Aktuelle Veranstaltungen

Gerste zählt weltweit zu den wichtigsten Getreidearten. Wie andere Nahrungspflanzen leidet jedoch auch Gerste unter zunehmend höheren Temperaturen. Wie sich diese wichtige Kulturpflanze besser gegen Hitzestress wappnen kann, zeigt nun ein Forschungsteam der Universität Potsdam und des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben. Im Rahmen einer Studie liefern die Forschenden innovative Ansätze, um die Hitzetoleranz der Pflanze weiter zu stärken und so deren Produktivität zu sichern.

Wie die Forschungsgruppe in der Fachzeitschrift Nature Communications berichtet, kann man Gerste auf Hitzestress vorbereiten, in dem die Pflanze „anfänglich einem geringfügigen Stresslevel“ ausgesetzt wird. Dieser als Priming bekannte Prozess erzeugt demnach ein „Gedächtnis“ des erlebten Stresszustands, wodurch Pflanzen bei späteren Stressereignissen effizienter reagieren können, heißt es.

Hitzestress-Gedächtnis von zwei Proteinen gesteuert

Im Rahmen der Studie konnten die Forschenden zeigen, wie zwei zentrale Proteine das sogenannte Hitzestress-Gedächtnis in der Gerste steuern, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen. „Unsere Forschung bietet eine vielversprechende Basis für die Entwicklung hitzeresistenterer Getreidesorten und könnte wesentlich zur Stabilität der Landwirtschaft in gemäßigten Klimazonen beitragen“, so Isabel Bäurle vom Institut für Biochemie und Biologie der Universität Potsdam.

Die Studie verdeutlicht aber auch, dass das Fehlen der beiden Proteine die hitzebedingten Genreaktionen schwächt, während eine höhere Konzentration die Pflanzen in einen dauerhaften „Alarmzustand“ versetzt und damit einen positiven Effekt auf die Stressantwort hat. „Das Wissen um die Funktion der beiden Proteine eröffnet praktische Ansätze zur Verbesserung der Hitzetoleranz ohne nennenswerte Ertragseinbußen“, ergänzt Erstautor Loris Pratx.

Beitrag zur Pflanzenzüchtung

Aufbauend auf früheren Erkenntnissen aus Studien zur Modellpflanze Arabidopsis thaliana liefert die Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung klimaresilienter Kulturpflanzen und zeigt, wie Grundlagenforschung konkrete Lösungen für die Landwirtschaft von morgen ermöglichen kann.

Was in Deutschland an Obst und Gemüse konsumiert wird, muss in der Regel importiert werden. Lediglich 36 % vom Gemüse und 20 % vom Obst werden nach Angaben des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Heimat (BMLEH) hierzulande produziert. Um Großstädte mit frischen Lebensmitteln zu versorgen, müssen die Waren oft große Entfernungen überwinden. „Nahrungsmittelanbau nah an urbanen Zentren mit hohem Bedarf spart teure und klimaschädliche Transportwege. Das geht jedoch nur mit einer effizienten Nutzung der knappen Flächen“, sagt DBU-Generalsekretär Alexander Bonde.

Gemüseanbau in A-förmigen Regalen

Dieses Ziel verfolgt das hessische Start-up Pflanzentheke. Das Unternehmen aus Lorsch entwickelt ein Vertikal-Farming-System für den stadtnahen, ressourcenschonenden Anbau von Gemüse. Bei der Automatisierung und gezielten Steuerung des Anbaus wird das Start-up von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) nun mit 175.000 Euro unterstützt.

Automatisierung der Prozessschritte

In den hydroponischen Systemen wachsen Pflanzen platzsparend in A-förmigen Regalen in nährstoffreichem Wasser statt in Erde. Bislang erfolgt die Ernte manuell. Mithilfe der DBU-Förderung will das Start-up eine vollständige Automatisierung der Prozesskette realisieren, die sowohl Energie- als auch Betriebskosten reduziert. Ziel ist die Entwicklung einer intelligenten, datenbasierten Steuerung für Bewässerung, Nährstoffversorgung, Ernte und Wiederbepflanzung. Zudem soll ein modulares System die tägliche Arbeit erleichtern. „Wir setzen auf praxisnahe Automatisierungsschritte, die konkret dort ansetzen, wo kleine und mittlere Betriebe heute an ihre Grenzen stoßen. Damit machen wir effiziente Hydroponik auch für kleinere Betriebe wirtschaftlich zugänglich“, erklärt Start-up-Mitgründer Leon Welker.

Bewegliche Pflanzregale für Hobbygärtner und Großbetriebe

Mithilfe von Sensoren werden die Pflanzen in dem A-förmigen Anbauregal in Bewegung versetzt und an eine intelligente Steuerung angeschlossen. „Durch die bewegliche Anlage optimieren wir den Zugang zum Sonnenlicht je nach Reifegrad“, erklärt Welker. So können Reihen abgeerntet und wieder bestückt werden, während die anderen Pflanzen durch die neue Position ungestört weiterwachsen. Mit Sensoren wird das Pflanzenwachstum überwacht und die Nährstoffversorgung in der jeweiligen Wachstumsphase angepasst.

Dem Start-up zufolge kann die Pflanzentheke schnell in bestehende Infrastrukturen integriert und daher von Hobbygärten, aber auch von landwirtschaftlichen Großbetrieben genutzt werden. Das System ermöglicht eine klimafreundliche Lebensmittelproduktion in der Stadt, reduziert somit Transportwege und stärkt insbesondere kleine und mittelständische Betriebe. Gleichzeitig verspricht das Vertikal-Farming-System bis zu 90 % weniger Wasser- und 85 % weniger Düngerverbrauch im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft.

Die globale Nachfrage nach Kakao hat negative Folgen für Mensch und Umwelt. Ein Großteil der vier bis fünf Millionen Tonnen Kakao, die jährlich weltweit geerntet werden, wird in Monokultur angebaut. Die Monokulturen der Kakaoplantagen zerstören die biologische Vielfalt, degenerieren den Boden und erhöhen den globalen CO2-Ausstoß. Investitionen in einen nachhaltigeren Anbau sind teuer, daher erschließen sich Kleinbäuerinnen und -bauern durch Brandrodungen immer wieder neue Flächen, wenn die Bäume keine Früchte mehr tragen. So wird immer mehr Wald für den Kakaoanbau zerstört. Hinzu kommen ein enormer Wasserverbrauch und der Einsatz gefährlicher Pestizide. Zudem könnte es in Zukunft weniger Kakao geben, weil es in den Anbauländern zu trocken ist oder zu viel geregnet hat.

Schokoladengenuss ohne Kakao – geht das?

Ein Münchner Start-up entwickelte eine Technologie zur Fermentation von pflanzlichen Zutaten, mit der sich Aromen auf natürliche Weise aus heimischen Pflanzen nachbilden lassen. Die Technologie ahmt den traditionellen Herstellungsprozess von Schokolade durch Fermentation und schonende Röstung nach. Statt Kakaobohnen werden Sonnenblumenkerne genutzt. Sie werden geröstet und über mehrere Stufen vermahlen, bis ein aromatisches Konzentrat entsteht, das dem Kakaopulver entspricht. Diese Masse wird mit pflanzlichen Fetten, Zucker und – je nach Rezeptur – weiteren Zutaten gemischt und conchiert. Das Ergebnis sieht aus wie Schokolade, knackt wie Schokolade und schmeckt auch wie Schokolade.

Marktreife

Derzeit ist die kakaofreie Schokolade ausschließlich als Industrieprodukt verfügbar, ist also nicht direkt im Einzelhandel erhältlich – jedoch gibt es bereits viele Produkte verschiedener Anbieter, die die Schoko-Alternative als Zutat enthalten.

Bislang werden regionale Kiefernnadeln als Abfall betrachtet. Dabei besitzen sie großes Potenzial als nachwachsender Rohstoff. Ihre Nutzung kann einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Ziele des Europäischen Green Deal in den Bereichen Ressourceneffizienz, Abfallvermeidung und Kreislaufwirtschaft leisten. Im Forschungsprojekt ConFiTex (Conifers Innovative and Textile Fibres Sustainable Textiles) arbeitet ein interdisziplinäres Team der Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) unter der Leitung von Prof. Dr. Katharina Jebsen-Plättner an der Gewinnung, Modifizierung und textilen Verarbeitung der Kiefernnadeln – von der chemischen Aufspaltung bis hin zu Design, Produktentwicklung und Anwendung.

ConFiTex fördert den wissenschaftlichen Nachwuchs und bietet jungen Forschenden interdisziplinäre, praxisnahe Qualifikationen zur Unterstützung einer nachhaltigen und digitalen Wirtschaft in Sachsen. Das Projekt hat ein Volumen von rund 1,5 Mio. Euro, wovon knapp 1,4 Mio. Euro vom Europäischen Sozialfonds Plus (ESF Plus) und dem Freistaat Sachsen bereitgestellt werden.

Markterfolg vom Design abhängig

Die Produktion erfolgt nach ÖkoTex-Standard. Dabei werden naturfarbstoffbasierte Färbeprozesse eingesetzt und kontinuierlich optimiert. Verschiedene textile Ausrüstungen auf Basis modifizierter Naturstoffe sollen unter Einsatz moderner verfahrenstechnischer Methoden ökologisch umgesetzt werden. Das entstandene Fasermaterial ist vollständig kompostierbar und soll als innovativer Werkstoff in der Wertschöpfungskette etabliert werden. Da der Markterfolg textiler Produkte stark vom Design abhängt, wird eine Kollektion neu konzipierter Garn- und Zwirnqualitäten mit passender Farbauswahl entwickelt, die anschließend zu Prototypen für konkrete Anwendungen verarbeitet werden.

Durch die Zusammenarbeit mit regionalen Unternehmen und Instituten werden Wissenschaft und Wirtschaft gezielt vernetzt. Das Projekt fördert die Schnittstellenkompetenz zwischen MINT-Fächern und gestalterischer Praxis, indem Designer und Designerinnen Einblicke in Fertigungsprozesse erhalten und Ingenieure und Ingenieurinnen verstärkt Designaspekte berücksichtigen, was das fachliche Verständnis und die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Gestaltung stärkt.

Der Westpfalz Award wird jährlich an eine Persönlichkeit verliehen, die durch besonders innovative und zukunftsweisende Projekte einen bedeutenden Beitrag zur Zukunftsfähigkeit der Westpfalz geleistet hat. Preisträger in diesem Jahr ist Dr. Michael Lakatos – Algenbiotechnologe, Dozent der Hochschule Kaiserslautern und international ausgewiesener Bioökonomie-Experte. Ministerpräsident Alexander Schweitzer und Kaiserslauterns Oberbürgermeisterin Beate Kimmel überreichten den Preis.

Grenzgänger zwischen Wissenschaft, Kultur und Wirtschaft

Lakatos ist in Deutschland für seine Forschung zur Transformation hin zu einer klimaneutralen und biobasierten Industrie bekannt. An der Hochschule Kaiserslautern untersucht seine Abteilung die Nutzung extremer Mikroorganismen für neue Wertschöpfungsketten – von biobasierten Kunststoffen über Pigmente bis zu innovativen Baustoffen. Seine Arbeiten haben sowohl national Aufmerksamkeit erhalten als auch Fördermittel in Höhe von bis zu 16 Mio. Euro in die Westpfalz gebracht, unter anderem durch Projekte wie „Waste to Value“. Damit zählt Lakatos zu den zentralen wissenschaftlichen Akteuren für die Entwicklung einer ökologisch und ökonomisch nachhaltigen Wirtschaftsstruktur in der Region.

Engagement im kulturellen Bereich

Auch im kulturellen Bereich ist er seit vielen Jahren aktiv. Als Gründer und Kurator der Jazzbühne in der Fruchthalle, einer klimaneutralen Konzertreihe, verbindet er Musik mit Nachhaltigkeit und gesellschaftlichem Austausch. Das Preisgeld von 1.000 Euro spendete er an das Arbeits- und Sozialpädagogische Zentrum (ASZ) in Kaiserslautern, das Bildungs- und Arbeitsprojekte für benachteiligte Gruppen in der Region unterstützt. Stellvertretend nahm Frauke Neugebauer die Spende entgegen.

The aubergine is an extremely versatile crop plant that comes in numerous varieties and in a wide range of colours, shapes and sizes. Now, for the first time, a complete catalogue of all the genes and characteristics of the aubergine has been compiled. This new database paves the way for more robust, climate-adapted and high-quality varieties that will secure long-term crop yields and preserve diversity in agriculture. In addition to scientists from Jülich, teams from six other countries were involved in the study. Their findings have now been published in Nature Communications.

3,400 varieties examined

Based on 3,400 eggplant varieties, the researchers reconstructed the domestication of the plant from India and Southeast Asia along Arab and Chinese trade routes to Europe and East Asia. They found that early varieties often still have light-coloured fruits and spiny leaves, while these characteristics have largely been lost in the course of breeding in other regions. The decoding of the pan-genome and pan-phenotype, which together represent the entire genetic diversity of a species as well as its external and internal characteristics, shows which traits are stably inherited and which are strongly influenced by environmental factors. This enables more targeted and rapid breeding of new, more resistant varieties with improved ingredients.

Key findings

For a detailed analysis of genes and traits, the team then focused on 368 representative aubergine varieties, including their wild ancestors. Their genomes were fully sequenced, and the researchers recorded 218 traits, including characteristics that are central to cultivation, such as resistance to diseases, pests and drought, as well as the composition of the fruit's constituents. The studies were conducted at three different locations in Spain, Italy and Turkey. The genome data and numerous varieties studied will be made available to international researchers.

In total, the team identified more than 3,000 correlations between genes and phenotypic traits. These are particularly pronounced in thorn formation, which makes harvesting difficult, in resistance to the yield-reducing fungus Fusarium, and in the content of antioxidant substances (isochlorogenic acids), which also influence the browning of the fruit flesh. Further analyses of 215 traits will follow in a separate report.

Die Aubergine ist eine äußerst vielfältige Kulturpflanze, die in zahlreichen Sorten sowie in unterschiedlichsten Farben, Formen und Größen vorkommt. Nun wurde zum ersten Mal ein vollständiger Katalog aller Gene und Eigenschaften der Aubergine erstellt. Diese neue Datengrundlage ebnet den Weg für robustere, klimaangepasste und qualitativ hochwertige Sorten, die langfristig Ernteerträge sichern und die Vielfalt in der Landwirtschaft erhalten. An der Studie waren neben Jülicher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Teams aus sechs weiteren Ländern beteiligt. Ihre Ergebnisse wurden jetzt in Nature Communications veröffentlicht.

3.400 Sorten untersucht

Ausgehend von 3.400 Auberginensorten rekonstruierten die Forschenden die Domestizierung der Pflanze von Indien und Südostasien entlang arabischer und chinesischer Handelswege bis nach Europa und Ostasien. Dabei zeigte sich, dass frühe Sorten häufig noch helle Früchte und stachelige Blätter aufweisen, während diese Merkmale im Zuge der Züchtung in anderen Regionen weitgehend verloren gingen. Die Entschlüsselung des Pan-Genoms und des Pan-Phänotyps, die gemeinsam die gesamte genetische Vielfalt einer Art sowie deren äußere und innere Merkmale abbilden, zeigt, welche Eigenschaften stabil vererbt sind und welche stark von Umweltfaktoren beeinflusst werden. Damit wird eine gezieltere und schnellere Züchtung neuer, widerstandsfähigerer Sorten mit verbesserten Inhaltsstoffen ermöglicht.

Zentrale Befunde

Für eine detaillierte Analyse von Genen und Merkmalen richtete das Team den Fokus anschließend auf 368 repräsentative Auberginensorten, einschließlich ihrer wilden Vorfahren. Deren Genome wurden vollständig sequenziert, zudem erfassten die Forschenden 218 Merkmale, darunter für den Anbau zentrale Eigenschaften wie die Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten, Schädlingen und Trockenheit, sowie die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe in den Früchten. Die Untersuchungen wurden an drei unterschiedlichen Standorten in Spanien, Italien und der Türkei durchgeführt. Die Genomdaten und zahlreiche untersuchte Sorten werden der internationalen Forschung zur Verfügung gestellt.

Insgesamt ermittelte das Team mehr als 3.000 Zusammenhänge zwischen Genen und phänotypischen Merkmalen. Besonders ausgeprägt sind sie bei der Stachelbildung, die die Ernte erschwert, bei der Resistenz gegen den ertragsmindernden Pilz Fusarium sowie beim Gehalt an antioxidativen Inhaltsstoffen (Isochlorogensäuren), die auch die Bräunung des Fruchtfleisches beeinflussen. Weitere Analysen zu 215 Merkmalen folgen in einem separaten Bericht.

Phytomanagement refers to the targeted use of plants to remediate contaminated soil and utilise the resulting biomass. This process can make a significant contribution to the circular economy: contaminated areas are reclaimed, while at the same time renewable raw materials are produced that can be returned to circular material and production cycles. This is precisely where the CBE JU-funded pHYBi project (Phytomanagement for sustainable bio-based raw materials for the textile industry) comes in. Innovative phytomanagement strategies using industrial plants are being tested and scientifically monitored at several pilot sites in Europe. The biomass produced is then examined to determine whether it is suitable for high-quality textile applications. In addition, virtual tools simulate the entire process, facilitate transferability to other regions and connect biomass producers with biorefineries.

Locations across Europe

In the first year of the project, the research team analysed various European sites where soils are contaminated with pyrite ash, sewage, oil spills, hydrocarbons or salinisation. Samples taken were examined for physical, chemical and microbiological parameters of soil health, as well as for raw material quality and possible pollutant pathways. The pHYBi team tested phytomanagement strategies with plants such as Miscanthus × giganteus and Cannabis sativa. Their potential for phytoremediation is currently being evaluated in trials. In parallel, microbial consortia and mycorrhizae are being investigated to increase biomass production and remediation efficiency. In addition, remote sensing techniques such as drone flights were used to monitor soil contamination and plant health over large areas.

What happens next

The pHYBi partners are continuously working on optimising plant management strategies and analysing the harvested biomass in terms of its usability in order to identify potential sales markets in the textile sector. At the same time, a virtual replication tool is being developed that brings together plant management, biomass utilisation and possible end uses, thus providing guidelines and recommendations for other regions. The involvement of relevant stakeholders and cooperation with related initiatives is also becoming increasingly important.

Phytomanagement bezeichnet den gezielten Einsatz von Pflanzen, um kontaminierte Böden zu sanieren und die dabei entstehende Biomasse nutzbar zu machen. Dieses Verfahren kann wesentlich zur Kreislaufwirtschaft beitragen: Belastete Flächen werden wieder erschlossen, während gleichzeitig nachwachsende Rohstoffe entstehen, die sich in zirkuläre Material- und Produktionskreisläufe zurückführen lassen. Genau hier setzt das vom CBE JU geförderte Projekt pHYBi (Phytomanagement für nachhaltige biobasierte Rohstoffe für die Textilindustrie) an. An mehreren Pilotstandorten in Europa werden innovative Phytomanagementstrategien mit Industriepflanzen erprobt und wissenschaftlich begleitet. Die erzeugte Biomasse wird daraufhin untersucht, ob sie sich für hochwertige textile Anwendungen eignet. Ergänzend simulieren virtuelle Tools den gesamten Prozess, erleichtern die Übertragbarkeit auf andere Regionen und vernetzen Biomasseproduzenten mit Bioraffinerien.

Standorte in ganz Europa

Im ersten Projektjahr analysierte das Forschungsteam verschiedene europäische Standorte, an denen Böden durch Pyritasche, Abwasser, Ölverschmutzungen, Kohlenwasserstoffe oder Versalzung belastet sind. Entnommene Proben wurden auf physikalische, chemische und mikrobiologische Parameter der Bodengesundheit sowie auf Rohstoffqualität und mögliche Schadstoffpfade untersucht. Das pHYBi-Team erprobte Phytomanagementstrategien mit Pflanzen wie Miscanthus × giganteus und Cannabis sativa. Ihr Potenzial zur Phytosanierung wird derzeit in Versuchen bewertet. Parallel dazu werden mikrobielle Konsortien und Mykorrhiza untersucht, um Biomasseproduktion und Sanierungseffizienz zu steigern. Ergänzend kamen Fernerkundungstechniken wie Drohnenflüge zum Einsatz, um Bodenbelastungen und Pflanzengesundheit großflächig zu überwachen.

Wie es weitergeht

Die pHYBi-Partner arbeiten kontinuierlich an der Optimierung der Pflanzenmanagementstrategien und analysieren die geerntete Biomasse hinsichtlich ihrer Verwertbarkeit, um potenzielle Absatzmärkte im Textilbereich zu identifizieren. Parallel dazu entsteht ein virtuelles Replikations-Tool, das Pflanzenmanagement, Biomasseverwertung und mögliche Endanwendungen zusammenführt und damit Leitlinien und Empfehlungen für andere Regionen bereitstellt. Auch die Einbindung relevanter Stakeholder sowie die Zusammenarbeit mit verwandten Initiativen gewinnt zunehmend an Bedeutung.

A carbon-neutral bioeconomy requires processes that efficiently bind carbon dioxide and convert it into usable products. Formic acid – or rather its salt, formate – is considered promising in this regard, as it can be produced from CO₂ using renewable energy. It is also easy to transport, non-toxic and versatile. Research in this area focuses, among other things, on microorganisms that are supplied with formic acid obtained from CO₂ and use it to produce basic chemicals or fuels. A research team at the Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology has now developed an enzyme that efficiently converts formate into formaldehyde.

Missing component found

The research group led by Maren Nattermann has made a decisive breakthrough with the development of a tailor-made formate reductase enzyme. The enzyme, known as FAR, was optimised from a carboxylic acid reductase from the bacterium Mycobacteroides abscessus through targeted mutagenesis and high-throughput screening for small molecules such as formate. ‘With FAR, we now have a single, robust enzyme that reliably reduces formate to formaldehyde – exactly where many biotechnological pathways begin,’ explains Nattermann. ‘This provides us with a missing component for future bioconversions based directly on CO₂-derived raw materials.’

Industrial processes and molecules

‘The most important thing is that our enzyme itself tolerates high formate concentrations – because under these conditions, previous systems failed almost completely,’ says Philipp Wichmann, first author of the study. It is precisely this stability that makes FAR attractive for industrial processes in which formate is produced electrochemically in very high concentrations.

With the FAR enzyme, CO₂-based formate can be converted into basic chemicals, bioplastics or fuels in living cells as well as in cell-free or electrobiochemical systems. The researchers are already planning to combine FAR with other synthetic metabolic pathways, for example to produce energy-rich molecules.

Für eine kohlenstoffneutrale Bioökonomie werden Verfahren benötigt, die Kohlendioxid effizient binden und in nutzbare Produkte überführen. Ameisensäure - beziehungsweise ihr Salz Formiat - gilt dabei als vielversprechend, da sie sich mithilfe erneuerbarer Energie aus CO₂ herstellen lässt. Zudem ist sie gut transportierbar, ungiftig und vielseitig einsetzbar. Entsprechende Forschungsansätze befassen sich unter anderem mit Mikroorganismen, die mit aus CO₂ gewonnener Ameisensäure versorgt werden und daraus Grundchemikalien oder Treibstoffe herstellen. Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie hat nun ein Enzym entwickelt, das Formiat effizient zu Formaldehyd umsetzt.

Fehlenden Baustein gefunden

Der Forschungsgruppe unter der Leitung von Maren Nattermann gelang ein entscheidender Fortschritt mit der Entwicklung eines maßgeschneiderten Formiat-Reduktase-Enzyms. Das als FAR bezeichnete Enzym wurde aus einer Carboxylsäure-Reduktase des Bakteriums Mycobacteroides abscessus durch gezielte Mutagenese und Hochdurchsatz-Screening für kleine Moleküle wie Formiat optimiert. „Mit FAR haben wir erstmals ein einzelnes, robustes Enzym, das Formiat zuverlässig zu Formaldehyd reduziert – genau dort, wo viele biotechnologische Wege beginnen“, erläutert Nattermann. „Damit schaffen wir einen fehlenden Baustein für künftige Biokonversionen, die direkt auf CO₂-basierten Rohstoffen beruhen.“

Industrielle Prozesse und Moleküle

„Das Wichtigste ist, dass unser Enzym selbst hohe Formiatkonzentrationen toleriert – denn unter diesen Bedingungen versagten frühere Systeme nahezu vollständig“, sagt Philipp Wichmann, Erstautor der Studie. Gerade diese Stabilität macht FAR für industrielle Prozesse attraktiv, in denen Formiat elektrochemisch in sehr hohen Konzentrationen erzeugt wird.

Mit dem Enzym FAR lässt sich sowohl in lebenden Zellen als auch in zellfreien oder elektrobiochemischen Systemen CO₂-basiertes Formiat zu Grundchemikalien, Biokunststoffen oder Treibstoffen umsetzen. Die Forschenden planen bereits, FAR mit weiteren synthetischen Stoffwechselwegen zu kombinieren, beispielsweise zur Produktion energiereicher Moleküle.

Die Europäische Union hat sich das Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu werden. Um dieses Ziel zu erreichen, genügt es nicht, die CO₂-Emissionen deutlich zu reduzieren. Zusätzlich müssen bereits freigesetzte Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt werden. Eine mögliche Maßnahme hierfür ist die sogenannte beschleunigte Silikatverwitterung. Für diesen Ansatz liegen bislang noch keine belastbaren Daten zu seiner Wirksamkeit, zu möglichen Umweltauswirkungen sowie zu gesellschaftlichen Rahmenbedingungen vor. Diese Forschungslücke adressiert das Projekt RESET („Developing Roadmaps to Scalable Carbon Dioxide Removal by Enhanced Silicate Weathering“) am GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, in dem Geowissenschaftler gemeinsam mit Kollegen des RIFS Forschungsinstituts für Nachhaltigkeit am GFZ arbeiten.

Es wird im Rahmen der CDRterra-II-Initiative – einem Forschungsprogramm zu landbasierten Methoden der CO₂-Entnahme – vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) über drei Jahre mit 1,4 Mio. Euro gefördert.

Beschleunigte Silikatverwitterung

Die Grundidee der beschleunigten Silikatverwitterung (englisch: Enhanced Silicate Weathering, ESW) beruht auf natürlichen Prozessen, die seit Milliarden von Jahren auf der Erde stattfinden: Fein gemahlenes Gestein wird auf landwirtschaftliche Flächen ausgebracht. Dort reagiert es mit CO₂, wird über den natürlichen Wasserkreislauf weitertransportiert und gelangt schließlich ins Meer, wo der Kohlenstoff langfristig gespeichert wird, unter anderem in Form von Kalkstein. Dieser Prozess besitzt das Potenzial, große Mengen CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen und dieses über Jahrtausende im Ozean zu speichern. Im Vergleich zu rein technologischen Verfahren gilt ESW als vergleichsweise kostengünstig. Zudem ist das benötigte Gesteinsmehl bereits verfügbar, da es unter anderem als Nebenprodukt beim Abbau von Basalt für die Baubranche anfällt.

Natur- und sozialwissenschaftliche Forschung verknüpft

Modelle deuten darauf hin, dass die beschleunigte Silikatverwitterung theoretisch ausreichen könnte, um die Ziele des deutschen Klimaschutzgesetzes zu übertreffen, wenn sie flächendeckend auf landwirtschaftlichen Böden eingesetzt würde. Allerdings fehlen bislang belastbare empirische Daten zu tatsächlicher CO₂-Bindung, Langzeitwirkungen auf Bodenökosysteme, Monitoring-Methoden sowie zu den praktischen und gesellschaftlichen Voraussetzungen für eine großskalige Umsetzung. Deshalb werden in RESET die geowissenschaftlichen Erkenntnisse mit einer sozialwissenschaftlichen Analyse verknüpft: „Mit diesem Projekt nutzen wir die neu entstanden Synergien zwischen dem GFZ und dem RIFS Forschungsinstitut für Nachhaltigkeit, indem wir naturwissenschaftliche und sozialwissenschaftliche Forschungsansätze für ein gesellschaftliche relevantes Thema kombinieren“, erläutert Projektleiter Patrick Frings.

Papier ist aus dem Alltag kaum wegzudenken – vor allem für Verpackungen, die meist nur kurz genutzt werden. In Deutschland stammt ein Großteil der Papierprodukte aus Importen, viele davon aus Primärfasern, also frischem Holz. Nach Angaben der Tropenwaldstiftung Oro Verde wird weltweit fast jeder fünfte gefällte Baum für die Papierherstellung genutzt, der WWF geht sogar von jedem zweiten Baum aus.

Statt Holz Laub wiederverwerten

Ein Unternehmen aus der Ukraine will die Papierproduktion umweltschonender machen und hat ein Verfahren entwickelt, in dem Laub als Rohstoff genutzt wird: Die Blätter werden zunächst über ein Förderband in eine gelochte Trommel transportiert, wo Steine und andere Fremdstoffe aussortiert werden. Anschließend erfolgt die Reinigung mit Wasser, bevor das Material getrocknet, zerkleinert und schließlich zu Pellets weiterverarbeitet wird. In der Papierproduktion können diese Pellets bis zu 40 % des Rohstoffanteils ausmachen und werden dabei mit 60 % Altpapier kombiniert.

Marktreife

Im Dezember 2024 wurde nahe Paris eine Pilotanlage in Betrieb genommen - ein weiteres Projekt ist in Norddeutschland geplant.

Agroforst ist ein landwirtschaftliches Nutzungssystem, bei dem Bäume oder Sträucher gezielt mit Ackerbau oder Tierhaltung kombiniert werden, um ökologische und wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Um unter realen Bedingungen zu testen, welche trockenheitstoleranten Baumarten sich für den Einsatz in solchen Systemen eignen, wurden im Projekt „Klimarobuste Agrargehölze für dürregefährdete Regionen“ der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) vom 7. bis 17. Dezember 2025 600 Bäume in drei landwirtschaftlichen Praxisbetrieben gepflanzt: auf dem Sonnengut Gerster in Dietrichsroda, bei Warnke Agrar in Cobbel und auf dem Biohof Kepos in Heinrichsfelde.

Das Projekt wird durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert. Die Pflanzflächen entsprechen zudem den Vorgaben der Öko-Regelung 3, sodass über die Gemeinsame Agrarpolitik (GAP) eine zusätzliche Förderung von 600 Euro pro Hektar Gehölzstreifen beantragt werden kann.

Walnuss, Esskastanie und Maulbeere

Gepflanzt wurden trockenheitstolerante Baumarten mit Potenzial sowohl für den Fruchtertrag als auch für die Wertholzproduktion - darunter Walnuss, Esskastanie und Maulbeere. Die Pflanzung erfolgte als Einzelbaumpflanzung mithilfe eines Erdlochbohrers, mit Abständen von sechs bis zwölf Metern und Ackerstreifenbreiten von 27 bis 50 Metern, sodass sich das System gut in bestehende Fruchtfolgen integrieren lässt. In den kommenden drei Jahren werden die Bestände unter Praxisbedingungen unter anderem hinsichtlich Wachstum, Überlebensrate und Anwuchserfolg untersucht.

Erkenntnisse für trockene Regionen

Die Projektbeteiligten wollen herausfinden, ob sich durch eine gezielte Auswahl geeigneter Gehölzsorten der Anwuchserfolg auch unter Trockenstress erhöhen lässt und ob Agroforstsysteme damit eine praktikable Lösung für dürreanfällige Gebiete in Deutschland darstellen. Ergänzend werden unterschiedliche Anzuchtverfahren aus Baumschulen – wurzelnackte Pflanzen, Containerware und AirPot-Ware – miteinander verglichen. Ziel ist es, praxisorientierte Empfehlungen für Landwirtinnen und Landwirte zur Umsetzung von Agroforst in trockenen Regionen zu entwickeln, da frühere Versuche häufig an hohen Ausfällen oder mangelnder Standortanpassung scheiterten.

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Personenbezogene Daten sind dabei diejenigen Informationen, die eine Identifizierung einer natürlichen Person möglich machen. Dazu gehören insbesondere Name, Geburtsdatum, Adresse, Telefonnummer, E-Mail-Adresse aber auch Ihre IP-Adresse.

Verantwortliche Stelle und Datenschutzbeauftragte

Verantwortlich für die Verarbeitung von personenbezogenen Daten ist:

BIOCOM Interrelations GmbH
Jacobsenweg 61
13509 Berlin

Bei konkreten Fragen zum Schutz Ihrer Daten wenden Sie sich bitte an unsere Datenschutzbeauftragte:

Telefon: +49 30 264921-0
datenschutz[at]biocom.de

Ihre Rechte als betroffene Person

Ihre Rechte als betroffene Person sind in den Art. 15 - 22 EU-DS-GVO normiert.
Diese umfassen:

Das Recht auf Auskunft (Art. 15 EU-DS-GVO),
Das Recht auf Berichtigung (Art. 16 EU-DS-GVO),
Das Recht auf Löschung (Art. 17 EU-DS-GVO),
Das Recht Einschränkung der Verarbeitung (Art. 18 EU-DS-GVO),
Das Recht auf Datenübertragbarkeit (Art. 20 EU-DSGVO),
Das Widerspruchsrecht gegen die Datenverarbeitung (Art. 21 EU-DS-GVO),
Recht auf Beschwerde bei der zuständigen Aufsichtsbehörde.

Recht auf Auskunft, Berichtigung, Löschung, Einschränkung

Sie haben jederzeit im Rahmen der geltenden gesetzlichen Bestimmungen das Recht auf unentgeltliche Auskunft über Ihre gespeicherten personenbezogenen Daten, Herkunft der Daten, deren Empfänger und den Zweck der Datenverarbeitung und ggf. ein Recht auf Berichtigung, Sperrung oder Löschung dieser Daten. Diesbezüglich und auch zu weiteren Fragen zum Thema personenbezogene Daten können Sie sich jederzeit an uns wenden.

Datenübertragbarkeit

Sie haben das Recht, Daten, die wir auf Grundlage Ihrer Einwilligung oder in Erfüllung eines Vertrags automatisiert verarbeiten, an sich oder an Dritte aushändigen zu lassen. Die Bereitstellung erfolgt in einem maschinenlesbaren Format. Sofern Sie die direkte Übertragung der Daten an einen anderen Verantwortlichen verlangen, erfolgt dies nur, soweit es technisch machbar ist.

Widerspruchsrechte

Nur mit Ihrer ausdrücklichen Einwilligung sind einige Vorgänge der Datenverarbeitung möglich. Ein Widerruf Ihrer bereits erteilten Einwilligung ist jederzeit möglich. Für den Widerruf genügt eine formlose Mitteilung per E-Mail. Die Rechtmäßigkeit der bis zum Widerruf erfolgten Datenverarbeitung bleibt vom Widerruf unberührt.

Recht auf Beschwerde bei der zuständigen Aufsichtsbehörde

Im Falle eines datenschutzrechtlichen Verstoßes steht Ihnen ein Beschwerderecht bei der zuständigen Aufsichtsbehörde zu. Zuständige Aufsichtsbehörde bezüglich datenschutzrechtlicher Fragen ist der Berliner Beauftragte für Datenschutz und Informationsfreiheit: www.datenschutz-berlin.de

Weitergabe an Dritte

Wir geben Ihre Daten nur im Rahmen der gesetzlichen Bestimmungen oder bei entsprechender Einwilligung an Dritte weiter. Ansonsten erfolgt eine Weitergabe an Dritte nur dann, wenn wir aufgrund zwingender Rechtsvorschriften dazu verpflichtet sind (Weitergabe an externe Stellen wie z. B. Aufsichtsbehörden oder Strafverfolgungsbehörden).

Innerhalb unseres Unternehmens stellen wir sicher, dass nur diejenigen Personen Ihre Daten erhalten, die diese zur Erfüllung der vertraglichen und gesetzlichen Pflichten benötigen.

Speicherdauer der Daten

Wir speichern Ihre Daten solange diese für den jeweiligen Verarbeitungszweck benötigt werden. Bitte beachten Sie, dass zahlreiche Aufbewahrungsfristen bedingen, dass Daten weiterhin gespeichert werden (müssen). Dies betrifft insbesondere handelsrechtliche oder steuerrechtliche Aufbewahrungspflichten (z.B. Handelsgesetzbuch, Abgabenordnung, etc.). Sofern keine weitergehenden Aufbewahrungspflichten bestehen, werden die Daten nach Zweckerreichung gelöscht.

Datenübertragung

Aus Sicherheitsgründen und zum Schutz der Übertragung vertraulicher Inhalte, die Sie an uns als Seitenbetreiber senden, nutzt unsere Website eine SSL-bzw. TLS-Verschlüsselung. Damit können Daten, die Sie über diese Website übermitteln, von Dritten nicht gelesen werden. Sie erkennen eine verschlüsselte Verbindung an der „https://“ Adresszeile Ihres Browsers und am Schloss-Symbol in der Browserzeile.

Um bei uns gespeicherte Daten bestmöglich gegen zufällige oder vorsätzliche Manipulationen, Verlust, Zerstörung oder den Zugriff unberechtigter Personen zu schützen, setzen wir entsprechende technische und organisatorische Sicherheitsmaßnahmen ein.

Drittlandübermittlung

Eine Datenübermittlung in Drittstaaten (außerhalb der Europäischen Union bzw. des Europäischen Wirtschaftsraums) findet nur statt, soweit dies zur Durchführung des Schuldverhältnisses erforderlich, gesetzlich vorgeschrieben ist oder Sie uns dazu Ihre Einwilligung erteilt haben.

Kategorien, Quellen und Herkunft der Daten

In Server-Log-Dateien erhebt und speichert der Provider der Webseite automatisch Informationen, die Ihr Browser an uns übermittelt. Dies sind:

Besuchte Seite auf unserer Domain
Datum und Uhrzeit der Serveranfrage
Browsertyp und Browserversion
Verwendetes Betriebssystem
Referrer URL
Hostname des zugreifenden Rechners
IP-Adresse (anonymisiert)

Es findet keine Zusammenführung dieser Daten mit anderen Datenquellen statt. Grundlage der Datenverarbeitung bildet Art. 6 Abs. 1 lit. b DSGVO, der die Verarbeitung von Daten zur Erfüllung eines Vertrags oder vorvertraglicher Maßnahmen gestattet. 

Newsletter und Kontaktformular

Wenn Sie sich für unseren Newsletter anmelden, wird Ihre E-Mail-Adresse auf unserem Server, der in Deutschland steht und auch auf dem Server des mit der Betreuung und Weiterentwicklung der Webseite beauftragten Dienstleisters „init AG“ gespeichert. Ihre Daten werden ausschließlich zum Versand des Newsletters verwendet. Wir geben diese Daten weder an Dritte weiter, noch verwenden wir sie für andere Zwecke. Unser Registrierungssystem, das eine Bestätigungsnachricht versendet, die einen Weblink enthält, um die Registrierung abzuschließen (Double-Opt-In), stellt sicher, dass Sie den Newsletter ausdrücklich angefordert haben.

Weiterhin ermöglichen wir Interessenten auf unserer Seite die Kontaktaufnahme mittels eines Online-Formulars. Hierbei werden zur Beantwortung verwendete, personenbezogene Daten (Name, E-Mail-Adresse) erhoben. Eine Weitergabe dieser Daten an Dritte oder eine Verwendung über die Bearbeitung der Anfrage hinaus erfolgt nicht.

Cookies

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