Aktuelle Veranstaltungen

Konventionelle Nitrat-, Ammonium- oder Phosphatdünger sind im ökologischen Landbau tabu. Biolandwirte setzen daher auf Pflanzenreste, die Humus auf- und abbauen und so die Bodenfruchtbarkeit erhalten. Eine wichtige Stickstoffquelle sind von jeher Hülsenfrüchte wie Klee, der als Zwischenfruchtfolge angebaut und vor der nächsten Aussaat in den Boden eingearbeitet werden. Denn die Wurzeln der Leguminosen leben in Symbiose mit Knöllchenbakterien, die Stickstoff aus der Luft fixieren können und so die Pflanze mit dem lebenswichtigen Nährstoff versorgen.

Weiterentwicklung durch EXIST-Förderung

Mit einem neuartigen Biodünger für den Gemüseanbau will ein Dresdner Start-up bei Gemüse, Kräuter und Obst nun für einen ausgewogen Gehalt an allen wichtigen Nährstoffen wie Stickstoff sorgen. Das Team von „grünerdüngen“ hat im Rahmen des Programms „EXIST-Existenzgründungen aus der Wissenschaft“ ein Gründerstipendium des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie erhalten, um den ersten Bio-Gemüsedünger für den Marktauftritt weiterzuentwickeln.

Düngestäbchen aus Klee

Das neue Düngemittel wird durch ein spezielles Ernte- und Aufbereitungsverfahren aus reinem Bio-Klee hergestellt. Im Ergebnis entstand ein pelletiertes Schnittgut aus Rot- und Weißkleebeständen, dass als Dünger beim Gemüseanbau in die Erde gebraucht werden kann. „Unser Düngemittel soll besonders im ökologischen Gemüsebau Anwendung finden. Auch für Hobbygärtner ist das neue Düngemittel sehr interessant, da es einfach anzuwenden und ausgesprochen wohlriechend ist. Es ist das erste regional produzierte und rein pflanzliche Düngemittel aus 100 % ökologisch zertifizierten Rohstoffen“, so Gartenbau-Ingenieur Simon Scheffler.

Studie belegt Ertragssteigerung durch Bio-Dünger

Dass der grüne Dünger den hohen Stickstoffbedarf im ökologischen Gemüseanbau decken kann, konnte Scheffler im Rahmen einer dreijährigen Untersuchung bereits belegen. Die Studie wurde an der Hochschule für Technik und Wirtschaft durchgeführt und in den vergangenen drei Jahren im Rahmen des vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgelegten Förderprojektes „Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft-BÖLN“  finanziert. Die Feldversuche mit Spinat führten danach zu einem bis zu einen 20 bis 120 Prozent höheren Frischmasseertrag im Vergleich zum düngerlosen Anbau. Bei Roter Bete wurde über 40 Prozent mehr Frischmasse geerntet.

Klee-Dünger auch für Zimmerpflanzen

Mit dem EXIST-Gründerstipendium will das grünerdünger-Team um Scheffler die Weiterentwicklung, Erzeugung und Vermarktung des neuen Bio-Düngers vorantreiben. Erste Chargen sind bereits für die diesjährige Saison angekündigt und sollen über den regionalen Bio-Einzelhandel sowie per Internet vermarktet werden. Im Weiteren will das Startup ein vergleichbares Düngemittel auf für Topf- bzw. Zimmerpflanzen entwickeln sowie ein Flüssigdüngemittel aus ökologisch und regional verfügbaren Ressourcen anbieten.

bb

In privaten Haushalten sind 3D-Drucker zwar noch nicht Standard. Doch Industrie und Forschung setzen schon seit Langem auf das Werkzeug. Die dreidimensionale Fertigungstechnik wurde in den vergangenen Jahren vor allem für biobasierte Kunststoffe zu einem bevorzugten Anwendungsfeld. Immer neue nachhaltige Materialien wurden entwickelt und erweiterten so die 3D-Druck-Palette. Ob für Prothesen oder Kinderspielzeug, Autoteile oder Sportartikel: Die Einsatzmöglichkeiten für den 3D-Druck scheinen heute grenzenlos und zeigen, wie populär die Technik geworden ist.

Bioökonomie neu kommunizieren

Als das Projekt „BioFabNet – Biobased Fabrication Network“ im August 2013 an den Start ging, war die Technologie von einer breiten Anwendung zwar noch weit entfernt, aber handelsübliche Drucker kamen in eine Preisspanne, in der sich Privatpersonen, Tüftler und Technikinteressierte dafür zu interessieren begannen. Damals waren gerade zwei Materialien für den 3D-Druck auf dem Markt. „Das war biobasiertes PLA oder erdölbasiertes ABS“, erinnert sich Projektleiter Ralf Kindervater. Er ist Geschäftsführer der BIOPRO Baden-Württemberg, einer Landesgesellschaft, die Themen zur Umsetzung der Bioökonomie und Unterstüzung der Gesundheitsindustrie in Baden-Württemberg vorantreibt. Ziel des Projektes BioFabNet war es, neue Kommunikationsmethoden zu biobasierten Werkstoffen zu entwickeln, um so die breite Öffentlichkeit auf die Möglichkeiten der Bioökonomie aufmerksam zu machen. Das Projekt „BioFabNet“ wurde im Rahmen der Förderinitiative „BioIndustrie 2021“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über zweieinhalb Jahre mit insgesamt 118.950 Euro gefördert.

3D-Drucker als  Zugpferd der Bioökonomie

„Der 3D-Drucker und in Aussicht gestellte neue Materialien, die jeder testen konnte, waren das Zugpferd, um das Interesse für die Bioökonomie zu wecken. Wir wollten den Nutzern von 3D-Druckern zeigen, dass man in Zukunft vielleicht auch selbst eigene Kunststoffe entwickeln kann“, erklärt Kindervater. Der BIOPRO-Chef erinnert sich noch gut daran, wie interessiert aber dennoch distanziert Messebesucher auf neue biobasierte Produkte wie den „grünen Dübel“ reagierten, die die Landesgesellschaft mit Partnern entwickelt hatte. „Was das Selbermachen betrifft, sind wir weitestgehend entfremdet. Aber über das 3D-Drucken kommt man wieder an Menschen ran, weil es ihnen gestalterische Möglichkeiten eröffnet.“

3D-Druck-Nutzer für Praxistest gewonnen

Von den gestalterischen Möglichkeiten des 3D-Drucks konnten sich rund einhundert Tester überzeugen. Dafür wurde eine junge Community von Anwendern der 3D-Technik angesprochen. Profis, Semi-Professionelle und Laien erhielten so die Chance, auf ihren eigenen 3D-Druckern die im Projekt speziell dafür entwickelten neuen biobasierten Kunststoffmischungen auf Basis von Polymilchsäure (PLA) zu testen.

Even though only few households own a 3D printer thus far, research and development have been relying on the tool for quite some time now. Over the last few years the three dimensional processing technique has become a particular favourite for the applications of bio based materials. More and more sustainable materials are entering the market and expand the range for 3D printing. Whether it’s prostheses, children’s toys, car parts or sporting goods – todays potential applications for 3D printing are almost limitless and demonstrate just how popular the technique has become.

A new way to communicate bioeconomy

In August 2013, at the start of the project „BioFabNet – Biobased Fabrication Network“, the technology had not yet reached a huge market, but printers became commercially available and affordable for interested laymen. Back then only two materials for 3D printing were available: “That was either the biobased PLA or the oil based ABS”, remembers Ralf Kindervater, who is leading the project. He is the CEO of BIOPRO Baden-Württemberg – an organisation that supports and pushes the realisation of bioeconomy in Baden-Württemberg. The aim of the project BioFabNet was to develop new ways to communicate new advances regarding biobased materials in order to inform the public about the possibilities of bioeconomy. The federal ministry of research and education supported the project BioFabNet in the context of the funding initiative “BioIndustrie 2021” for two-and-a-half years with a total of €118,950.

3D printing as advertisement for bioeconomy

„The 3D printer and newly available materials for everyone to test were a great way to get people interested in bioeconomy. We wanted to demonstrate to the users of 3D printers that they may even be able to develop their own materials in the new future”, explains Kindervater. The CEO of BIOPRO clearly remembers that visitors at a trade fair seem to be interested but also reserved regarding novel biobased products such as the “green dowel” that his organisation developed together with several partners. “When it comes to self-made stuff we are somewhat alienated. But using the 3D printing we can once again connect with people, because it affords them their own creative possibilities.”

About 100 people were able to test the creative possibilities of 3D printing. The lucky few were selected from a young community of 3D users. This allowed professionals, semi-professionals, and laymen the chance to test the novel biobased materials with their own 3D printers. The new bioplastic was based on polylactic acid (PLA) and was designed specifically for this project.

Phytoplasmen sind winzige zellwandlose Bakterien die für zahlreiche Obstkrankheiten in Europa verantwortlich sind. Haben sie die Bäume erst einmal befallen, sind sie nicht mehr bekämpfen. Eine Stratgie ist es daher, eine Ansteckung zu verhindern. Übertragen werden die Phytoplasmen von blattsaugenden Insekten, dem Sommerapfelblattsauger Cacopsylla picta. Der Blattfloh wurde erst vor wenigen Jahren als Überträger der sogenannten Apfeltriebsucht identifiziert. Diese Obstschädlinge mit Pflanzenschutzmitteln zu bekämpfen, war bisher nicht nur schwierig, sondern ist im Ökolandbau generell verboten.

Im Verbundprojekt „Picta-Kill“ wollen Forscher nun ein neuartiges Bekämpfungssystem entwickeln, das gezielt diese Insekten von Obstbäumen fernhält, ohne das Schadstoffe Mensch, Tier und Umwelt belasten. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über drei Jahre mit insgesamt 690.000 Euro gefördert. Daran beteiligt sind das Julius Kühn-Institut (JKI) in Dossenheim, die Fachhochschule Bielefeld, die Insect Services GmbH sowie die BIOCARE Gesellschaft für biologische Schutzmittel mbH.

Verhalten der Insekten manipulieren

Zur effektiven Bekämpfung des Apfeltriebsucht-Schädlings Cacopsylla picta  sollen flüchtigen Substanzen, die auf Insekten entweder eine vergrämende oder anziehende Wirkung haben, den Insekten zu Leibe rücken. „Unser Ziel am Ende des Projektes sind völlig neuartige Formulierungen für verhaltensmanipulierende Duftstoffe. Sie sollen in Kombination mit insektenpathogenen Mikroorganismen zum Tod der Schadinsekten führen“, erklärt Jürgen Gross vom Julius Kühn-Institut.

Bäume mit Duftstoffen einnebeln

Dafür sollen Duftstoffe aber auch nützliche Mikroben, versteckt in biologisch abbaubaren Mikrokapseln, spezifisch auf den Schädling abgestimmt werden. Mit diesem Vergrämungsstoffen sollen dann Bäume eingenebelt werden, um die Schadinsekten zu den deutlich attraktiver duftenden tödlichen Lockstoff-Kapseln zu lenken. Erste Tests haben bereits gezeigt, dass dies eine wirkungsvolle Methode zu Bekämpfung von C. picta  ist. Mit dem in Kapseln verschlossen Duftstoffen β-Caryophyllen wurden die Insekten zunächst angelockt und schließlich durch die Kombination mit den entsprechenden Mikroorganismen, getötet. Die so genannte Attract-and-Kill-Strategie soll im Projekt um eine weitere insektenvergrämende Komponente erweitert und schließlich zur Marktreife geführt werden.

bb

Wichtige Prozesse der embryonalen Entwicklung spielen sich bei Mensch und Tier im Eileiter ab. Neben der frühen Embryonalentwicklung findet in diesem sensiblen Organ auch die Endausreifung und Selektion der Keimzellen sowie die Befruchtung statt. Gleichzeitig fungiert der Eileiter aber auch als „Pipeline“ für den Transport des Nachwuchses im Embryostadium in die Gebärmutter. Trotz seiner zentralen Rolle im Reproduktionsprozess sind die grundsätzlichen Mechanismen der Eileiterfunktion vielfach noch ungeklärt. Viele Fortpflanzungsprobleme, die bei der Züchtung von Nutztieren auftreten, können somit nicht behoben werden. Die Wissenschaftler in diesem Feld sind dabei oftmals auf Tierversuche angewiesen, um die biologischen Prozesse rund um das Fortpflanzungsgeschehen besser zu verstehen. Doch nun steht eine Alternative bereit.  

Reproduktionszellbiologen am Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN) Dummerstorf ist es gelungen, ein 3D-Zellkulturmodell des tierischen Eileiters zu entwickeln. „Da es unter praktischen und ethischen Gesichtspunkten äußerst schwierig ist, die Interaktionen zwischen frühen Embryonen und dem weiblichen Reproduktionstrakt am Tier direkt zu untersuchen, werden dringend In-vitro-Modelle benötigt, die genau diese Kontaktzone möglichst real nachbilden“, erklärte Jennifer Schön, Leiterin der Abteilung Reproduktionszellbiologie am FBN-Institut für Fortpflanzungsbiologie.

Reproduktionsprozesse realistisch simmulieren 

Mit dem neuartigen Zellkulturmodell kann das Team um Schön nun erstmals realitätsnah Reproduktionsprozesse In-vitro untersuchen. Wie das Team im Fachjournal „Nature“ berichet, erlaubt das Modell eine realistische Simulation der Vorgänge im tierischen Eileiter. „Das Modell kommt der Wirklichkeit so nahe, weil die über lange Zeit kultivierten Zellen eine Art Eileiterflüssigkeit bilden, in der sich Embryonen unabhängig von anderen Einflüssen wie beispielsweise künstlichen Zellkulturmedien entwickeln können“, erklärt die Forscherin.

"Im Vergleich zu klassischen Zellversuchen können damit auch Langzeitversuche durchgeführt und hormonelle Veränderungen während des weiblichen Zyklus fast wie in Wirklichkeit abgebildet werden", sagt Schön. Die Forscher  erhoffen sich dadurch, die hochdynamischen und komplexen zellulären Abläufe im weiblichen Reproduktionstrakt, die für die Einleitung und den Erhalt der frühen Trächtigkeit essentiell sind, besser zu verstehen. Schön: "Und natürlich wollen wir Antworten auf die Frage finden, warum das neu entstehende Leben häufig schon so früh scheitert und wie wir dies verhindern können.“

Frühembryonale Verluste vermeiden

Das neuartige 3D-Zellmodell kann durch eine verbessere Beobachtung der biologischen Vorgänge also helfen, frühembryonale Verluste zu verhindern und Tierversuche zu vermeiden. Derzeit liegt der Fokus der Forscher noch auf der Untersuchung von Eileitern von Rindern und Schweinen, die im Rahmen der Lebensmittelproduktion im Schlachthof abfallen. „Unser Ziel ist es, das Zellkulturmodell so weiterzuentwickeln und zu optimieren, dass wir immer mehr Tierversuche ersetzen können. Zudem soll das Verfahren und die Methodik auf weitere Spezies ausgeweitet und somit auch für den Artenschutz genutzt werden“, erklärt Schön.

bb

Although the demand for a bio-based industry is continually growing, financial support for such endeavors is still incredibly difficult to come by. This is particularly challenging as biotechnological production processes are often times still more expensive than conventional processes.

€106 million dedicated to renewable chemistry

Sofinnova Partners, an European venture capitalist specializing in life science now set out to remedy this issue. Sofinnova have recently announced their first closing of Sofinnova Industrial Biotech I (Sofinnova IB I) at €106 million. For this substantial first closing, Sofinnova IB I attracted premier investors, including predominantly European institutions and major international industrial players, from energy, chemical and agricultural sectors. The new fund is dedicated to renewable chemistry. It follows a series of nine investments in the sector since 2009, and places Sofinnova Partners at the forefront of this promising market. Moreover, the venture capitalist also used the fund to invest in bio-based plastic bottles and DNA synthesis.

Minimizing financial challenges for start-ups

However, the fund is not just beneficial for the market as a whole, it is especially good news for the start-ups in the industry; because Sofinnova Partners aims to invest at every possible step of the biotechnological production process. This includes the transformation of renewable raw materials, like agricultural waste or CO2, as well as renewable end-products, such as bio-plastics and other bio-sourced materials.

A growing market requires growing investments

Sofinnova Partners want to step in and provide a “financial push.” The investment thesis is based on the growing market of sustainable industries. And with that growing market growing demands are following, for innovative and renewable products that are offering novel technologies in order to produce better performing or cheaper, sustainable alternatives. Therefore, Sofinnova Partners will also look at technologies coming from advances in synthetic biology and alike.

Sofinnova Partners is based in Paris and encompasses twelve professionals from all over Europe, the US, and China to focus on paradigm shifting technologies alongside visionary entrepreneurs. The venture capitalist combines more than 40 years experience in creating market leaders around the globe, and continues to invest in start-ups and corporate spin-offs. Today, Sofinnova Partners is managing over €1.6 billion. They will seek to invest in eight to ten companies over the next three to four years.

jmr

Der Wald als Ressource und vielseitiges Ökosystem verspricht zahlreiche Nutzungsmöglichkeiten. Diese lassen sich leider nicht immer alle miteinander vereinen. Deshalb ist es um so wichtiger, intelligente Konzepte zu entwickeln, damit unsere Wälder auch in Zukunft als Ökosystem und Heimat für zahlreiche Tier- und Pflanzenarten erhalten bleiben, und zugleich nachhaltig genutzt werden können.

Die Politik zum Thema Wald unterstützen

Hier setzt das European Forest Institute (EFI) an. Das europäische Waldinstitut ist eine internationale Organisation mit Hauptsitz in Finnland und weiteren Niederlassungen in anderen europäischen und außereuropäischen Ländern. EFI forscht rund um das Thema Wald, sammelt die wissenschaftliche Erkenntnisse aus der europäischen Forschung, und unterstützt damit die politischen Entscheidungsträger bei allen Fragen zu dem Thema.

Seit dem 21. März  – dem internationalen Tag des Waldes – hat das EFI nun auch einen Sitz auf dem Campus der Vereinten Nationen in Bonn. Ab sofort wird es von hier aus die internationale Forschung bezüglich des Waldes in Europa koordinieren, und die europäische Politik beraten.

Nachhaltigkeitspolitik am Standort Bonn

Durch diesen Schritt kann die Stadt Bonn seine Bedeutung als Standort für die internationale Nachhaltigkeitsforschung weiter ausbauen. Vom Forest Stewardship Council (FSC), das sich mit der nachhaltigen Nutzung von Wäldern beschäftigt, bis hin zum Klimasekretariat der Vereinten Nationen gibt es bereits mehrere relevante Institutionen in Bonn.

Die Eingliederung des EFI in den Bonner UN-Campus wurde auch vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) unterstützt. Bundeslandwirtschaftsminister Christian Schmidt betonte, wie wichtig das EFI gerade für Deutschland ist: „Unsere nachhaltige Forstwirtschaft genießt weltweit hohes Ansehen. Ein nachhaltig bewirtschafteter Wald zusammen mit einer verstärkten Verwendung von Holzprodukten ist für das Erreichen unserer globalen Klimaziele essenziell."

Schützen und nützen kombinieren

In Bonn wird in Zukunft untersucht, wie widerstandsfähig die Wälder beispielweise dem Klimawandel gegenüber sind, und gleichzeitig weiterhin wichtigen Nutzen für die Menschen erbringen können. Abgesehen von der Stabilität der Wälder stellt sich für die Forstwirtschaft Europas auch die Frage, wie die wirtschaftliche Nutzung des Waldes künftig am besten mit dem Schutz der Vielfalt von Tieren und Pflanzen vereinbart werden kann. Dazu wird EFI von Bonn aus auch das vor kurzem gegründete EU-weite Netzwerk "Integrate" unterstützen, das der Förderung des Erfahrungsaustauschs und der Forschung speziell auf dem Gebiet des Waldnaturschutzes dient.

jmr

Forests as a resource and ecosystem offer countless opportunities and possible applications. Unfortunately, oftentimes many of these are not compatible. Therefore it is particularly important to develop intelligent plans and policies in order to protect the forest as an ecosystem and as a home for numerous animal- and plant-species, while simultaneously being used as a sustainable resource.

Supporting politics in all forest-related aspects

This is the mission of the European Forest Institute (EFI). EFI is an international organization, its headquarters are located in Finland, and there are several more branches located across Europe and even outside of the EU. EFI conducts research regarding all forest-related topics. Additionally, they are collecting the gained pan-European forest knowledge and provide advice and guidance to policy makers.

On March 21 – the international day of the forest – EFI opened a new branch at the UN campus in Bonn. From now on EFI will coordinate international research endeavors regarding European forests in Bonn, and will offer counsel to European forest politics.

Sustainability based in Bonn

With this new addition the city of Bonn can broaden their significance concerning international sustainability-related research. The city provides an ideal local network to the new branch, as it already hosts several important environmental institutes. This includes the Forest Stewardship Council (FSC) that is investigating the sustainable use of forests, as well as the Secretariat of the Unites Nations Framework Convention on Climate Change.

The Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL) also supports the integration of EFI into the UN-Campus in Bonn. Minister Schmidt underlined the importance of EFI – especially for Germany: “Our sustainable forestry is renowned globally. But in order to reach our global climate objectives, it is essential that the cultivation of our forests is sustainable, and that we increase the application and usage of wood-based products.”

Combining protection and application

The future research focus in Bonn will be the resilience of forests in the context of climate change, while simultaneously still providing humans with its valuable resources and application possibilities. But apart from the stability of forests, another important aspect for the pan-European forestry will be, how the future economic use of the forest can be combined with the protection of animal- and plant diversity. With these questions in mind EFI will also support the recently founded EU network “Integrate” that focuses on the facilitation of knowledge transfer regarding forest- and nature conservation-related research.

jmr

Auf der Suche nach wassersparenden Konzepten für die Landwirtschaft geraten immer häufiger Kläranlagen ins Visier der Forscher. Im Verbundprojekt "HypoWave" wollen Wissenschaftler um die Frankfurter Agrarökologin Martina Winker erstmals eine Methode entwickeln, um regionale Abwässer effektiver für die Pflanzenzucht zu nutzen. Im Fokus steht dabei die Hydroponik. Hierbei werden Pflanzen statt mit Erde mit einer Nährlösung versorgt. Um zu untersuchen, ob und wie die hydroponische Pflanzenproduktion durch die Nutzung aufbereiteter Abwässer effektiviert werden kann, entsteht auf dem Gelände einer Kläranlage bei Wolfsburg derzeit eine Pilotanlage. Das Vorhaben wird vom Bundesforschungsministerium (BMBF) mit insgesamt 2,1 Mio. Euro gefördert.

On their quest for ways to save water during farming, researchers are focussing more and more on sewage treatment plants. Within the cooperation project “HypoWave” Frankfurt-based researchers headed by the agricultural expert Martina Winker aim to develop a new method in order to use municipal sewage water more effectively for farming plants. Therefore, they are focussing on hydroponics. Hydroponics describes a way of growing plants, where they don’t require soil but derive necessary nutrients from a solution. A pilot plant will be build next to a sewage plant in Wolfsburg in order to analyse if and how hydroponic plant breeding schemes can benefit from repurposed sewage water. The project is funded by the federal ministry for research and education (BMBF) with a total of €2.1 million.

Kieselalgen wie Cyclotella cryptica sind in süß- sowie salzhaltigen Gewässern, aber auch auf Steinen und Wasserpflanzen zu Hause. Für die Wissenschaft ist vor allem die außergewöhnliche Struktur der Zellwände der Meeresalge von großem Interesse. Diese einzelligen, für das bloße Auge kaum sichtbaren Mikroorganismen sind nicht nur in der Lage, unterschiedliche Proteine zu bilden. Sie bestehen aus dem anorganischen Material Silica(SiO2), das ein vielversprechender Naturstoff für neue funktionelle Materialien ist. Der Grund: Die Zellstrukturen weisen bei jeder Art spezielle Strukturelemente wie Porenmuster auf, die bis in den Nanometerbereich regelmäßig angeordnet sind. Die Bildung des sogenannten Biosilica durch Kieselalgen ist aber nicht nur für die biologische Formgebung (Morphogenese) wichtig. Sie eignet sich auch als Modellsystem, um molekulare Grundlagen der biologischen Bildung von Mineralien (Biomineralisation) zu erforschen.

Erste Durchbrüche bei Biosilica-Forschung

Im Projekt „Nanomee“ untersuchen Wissenschaftler unter Leitung der Technischen Universität Dresden seit 2014 die Kieselalge Cyclotella cryptica, um hinter das Geheimnis der faszinierenden biomolekülgesteuerten Mikroprozesse zukommen. Sie ermöglichen es dem Mikroorganismus, die spezielle Silicastrukturen überhaupt zu erzeugen. Erste Erfolge gibt es bereits: So konnte das Team bei der Entdeckung neuer Biosilica-bildender Proteine, der Lokalisation von Proteinen sowie der Assoziation Silica-bildender organischer Komponenten mit Biomembranen bereits Durchbrüche erzielen.

DLG setzt Kieselalgen-Forschung fort

Nun ist die Forschungsarbeit für weitere drei Jahre abgesichert, um neue drängende Fragen klären zu können. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft stellt dafür 2,1 Mio. Euro bereit. Am Projekt sind neben der TU Dresden, das Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden, die Georg-August-Universität Göttingen, die Philipps-Universität Marburg sowie die Universität Utrecht  beteiligt. Auf der zweiten Etappe richten die Forscher ihren Fokus nun auf die Aufklärung der molekularen Struktur der organisch-anorganischen Grenzfläche sowie auf die Analyse des Zusammenbaus der verschiedenen Komponenten des Silica-Biosyntheseprozesses.

Grundlage für neue funktionelle Materialien

Die Ergebnisse der Forschergruppe könnten zu einem besseren Verständnis der biologischen Mineralbildung und Biomorphogenese beitragen. Sie könnten aber ebenso die Basis für biomimetische und biotechnologische Synthesen von neuen funktionellen Materialien und somit eine Alternative zu herkömmlichen Herstellungsmethoden sein.

bb

Ob in Schutzhelmen, Bremsbelägen oder der Autokarosserie: Duroplaste – also nach dem Aushärten nicht mehr verformbare Kunststoffe – sind besonders da gefragt, wo extreme Bedingungen herrschen. Sie basieren meist immer noch auf dem fossilen Rohstoff Erdöl. Im Verbundprojekt „BioDuroZell“ ist ein Konsortium um den Binger Naturstoffexperten Oliver Türk seit 2014 dabei, die Palette biogener Bindemittel für Duroplaste zu erweitern. Dabei muss berücksichtigt werden, dass die Rohstoffe für die neuen biobasierten Harze nicht für die Nahrungsmittelproduktion geeignet sind. Denn eine Konkurrenz will man künftig vermeiden. „Die früheren biobasierte Verbundwerkstoffe basieren auf Nahrungsmitteln wie epoxidiertes Leinöl oder Soja. Perspektivisch will man aber von Nahrungsmitteln als Rohstoff weg. Das erwartet auch die Industrie von uns“, betont Türk. Der Experte für nachwachsende Rohstoffe und Biokunststoffe der Fachhochschule Bingen weiß aus Erfahrung, dass vor allem Automobilhersteller solch hochwertige Lebensmittel wie Leinöl für Türinnenverkleidungen ablehnen.

Reste der Zellstoffverarbeitung nutzen

Mit der Entwicklung neuer biogener duroplastischer Harze betreten die Forscher jedoch Neuland. Denn die Biokunststoff-Branche ist bisher auf Bio-Thermoplaste fokussiert. Joghurtbecher als Polymilchsäure (PLA) sind nur ein Beispiel dafür. „Wenn ich ein Duroplast herstellen möchte, brauche ich reaktive Systeme, die miteinander chemisch wechselwirken. Davon gibt es in der Natur nicht so viele Stoffe“, erklärt Türk. Im Vorhaben „BioDuroZell“, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative „Neue Produkte für die Bioökonomie“ noch bis 2018 mit insgesamt knapp 300.000 Euro gefördert wird, konzentrieren sich die Wissenschaftler daher auf Reststoffe, die bei der Herstellung von Zellstoff anfallen. Am Projekt beteiligt sind neben der Fachhochschule Bingen, die Transferstelle Bingen (TSB), die Johannes Gutenberg-Universität Mainz sowie der Zellstoffhersteller ZPR, die Marktexperten der Angewandte Innovative Materialien (AIM) und der Automobilzulieferer Polytec als Wirtschaftspartner.

Zellstoffreste modifiziert

Erste Erfolge haben die Verbundpartner bereits vorzuweisen. Im Rahmen der bis 2015 laufenden und mit knapp 50.000 Euro geförderten Sondierungsphase gelang es ihnen, ein Verbundwerkteil, bestehend aus dem in Zellstoffresten gefundenen biogenem Harz zuzüglich petrochemischen Härter und Naturstofffasern herzustellen. „Wir haben es geschafft, aus den ersten kleinen Harzmengen ein Tablett herzustellen“, so der Projektleiter. Bei dem biogenen Harz handelt es sich um Tallöl-Komponenten, die im Holz als Reststoff bei der Zellstoffherstellung anfallen. „Die Mainzer Kollegen haben diese Reststoffe chemisch und elektrochemisch so modifiziert, dass sie als duroplastisches Bindemittel funktionieren“, erklärt Türk.

Ob im Mittelmeer, Atlantik oder Pazifik: Müll - von Plastiktüten über Schuhe bis hin zu Fischernetzen - ist als Strandgut oder Relikt am Meeresboden überall zu finden. Plastikmüll macht dabei das Gros der Verschmutzung aus und hat bereits die Arktis erreicht. Seit Jahren warnen Forscher daher vor den Folgen der zunehmenden Vermüllung für Meeresbewohner und andere Tierarten.

Online-Portal zu globalen Mülldaten

Forscher vom Alfred-Wegener-Institut (AMI) am Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung befassen sich seit Jahren mit dem Thema Müll im der Tiefsee. Nun haben Meeresbiologen um Melanie Bergmann erstmalig alle bisher veröffentlichten 1.236 Studien zusammengetragen und in einer Datenbank publik gemacht. Im Ergebnis entstand das Online-Portal „AWI-Litterbase“. Die Webseite will aufklären, wo sich aktuell überall Müll im Meer befindet und welche Tierarten und Lebensräume konkret dadurch bedroht sind.

Um neuartige biobasierte Kunststoffe zu entwickeln, bedienen sich Wissenschaftler ganz unterschiedlicher Rohstoffe und Methoden. Ihr Ziel: möglichst umweltfreundliche Verfahren etablieren und Ressourcen nutzen, die womöglich sowieso als Reststoff anfallen. Zum Werkzeugkasten vieler Forscher gehört dabei die Biotechnologie. Diesen Fokus haben auch die Partner im Verbundprojekt „BayBiotech- Ressourcenschonende Biotechnologie in Bayern“. Bereits seit 2015 arbeiten hier Wissenschaftler in mehrerer Projektgruppen  zusammen, um mithilfe der Biotechnologie innovative und umweltfreundliche Produktionsverfahren zu entwickeln. Das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz finanziert das Konsortium mit zwei Mio. Euro. Ein Schwerpunkt bei „BayBiotech“ ist die biotechnologische Herstellung biologisch abbaubarer „Biokunststoffe“. Die Forscher richten dabei ihren Blick auf maßgeschneiderte Kunststoffe aus Polyhydroxybuttersäure (PHB). Dieses Biopolymer wird von Bakterien als Speicherstoff produziert und hat ähnliche Eigenschaften wie das aus Erdöl hergestellte Polypropylen. Das Material ist allerdings aufgrund seiner kristallinen Struktur sehr spröde und schwer zu verarbeiten, da Bakterien die Einzelbausteine immer in der gleichen Art und Weise verknüpfen, so dass kristalline Bereiche im Material entstehen.

Biopolymers PBH mit Kleie flexibel machen

Inzwischen sind die Forschungsarbeiten soweit fortgeschritten, dass erste Erfolge erzielt werden konnten. Einem Team um den Chemiker Thomas Brück von der Technischen Universität München ist es gelungen, die mechanischen Eigenschaften des Biopolymers PBH so zu verändern, dass das Material flexibel ist. Durch Zugabe von biobasierten Kunststoffen wie Polylactiden entstand nach der Hydrolyse des Stoffs durch Polymerisation eine nicht kristalline Form des wertvollen Rohstoffs PHB, der nicht nur nachhaltig hergestellt, sondern sogar biologisch abbaubar ist. "Das Bioplastik wird innerhalb von zwei bis drei Wochen auch in der Umwelt abgebaut und endet damit erst gar nicht erst im Meer", betonte Thomas Brück anlässlich der Präsentation der Projektergebnisse im März in Erlangen.

Biokunststoffe maßschneidern

Der Trick: Die Monomere wurden aus dem kostengünstigen Reststoff Kleie entwickelt, der als Nebenprodukt bei der Mehlherstellung anfällt. Indem Brück diese Monomere mit denen aus beta-Butyrolacton hergestellt Monomeren mischte, konnten die Forscher gezielt Unregelmäßigkeiten in das Polymer einbauen und so die Eigenschaften des Materials für die jeweilige Anwendung maßschneidern. Durch diese nachhaltige Strategie wollen die Münchner Wissenschaftler eine Alternative zur chemischen und auf Erdöl basierenden Polymer-Produktion schaffen. Brück zufolge könnten erste Produkte des biologisch abbaubauren Kunststoffes in fünf Jahren auf den Markt kommen.

„Die erfolgreiche Arbeit des Forschungsverbunds zeigt beispielhaft den großen Nutzen der interdisziplinären Arbeit im Verbund über verschiedene Standorte hinweg“, sagte Thomas Brück, Professor für Industrielle Biokatalyse der TU München. „Die Verknüpfung der drei TUM-Standorte Straubing, Weihenstephan und Garching spannt den Bogen von der Grundlagenforschung bis zur Anwendungsentwicklung und beschleunigt den Weg zur tatsächlichen Umsetzung enorm.“ Neben dem neuen Biokunststoff konnten auch vielversprechende Ergebnisse bei der Nutzung von Essigsäurebakterien als Produktionsorganismen sowie in der Biofilmforschung erreicht werden.

bb

The 2030 Agenda for Sustainable Development established a number of agricultural goals regarding eco-friendly economic practices. However, especially the developing world is faced with decreased cost-efficiencies during the implementation of the environmentally-sound production processes. In order to address these issues, 40 ministers, CEOs, high-level representatives of UN agencies, nongovernmental organizations and trade unions, as well as more than 300 sustainable development experts gathered in Berlin.

Inequalities caused by economic deficiencies

The event from March 27-28 was the second conference of the Partnership for Action on Green Economy (PAGE), which is an alliance of five UN agencies and eleven countries. It was hosted by the German Ministry of Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety.

Part of the transformational goals and targets of the 2030 Agenda for Sustainable Development was to diminish inequalities as well as environmental degradation, yet, for some countries these goals appear to have only widened the gap and deepened the root economic deficiencies. During the two-day event in Berlin renowned economists explored ways of fighting these inequalities.

A clean and green economy for a healthy environment

“We don't have to choose between a healthy environment and a healthy economy: we can have both,” said UN Environment head, Erik Solheim. “Regardless of current politics, the irreversible global trend is to make our economies cleaner, fairer and more stable. What we need now is a great acceleration to make sure we achieve inclusive green economy while there is still enough green to go around.”

The Minister for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety of Germany, Barbara Hendricks also stresses that “The Sustainable Development Goals will not become a reality until they are powered by decisive action of both governments and private companies.” She further explains the need for a different kind of growth: “one which does not create social divides and which respects the planetary boundaries. Only real change can make the national economy of every country more sustainable and resilient.”

Particulary in Africa the sustainable development goals have initiated a big change regarding their  agricultural approach. Edna Molewa, Minister of Environmental Affairs of South Africa highlights their efforts to realize the SDGs: “South Africa is currently implementing programs to promote energy efficiency, green transport, sustainable housing and climate resilient agriculture.”

jmr

Eine Jahresdurchschnittstemperatur von minus 16,1 Grad Celsius, Schnee bis zu einem Meter Höhe, und an 73 Tagen im Jahr Dunkelheit non-stop –  in diesen unwirtlichen Bedingungen der Antarktis wird der Diplomingenieur Paul Zabel ab Dezember diesen Jahres Obst und Gemüse anbauen. Es ist ein Testlauf für den Anbau im All.

Frische Vitamine trotz Dauerfrost

Zabel arbeitet für das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und wird bald für zwölf Monate in einem eigens dafür eingerichteten Container nahe der Neumayer-Station III in der Antarktis Salat, Gurken, Kräuter, Tomaten und Erdbeeren anbauen. Ziel des Unterfangens ist es herauszufinden, wie unter den extremen und unwirtlichen Bedingungen frische vitamin- und nährstoffreiche Nahrung gezüchtet werden kann. Diese Erkenntnisse sollen dann in Zukunft in der Raumfahrt, beispielsweise in der Raumstation ISS oder sogar bei der Mars Mission, angewandt werden.

Frische Vitamine durch Nährstofflösungen

Das Projekt EDEN ISS – Plant Cultivation Technologies For Space wurde im März 2015 gestartet, läuft noch bis Februar 2019 und wird im Rahmen des EU-Forschungsrahmenprogramms Horizon 2020 mit 4,5 Mio. Euro gefördert. Während seines Aufenthalts in der Antarktis wird Zabel zweimal pro Tag in den 800 Meter entfernten Gewächshaus-Container gehen, um dort mit Nährstofflösungen und speziellen Lampen frisches Grün in lebensfeindlicher Umgebung zu produzieren. Er fasst das Ziel des Projekts zusammen: „Wir wollen eines Tages Pflanzen im Weltall anbauen, damit wir so unsere Astronauten sowohl mit frischer Nahrung als auch mit Sauerstoff versorgen können. Unser Projekt Eden ISS soll die Technologie für Pflanzenanbau im Weltraum unter analogen Missionsbedingungen testen.“

Crashkurs Gemüseanbau in den Niederlanden

Angestrebt sind bei dem antarktischen Gemüseanbau eine wöchentliche Ernte von 1,3 Kilogramm Salat, 1,1 Kilogramm Gurken und 250 Gramm Spinat. Zum Lernen des landwirtschaftlichen Know-hows wurde der Diplomingenieur daher im Mai 2016 für einen Monat in die Niederlande geschickt. In Wageningen liegt Europas führende Forschungseinrichtung für Nahrungsproduktion. Dort erhielt Zabel einen Crashkurs von Experten über die Grundlagen des Pflanzenanbaus. Er tauschte sich außerdem auch mit Nährstoffexperten aus, denn die Tomaten oder Erdbeerpflanzen sollen ihre Mineralien und Spurenelemente nicht durch Erde, sondern per Nährstofflösung erhalten. Zudem wird es wichtig sein eventuelle Schädlinge frühzeitig zu erkennen und zu bekämpfen. „Wir gehen zwar davon aus, dass wir in der Antarktis keine Schädlinge haben werden, aber beispielsweise Pilzbefall muss ich frühzeitig erkennen können, um einzugreifen.“ Bis Herbst 2017 wird das mobile Container-Gewächshaus noch in Deutschland getestet; insbesondere das Subsystem mit speziellen Schränken für die Licht- und Luftversorgung, sowie die speziellen Nährstofflösungen stehen dabei auf dem Prüfstand.

Weltraumähnliche Bedingungen in der Antarktis

Bisher wurde Pflanzenanbau im Zusammenhang mit der Raumfahrt nur in sehr kleinen Maßstäben auf der russischen Raumstation MIR oder im Spaceshuttle betrieben. Mit einer Ernte von maximal vier Salatköpfen trug der Anbau allerdings nur wenig zur Versorgung der Kosmo- und Astronauten bei. Auch auf dem Gelände der Neumayer-Station III wurde bereits früher schon versucht frisches Obst und Gemüse anzubauen, allerdings häufig mit eher improvisierten Utensilien, und demzufolge auch mit geringem Erfolg.

Für den landwirtschaftlichen Probe-Anbau bietet die Antarktis tatsächlich optimale Voraussetzungen. Durch die Abgeschiedenheit und begrenzten Hilfsmittel kann der Gemüseanbau unter weltraumähnlichen Bedingungen getestet werden. Dabei steht im Fokus, dass mit einem relativ einfachen Design, minimalem Wasserverbrauch und geringem Arbeitseinsatz eine ausreichende Ernte erzielt wird.

Ständige Sensorauswertung in Bremerhaven

Für eine optimale Überprüfung und Auswertung werden Statusmeldungen und Sensordaten regelmäßig und automatisch an die Zentrale in Bremerhaven gesendet. Doch da die bisherigen landwirtschaftlichen Versuche in der Antarktis nicht sonderlich erfolgreich waren, will man sich dort noch nicht vollständig auf Zabels Fähigkeiten in der Pflanzenzüchtung verlassen: „Die Lebensmittel werden, wie bisher, einmal pro Jahr per Schiff angeliefert. Unser Ziel ist es, frische Nahrung im antarktischen Winter zur Verfügung zu stellen, wenn die Crew normalerweise nur noch Zugriff auf Gefrorenes, Getrocknetes oder Dosennahrung auf dem Teller hat.“

jmr