of their petroleum-based counterparts.

Replacing ingredients step by step

The usual procedure in the search for alternative formulations is to first analyze the components of today's formulations and then optimize sustainability for as many ingredients as possible. For example, a filler such as carbon black can be replaced with the ash from leftover rice husks from food production, or even carbon black from old tires, which can thus be put to further use at the end of their life cycle. Butter or vegetable oils can be used instead of traditional plasticizers.

Free online seminar

In addition to contributing to climate protection, Fraunhofer LBF also sees competitive advantages in sustainable elastomers. For example, they can be marketed more easily nowadays and offer protection against regulatory intervention that might ban formulations due to ecologically problematic ingredients. The Fraunhofer researchers want to present further examples and background information to all interested parties at a free online seminar on November 25, 2021. Registration is possible at www.lbf.fraunhofer.de/green-elastomer (will be held in German).

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Ob Biokunststoffe, Biotreibstoffe oder kompostierbare Verpackungen: Viele nachhaltige und umweltfreundliche Produkte zeugen vom Potenzial der Bioökonomie – einer Wirtschaftsform, die auf nachwachsende und umweltfreundliche statt fossile Rohstoffe wie Erdöl setzt. Doch die Bioökonomie geht weit über biobasierte und biologisch abbaubare Produkte hinaus und hat in der Vergangenheit – gerade hinsichtlich der Nutzung landwirtschaftlicher Rohstoffe – auch vielfach Kritik einstecken müssen. Die so genannte Tank-Teller-Debatte hat vor Augen geführt, dass auch Risiken und Nebenfolgen bioökonomischer Innovationen vor deren Einführung systematisch erforscht werden müssen und zudem eine breite gesellschaftliche Diskussion erfordern.

Hier setzt das Forschungsprojekt „Bioökonomische Nutzungspfade – Diskurs und Kommunikation – BioDisKo“ an. Ein Team um den Projektkoordinator Jan-Hendrik Kamlage vom Kulturwissenschaftlichen Institut der Universität Duisburg Essen (KWI) hat darin Formate und Methoden zur Information, Kommunikation und Partizipation im Bereich der Bioökonomie entwickelt, erprobt und bewertet. Anliegen war es, Bürgerinnen und Bürger sowie Stakeholder in die bioökonomische Debatte mit einzubeziehen und so eine wissensbasierte, transparente und ambitionierte Kommunikation und Meinungsbildung zu relevanten bioökonomischen Themen wie der Biomassenutzung anzustoßen. „Es ging nicht darum, durch die Formate Inhalte zu platzieren. Zumindest im Bereich der Partizipation ging es eher darum, offene Dialogräume zu schaffen, in denen man sich über die Folgen der Bioökonomie oder Teilbereiche wie den Biomasseanbau informiert austauscht“, erläutert Jan-Hendrik Kamlage.

Beteiligungsformate für eine wissensbasierte Kommunikation

Das Projekt BioDisKo wurde im Rahmen der Fördermaßnahme „Bioökonomie als gesellschaftlicher Wandel“ von 2018 bis 2021 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 1,5 Mio. Euro gefördert. Neben dem KWI waren daran beteiligt das Institut für Zukunftsfragen und Technologiebewertung (IZT), das Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT sowie das Forschungszentrum Jülich GmbH – FZJ.

Mit dem „Bürger*innenrat“ und dem „Zukunftsrat“ wurden zwei Beteiligungsformate entwickelt und erprobt. „Wir vom KWI haben die Beteiligungsprozesse gemacht, um zu erfahren, was eine akzeptable und gemeinwohlorientierte Gestaltung der Bioökonomie aus Sicht der Bürgerinnen und Bürger bedeutet“, erklärt Kamlage. Darüber hinaus wurde eine Stakeholder-Interaktionsanalyse vom Fraunhofer UMSICHT mit Unternehmen durchgeführt, um Hemmnisse und Barrieren für Unternehmen beim zukünftigen Betrieb von Biogasanlagen aufzudecken. Auch das Wissen und die Meinungen der Verbraucherinnen und Verbraucher zur Bioökonomie wurde in einer Umfrage des IZT zusammengetragen sowie die Relevanz bioökonomischer Themen in Tages- und Wochenzeitungen in einer Medienanalyse erforscht.