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The days when conventional cow's milk was the top seller in the refrigerated section are long gone. With oat, soy and almond milk, the protein-rich beverage is getting competition from plant-based products. Plant-based alternatives are also already available for other dairy products such as yogurt. The market is thereby serving a trend that experts believe will continue in the coming years. With an investment worth millions of euros, systems service provider BayWa AG now wants to meet the growing demand in Europe for plant-based, sustainably produced milk substitute products.

Via its investment arm, BayWa Venture GmbH, the company has invested a total of 3.5 million US dollars in the Israeli company YoFix Probiotics. The start-up produces milk substitutes such as yogurt and porridge, using oats, lentils, sunflower seeds, sesame seeds and coconuts as basic ingredients.

Advancing protein-rich plant-based foods

"YoFix has developed a closed-loop process that is so far unique in the market to produce healthy and tasty dairy alternatives without additives and without waste. Investing in solutions that advance the development of protein-rich plant-based foods is a strategic milestone - both for us as BayWa and for the food chain as a whole," says Josef Lutz, CEO of BayWa AG.

The Israeli start-up YoFix plans to cover the entire range of dairy products with dairy-free alternatives in the future. So far, two products in different flavors are on offer: the dairy- and soy-free oatmeal "Yo'Ridge" and "Only," a yogurt alternative in drinkable and spoonable form. The range is to be expanded to include cream cheese varieties, beverages, desserts and ice cream.

Opening up new sales channels and serving consumer needs

For BayWa, the investment is not just a further commitment to alternative protein sources. "Our goal is also to strengthen our role in the area of trading products and to expand business relationships in the direction of the processing industry," explains BayWa Board Member Marcus Pöllinger. At the same time, he says, the aim is to open up new promising sales channels for farmers and meet consumer demands - especially those of the younger generations.

Die Corona-Pandemie-Wellen haben das Wissenschaftsjahr Bioökonomie geprägt: nicht nur, weil aus ursprünglich einem Jahr ein doppeltes wurde, sondern weil sich ein Großteil der Wissenschaftskommunikation in digitalen Räumen abspielte. Auch das von Andrea Thilo moderierte Abschlussevent am 29. November war bis auf einige Mitwirkende auf dem Podium digital – gesendet wurde aus einem Studio aus dem Berliner Museum für Naturkunde – das zugleich noch bis 5. Dezember Schauplatz der Ausstellung „NaturFutur – Bioökonomie erleben“ ist.

Große Bandbreite an Formaten

Bundesforschungsministerin Anja Karliczek hatte es sich in ihrer wohl letzten Amtswoche nicht nehmen lassen, im Naturkundemuseum in der Ausstellung und bei dem Event vorbeizuschauen. „Bioökonomie macht deutlich, wie wir Ökonomie und Ökologie miteinander verbinden können, um eine echte Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit zu erreichen“, sagte sie. Vor allem habe das Wissenschaftsjahr deutlich gemacht, was man mit Wissenschaftskommunikation erreichen kann.

Es folgte ein Video-Rückblick auf die Highlights der vergangenen 23 Monate, angefangen vom Auftakt-Event im Futurium im Januar 2020 und dem großen Messestand auf der Internationalen Grünen Woche, die Diskussionsreihe „Karliczek.Impulse“, diverse Mitmach-Aktionen wie der Kreativ-Wettbewerb „Meine Plastik ist bio!“ oder die Citizen-Science-Aktion Expedition Erdreich sowie das Bioökonomie-Camp und viele andere.

Fazit aus den Förderprojekten

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat im Rahmen des Wissenschaftsjahrs 2020/21 insgesamt 32 Vorhaben der Wissenschaftskommunikation zum Themenbereich Bioökonomie gefördert. Umgesetzt haben sie zahlreiche Akteure aus Wissenschaft und Forschung, Wirtschaft, Medien sowie Kunst und Kultur. In Workshops hatten sich die Geförderten über ihre Erfahrungen ausgetauscht und ein Fazit gezogen.

Michael Wingens von Wissenschaft im Dialog sagte, die Herausforderungen der Pandemie hätten neuen innovativen Digitalformaten den Weg geebnet. „Das schafft einen niederschwelligen Einstieg für Interessierte und potenziell mehr Reichweite, und man bekommt leichter hochkarätige Gesprächspartner“, sagte er. Klick-Zahlen seien nicht alles, um den Impact eines Formats zu messen. Ein Fazit aus den Workshops sei es auch gewesen, dass man für Digitalevents auch unbedingt die Expertise externer Dienstleister in Anspruch nehmen sollte. Hendrik Kamlage von der Modellregion BioökonomieREVIER betonte, wie wichtig die Bürgerbeteiligung sei, damit eine Transformation hin zu einer Bioökonomie gelingen kann. „Der Dialog zum Thema Bioökonomie muss noch responsiver und stärker transdisziplinär werden, weniger top-down“, sagte er.

Dem schloss sich Corinna Brand vom Stadtmarketing Bremerhaven an. „Gesellschaft will partizipieren, Wissenschaft will kommunizieren. Die Herausforderung ist, wie wir eine zielgruppengerechte Ansprache hinbekommen“, sagte sie. Gerade um eine jüngere Zielgruppe anzusprechen, müsse noch stärker auf Social Media gesetzt werden.

Ganzheitlicher Blick gefragt

Auch in der anschließenden Diskussionsrunde ging es darum, wie Wissenschaftskommunikation über Bioökonomie gelingen kann. „Es ist wichtig, das komplexe, große Thema in Teile zu zerlegen und Möglichkeiten zur Teilhabe zu schaffen“, sagte Iris Lewandowski von der Universität Hohenheim. Die Co-Vorsitzende des Bioökonomierats sagte, in der praktischen Lehre an den Universitäten müsse das Thema Entrepreneurship stärker präsent sein. „Die Beratung für Menschen mit innovativen Geschäftsideen muss an den Hochschulen ausgebaut werden“.

Dafür sprach sich auch Start-up-Geschäftsführerin Anne Lamp von traceless aus. Das 2020 gegründete Spin-off der TU Hamburg stellt kreislauffähige Biomaterialien für Verpackungen her und hat kürzlich erfolgreich EU-Mittel eingeworben. „An den Unis geht es zu stark um Fachpublikationen und Papers, das Gründen von Start-ups wird viel zu selten angeregt“, so Lamp. Bei der Kommunikation der eigenen Innovationen setzt traceless unter anderem auf eine starke Social-Media-Präsenz. „Wir heben den ganzheitlichen Nutzen unseres Biomaterials hervor und betrachten dabei den gesamten Lebenszyklus des Produkts.“ Das Kreislaufkonzept cradle-to-cradle werde klar kommuniziert, sagte Lamp.

Der Generaldirektor des Berliner Museums für Naturkunde, Johannes Vogel, betonte die Rolle der Wissenschaft für ein nachhaltiges und zukunftsfähiges Wirtschaften. „Wissenschaft muss teilhaben an wirtschaftlichen Wertschöpfungsprozessen und am öffentlichen Dialog“, sagte er. Hier habe die Wissenschaft eine Bringschuld, jeder müsse bei sich selbst anfangen.

Bioökonomierat als Beratungsgremium der Bundesregierung

Iris Lewandowski ging auf die Rolle des Bioökonomierates ein, der die Bundesregierung bei der Umsetzung der Nationalen Bioökonomiestrategie berät. „Wir haben ja schon sehr viel Bioökonomie hierzulande. Der Rat nimmt besonders in den Fokus, wie wir mit Bioökonomie die UN-Nachhaltigkeitsziele, die SDGs, erreichen können.“ Bundesforschungsministerin Karliczek unterstrich, wie wichtig der inhaltliche Input des Bioökonomierats sei, um förderwürdige Themenfelder zu identifizieren. „Das war in den vergangenen Jahren eine gedeihliche Zusammenarbeit“, sagte sie.

Nach Ansicht von Johannes Vogel ist das Thema Normensetzung noch nicht ausgeschöpft. „Warum nicht Plastik in Europa komplett verbieten und Erdölpreise massiv anheben?“, fragte er in die Runde. Hier würden immer noch falsche Anreize gesetzt. Aus Sicht von Anne Lamp sind die Märkte hier durchaus bereits in Bewegung. „Alle wollen weg von Kunststoffen, die neuen Regularien drücken und die Industrie ändert ihre Nachfrage“, so Lamp. Karliczek erwiderte, sie sei kein Freund von Verboten durch die Politik. Doch über höhere CO₂-Preise steige der Innovationsdruck. „Die Transformation geht über die Wirtschaft. Aber neue Geschäftsmodelle haben eben auch eine längere Anlaufzeit“.

Anne Lamp plädierte für mehr Förderprogramme für die Skalierung von Prozessen in den Industriemaßstab. „Wir brauchen vernetzte Plattformen für eine konkrete Zusammenarbeit von Akteuren aus Wirtschaft und Wissenschaft“, so Lamp. Wichtig seien auch politische Roadmaps, die innovativen Akteuren Planungssicherheit geben können.

In der Runde war man sich einig, dass sich das komplexe Thema Bioökonomie besonders über anschauliche Beispiele vermitteln lässt. Iris Lewandowski sagte, die Aktivitäten im Wissenschaftsjahr empfinde sie nur als Anfang der Wissenschaftskommunikation. „Wir dürfen damit jetzt nicht aufhören und müssen den Dialog zur Bioökonomie aufrecht erhalten.“ Anne Lamp machte sich für ein systemisches Denken stark. „Wir müssen das Gesamtkonzept von Bioökonomie-Innovationen im Blick haben. Dafür brauchen wir klare Positionen der Politik, Wissenschaft und Wirtschaft müssen es gemeinsam umsetzen.“

Rückblick und Ausblick auf das Wissenschaftsjahr 2022

Karliczek betonte zum Ende der Diskussion, wie sehr ihr das Thema Wissenschaftskommunikation in ihrer Amtszeit am Herzen gelegen habe. Auch bei der Übergabe an ihre Nachfolgerin werde sie sich noch einmal dafür einsetzen. Bei dem Digitalevent gab es zudem noch einmal einen Rückblick auf die Projekte des Hochschulwettbewerbs. Dieser Beitrag auf wissenschaftsjahr.de fasst die Prämierung zusammen.

Den offiziellen Abschluss des Wissenschaftsjahres Bioökonomie markierte die Staffelübergabe an die Organisatoren des nächsten Wissenschaftsjahres 2022 „Nachgefragt!“, repräsentiert durch den Präsidenten der FU Berlin, den Mathematiker Günther Ziegler. Diesmal steht kein Thema im Fokus, sondern alle Fragen der Bürgerinnen und Bürger. Vom 14. Januar bis zum 15. April haben zunächst alle Interessierten die Möglichkeit, im Rahmen des sogenannten IdeenLaufs Fragen für die Wissenschaft zu stellen.

Mit Blick auf eine wachsende Bevölkerung und infolge des Klimawandels knapper werdende Ressourcen gewinnen alternative Proteinquellen zunehmend an Bedeutung. Ihre Bandbreite ist groß: Leguminosen, Algen, Pilze und Insekten sowie Proteine, die durch zellbasierte oder fermentative Verfahren gewonnen wurden, sind als Rohstoffquelle für eine gesunde, umweltbewusste und nachhaltige Ernährungsweise geeignet.

Beitrag zur gesunden und nachhaltigen Ernährungsweise

Mit dem neuen Programm zur „Förderung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Erschließung und zum Einsatz alternativer Proteinquellen für die menschliche Ernährung“ will das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) diese alternativen Proteinquellen für die menschliche Ernährung besser verfügbar machen und so einen Beitrag zu einer nachhaltigen und bedarfsgerechten Ernährungsweise leisten.

Regionale Rohstoffe bevorzugt

Gefördert werden Verbundprojekte mit Forschungseinrichtungen und Unternehmen, die nachhaltige und verbraucherorientierte Produkte, Verfahren, Technologien und Konzepte entwickeln. Sie sollen dabei ernährungsphysiologische Wertigkeit, ressourcenschonende Verarbeitung sowie sensorische und technologische Eigenschaften berücksichtigen und zugleich Qualität und Sicherheit der Lebensmittel gewährleisten. Eine besondere Bedeutung erhält hier der Einsatz regional produzierbarer Rohstoffe.

In view of a growing population and dwindling resources as a result of climate change, alternative protein sources are becoming increasingly important. A wide range is available: legumes, algae, fungi and insects, as well as proteins obtained by cell-based or fermentative processes, are suitable as a source of raw materials for a healthy, environmentally conscious and sustainable diet.

Contribution to a healthy and sustainable diet

With the new program for the "Promotion of Research and Development Projects for the Exploitation and Use of Alternative Protein Sources for Human Nutrition", the German Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL) aims to make these alternative protein sources more available for human nutrition and thus contribute to a sustainable and demand-oriented diet.

Regional resources preferred

Funding is provided for collaborative projects with research institutions and companies that develop sustainable and consumer-oriented products, processes, technologies and concepts. They should take into account the nutritional and physiological value, resource-saving processing and sensory and technological properties, while at the same time guaranteeing the quality and safety of the food. The use of regionally producible raw materials is of particular importance here.

Nicht Lebensmittel wie Zuckerrüben oder Mais, sondern landwirtschaftliche Reststoffe sind der Rohstoff, aus dem die Kölner BluCon Biotech GmbH L-Milchsäure, eine Vorstufe des Biokunststoffs Polymilchsäure (PLA), herstellt. Dafür nutzt das Unternehmen Lignocellulose, einen Holzbestandteil, der aus verschiedenen Quellen gewonnen werden kann – in diesem Fall aus Holzabfällen, Bagasse, Baumwollstengeln, aber auch Stroh. Möglich macht das eine neuartige Fermentationstechnologie, die BluCon Biotech entwickelt hat. Bei der industriellen Umsetzung dieses neuen Verfahrens wird das Unternehmen nun vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) mit einer Förderung in Höhe von 931.000 Euro unterstützt.

Mit Bakterien Kunststoffe aus Agrarreststoffen herstellen

Polymilchsäure ist ein sowohl biobasierter als auch biologisch abbaubarer Kunststoff, der eine nachhaltige Alternative zu erdölbasiertem Plastik darstellt. Die Unterstützung des BMWi ermöglicht es BluCon Biotech nun, die im Labormaßstab bereits validierten Versuche zur fermentativen Umwandlung von cellulosehaltigen Rohstoffen in den Pilotmaßstab zu überführen und damit die Industrialisierung dieses nachhaltigen Verfahrens voranzubringen.

„Die innovative Technologie der BluCon Biotech ist das weltweit erste Verfahren, das mithilfe der bakteriellen Fermentation den Rohstoff für den Bio-Kunststoff PLA nicht auf Basis von Nahrungsmitteln, sondern auf der Grundlage von Reststoffen der Landwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion herstellt und damit einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen Kreislaufwirtschaft leistet", so Albrecht Läufer, Geschäftsführer der BlueCon Biotech GmbH. Co-Geschäftsführer Markus Fehr ergänzt: „Die Blucon-Technologie ist damit geeignet, erdölbasiertes Plastik weitestgehend zu ersetzen und damit zukünftig hunderte Millionen Tonnen CO₂-Emissionen zu verhindern und im Wiederverwertungskreislauf zu binden. Wir tragen damit aktiv zu einer nachhaltigen, umwelt- und gesellschaftsfreundlichen zirkulären Bioökonomie bei und helfen gleichzeitig, den Technologiestandort Deutschland zu sichern."

Beitrag zur nachhaltigen Kreislaufwirtschaft

Die Förderung erfolgt im Rahmen des vom BMWi aufgelegten Förderprogramms Industrielle Bioökonomie, in dem innovative Prozesse sowie der Transfer bioökonomischer Produkte und Verfahren in die industrielle Praxis unterstützt werden. „Dieses Bundes-Förderprogramm soll die Ressourceneffizienz im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft steigern sowie zur Einhaltung der Klimaschutz- und Nachhaltigkeitsziele beitragen", so Staatssekretärin Elisabeth Winkelmeier-Becker, die BluCon Biotech als einem der ersten Unternehmen einen Förderbescheid innerhalb dieses Programms übergab. Dass die BluCon-Technologie Reststoffe aus Land- und Fortwirtschaft als Ausgangsstoffe nutze, sei ein wichtiger Beitrag zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft, betonte auch Winkelmeier-Becker.

Bau einer Pilotanlage geplant

Nicht nur Produkte, auch die zugrundeliegende Technologie soll mit der Förderung auf den Markt gebracht werden. „Der nächste Schritt ist nun in der Tat erst einmal die Umsetzung dieses Pilotierungsprojekts, das ist schon eine Herausforderung, vom Labor in den Kubikmetermaßstab in den Fermenter zu kommen und auch alle Prozesse des Downstream-Verfahrens zu optimieren", erläutert Läufer das weitere Vorgehen. „Mit den gewonnenen Daten soll dann das Design einer 'Pilotanlage aus einem Guss' gelingen, das heißt vom Anfang des Prozesses bis zum Produkt, so wie es uns die Kollegen von Clariant in Straubing vorgemacht haben.“ Parallel dazu sucht das Unternehmen Investoren und strategische Partner, um die Pilotanlage zu bauen und gemeinsam Produkte zu entwickeln.

bb/gkä

Seit dem Jahr 2000 gibt es die Ostafrikanische Gemeinschaft (EAC), eine zwischenstaatliche Organisation, die von Kenia, Tansania und Uganda gegründet wurde. Inzwischen haben sich Burundi, Ruanda und der Südsudan der EAC angeschlossen. Damit gehören rund 160 Millionen Menschen zur EAC. Mehr als 30 % des Bruttosozialprodukts dieser Länder wird laut Weltbank direkt im Agrarsektor oder in weiteren Sektoren mit Bezug zur Bioökonomie erwirtschaftet.

Die EAC-Region verfügt über zahlreiche biologische Ressourcen und besitzt eine große, aber wenig erschlossene Artenvielfalt. In Ermangelung von Wissen und Technologie haben die Länder lange Zeit diesen Reichtum an biogenen Rohstoffen nicht in einen Wirtschaftsmotor umwandeln können. Investitionen in Hochschulen und damit in die Ausbildung von Wissenschaftlern und Fachkräften wollen dies ändern. Hinzu kommen internationale Kooperationen, darunter auch einige mit Deutschland. Noch leidet die EAC jedoch daran, dass die Wege von der Forschung in die Praxis lang sind und immer wieder Wagniskapital und Investoren fehlen. Insbesondere im Bereich der Wertschöpfung aus biogenen Ressourcen möchten die Staaten nun aufholen und haben das in einer gemeinsamen Bioökonomie-Strategie festgehalten.

Zum Ausklang des über weite Strecken digitalen Wissenschaftsjahres 2020/21 – Bioökonomie doch noch ein Präsenz-Highlight: Vom 2. November bis 5. Dezember wurde das Experimentierfeld im Museum für Naturkunde Berlin zur Bühne für „NaturFutur – Bioökonomie erleben“. Das Kooperationsprojekt zwischen dem Museum für Naturkunde Berlin und der Informationsplattform bioökonomie.de wartete mit einer interaktiven Ausstellung und einem vielseitigen Begleitprogramm auf.

Neugier auf Bioökonomie geweckt

Da das Wegeleitsystem des Naturkundemuseums direkt an der Ausstellungsfläche vorbeiführte, lockte NaturFutur trotz der Pandemie-Bedingungen zahlreiche Besuchende an. Sie bestaunten die Exponate zu den vier Themenbereichen, hantierten an Tablets, um in die Augmented-Reality-Landschaft einzutauchen oder verweilten in der Info- und Leseecke. „Wir schätzen, dass etwa 6.000 Besuchende auf der Fläche waren“, so Martin Reich von bioökonomie.de, der die Ausstellung zusammen mit Kristin Kambach konzipiert und umgesetzt hat. „Beachtlich war auch die Resonanz bei der Besuchenden-Befragung – es sind knapp 400 ausgefüllte Karten eingegangen.“

„Mit der Vielfalt der Exponate konnten wir nicht nur den Facettenreichtum der Bioökonomie aufzeigen, sondern damit zugleich ganz verschiedene Personengruppen erreichen und ihnen faszinierende, biobasierte Möglichkeiten veranschaulichen“, so Kristin Kambach.

Der globale Markt für pflanzenbasierte Fleischersatzprodukte erlebt gegenwärtig einen enormen Wachstumsschub. Ein Grund ist unter anderem die wachsende Zahl jener, die auf tierische Proteine dem Tierwohl zuliebe verzichten oder die Vorteile pflanzlicher Proteine für Gesundheit und Umwelt schätzen gelernt haben. Auch wenn hierzulande der Fleischkonsum seit Jahren sinkt, ist er mit einem jährlichen Pro-Kopf-Verbrauch von rund 57 Kilogramm immer noch sehr hoch. Mit Hochdruck arbeiten Unternehmen daher auch in Deutschland am sogenanntem Laborfleisch, das sowohl geschmacklich als auch von der Struktur mit dem tierischen Original mithalten kann. Zellbasiertes Fleisch wird mithilfe biotechnologischer Verfahren aus Stammzellen tierischer Muskelzellen gewonnen und in einem Nährmedium kultiviert.

Kommerzialisierung von Laborfleisch

Das Münchener Biotech-Unternehmen Wacker Biosolutions hat nun eine Entwicklungspartnerschaft mit dem auf Laborfleisch spezialisierten israelischen Unternehmen Aleph Farms geschlossen, um die Kommerzialisierung von zellbasierten Fleischalternativen voranzubringen. „Der Markt für kultiviertes Fleisch entwickelt sich rasant und wir wollen dazu beitragen, dass es für jedermann erschwinglich wird", sagte Susanne Leonhartsberger, Leiterin von Wacker Biosolutions, der Life-Sciences-Sparte von Wacker.

Im Fokus der Zusammenarbeit steht „die Entwicklung optimierter Produktionsprozesse für essenzielle Proteine von Wachstumsmedien zur kosteneffizienten Produktion von kultiviertem Fleisch“, wie die Unternehmen in einer gemeinsamen Pressemitteilung verkünden. Wacker wird dabei seine Expertise bei der fermentativen Herstellung von Zellkulturproteinen einbringen. Diese sind für den Einsatz in Lebensmitteln geeignet und weisen die gleiche Zusammensetzung auf wie die in Tieren produzierten Proteine.

Kostenbarrieren für Großproduktion abbauen

Gerade der Einsatz von Medienproteinen, ein natürlicher Bestandteil aller tierischer Zellen, ist für das Wachstum und die Reifung von Zellen zu Muskelzellen essenziell – in der Herstellung gegenwärtig aber sehr teuer und damit ein Hemmschuh für die Kommerzialisierung. Ziel der Partnerschaft ist es, die Kosten für diese Proteine deutlich zu senken und den Qualitätsstandard sowie die Skalierung an die Lebensmittelindustrie anzupassen, um damit die Kostenbarrieren für die großtechnische Produktion zu beseitigen. „Die Kosten zu senken und geeignete Rohstoffe bereitzustellen, ist jetzt mit Blick auf den Ausbau der Produktion unerlässlich, um die Verbreitung von Zellkulturfleisch zu fördern und seine Bedeutung zu steigern", erklärt Mitbegründer und Chief Executive Officer von Aleph Farms, Didier Toubia.

Proteine sollen allen Unternehmen zur Verfügung stehen

Aleph Farms ist eigenen Angaben nach das erste Unternehmen, das Steaks aus nicht gentechnisch veränderten tierischen Zellen züchtet. Um mehr Fleisch aus Zellkultur auf den Markt zu bringen, haben sich Wacker und Aleph Farms zudem für eine offene Lieferkettenlösung entschieden. Danach sollen die neu entwickelten Proteine in Lebensmittelqualität der gesamten Branche zur Verfügung gestellt werden. „In die Entwicklung einer Lieferkettenlösung zu investieren, die der gesamten Branche zur Verfügung steht, ist ein Ergebnis unseres innovativen und integrativen Geschäftsmodells und der Anstoß für unsere Partnerschaft mit Wacker. Die wissenschaftliche Expertise unseres Teams und die große Erfahrung von Wacker ermöglichen es, Proteine in der Menge, Qualität und zu den Kosten zu produzieren, die notwendig sind, um das ehrgeizige Ziel von Aleph zu erreichen, Kostenparität mit konventionellem Fleisch zu erreichen", so Toubia.

Mehr als 6.000 Windeln benötigt ein Kind in seinen ersten Lebensjahren – zusammengenommen rund eine Tonne Müll und damit das dritthäufigste Abfallprodukt, das auf Mülldeponien zu finden ist. Biologisch abbaubare Stoffwindeln stellen da eine nachhaltige Alternative dar.

Schonend zu Haut und Umwelt

Nachhaltige Stoffwindeln, die trotz Wiederverwendbarkeit nicht nur hygienisch, sondern speziell für empfindliche Babyhaut gut verträglich sind: Möglich macht es SeaCell, eine extrem saugfähige und von Natur aus antibakterielle Zellulosefaser, hergestellt aus Braunalgenextrakten und Europäischer Rotbuche und ausgezeichnet als eines der innovativsten Materialien 2019. Für optimale Funktionalität besteht die Stoffwindel aus drei Lagen: die beiden inneren Lagen aus SeaCell machen die Windel weich und saugfähig, die äußerste Schicht wird durch die nachhaltige EcoRepel-Imprägnierung wasserdicht und verhindert das Auslaufen – alle Bestandteile der Windel sind somit komplett biologisch abbaubar. Dank der Textilinnovation ist die Stoffwindel nicht bloß Einwegwindeln voraus, sondern auch seinem herkömmlichen Baumwoll-Pendant, dessen wasserintensive Herstellung vielfach CO2 und Schadstoffe verursacht.

Marktreife

Das aus der Zusammenarbeit der Sumo GmbH, des Deutschen Instituts für Textil- und Faserforschung Denkendorf und dem Schweizer Unternehmen Schoeller Textil entstandene Produkt wird derzeit für die Markteinführung vorbereitet.

A child needs more than 6,000 diapers in the first few years of life - that is about a ton of waste, making diapers the third most common waste product in landfills. Biodegradable cloth diapers are a sustainable alternative.

Gentle on skin and environment

Sustainable cloth diapers that, although reusable, are not only hygienic but also well tolerated, especially for sensitive baby skin: This is possible thanks to SeaCell, an extremely absorbent and naturally antibacterial cellulose fiber, made from brown algae extracts and European copper beech and named one of the most innovative materials of 2019. For optimal functionality, the cloth diaper consists of three layers: the two inner layers made from SeaCell make the diaper soft and absorbent, while the outermost layer is waterproofed by the sustainable EcoRepel impregnation and prevents leakage. All components of the diaper are thus completely biodegradable. With this textile innovation, the cloth diaper is not only ahead of disposable diapers, but also of its conventional cotton counterpart, whose water-intensive production causes CO2 and pollutants in many cases.

Market readiness

The product resulting from the cooperation of Sumo GmbH, the German Institute for Textile and Fiber Research Denkendorf and the Swiss company Schoeller Textil is being prepared for market launch.

Als Sojaboulette oder Linsenburger haben pflanzenbasierte Produkte vielerorts schon einen Platz in Supermärkten gefunden. Noch sind es meist Start-ups, die mit pflanzenbasierten Alternativen zu tierischen Lebensmitteln wie Fleisch oder Käse den Markt erobern. Das soll sich ändern. Am neu eröffneten Technologiezentrum in Quakenbrück bietet ein Team um Volker Heinz Start-ups und Unternehmen der Lebensmittelindustrie eine moderne Infrastruktur für die Entwicklung und Produktion nachhaltiger Lebensmittel aus Ebsen, Linsen und Co. – und das auf Basis neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse.

BIO-LUTIONS und Zelfo Technology verbindet seit langem die Mission, Einwegplastikprodukte durch nachhaltige und biobasierte Rohstoffe zu ersetzen. Dafür wollen beide Unternehmen Naturfasern aus landwirtschaftlichen Reststoffen als Rohstoff nutzbar machen und entsprechende Produkte auf dem Markt etablieren. Das in Hamburg ansässige Cleantech-Start-up hat sich auf die Herstellung nachhaltiger Verpackungen und Einwegprodukte auf Basis von Agrarreststoffen spezialisiert. Zelfo Technology bietet wiederum eine Reihe patentierter Technologien, um zellulosehaltige und lignozellulosehaltige Materialien auf- und verwerten zu können. Die langjährige Zusammenarbeit beider Unternehmen wurde nun durch einen Aktientausch weiter vertieft.

Größere Marktpräsenz für Naturfaserprodukte

„Dieser Zusammenschluss unserer Interessen hat sich schon seit einiger Zeit abgezeichnet, er ist einfach der logische Schritt, der es beiden Unternehmen ermöglichen wird, ihre individuellen und kollektiven Angebote in einem wesentlich höheren Tempo zu entwickeln", verkünden Richard Hurding, Geschäftsführer und technischer Direktor von Zelfo, und Eduardo Gordillo, CEO und Gründer der BIO-LUTIONS International AG, in einer gemeinsamen Presseerklärung. Der Aktientausch stärke die natürliche Allianz und ebne den Weg für eine größere Marktpräsenz, heißt es darin weiter.

Im Rahmen der seit 2014 bestehenden Zusammenarbeit haben BIO-LUTIONS und Zelfo Technology gemeinsam Technologien zur Faserverarbeitung, zum Nass- und Trockenformen von Fasern sowie Maschinenkomponenten entwickelt und damit die Basis für den Einsatz landwirtschaftlicher Faserverbundwerkstoffe geschaffen. Für die Entwicklung eines Verfahrens zur Naturfaserherstellung sind BIO-LUTIONS und Zelfo Technology erst vor Kurzem mit dem Brandenburger Innovationspreis ausgezeichnet worden.

Forschung und Produktentwicklung bündeln

Die Fusion bietet den beiden Agrofaserspezialisten nun die Möglichkeit, ihre Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten besser zu koordinieren und zu rationalisieren und so schneller Innovationen auf den Markt zu bringen. Damit sind sie zudem in der Lage, „Kunden eine umfassendere Lösung“ anzubieten, „da nun mehr Stufen der Rohstoff- und Produktentwicklung gemeinsam angegangen werden können“.

Neben der gemeinsamen Vision und der fachlichen Expertise sind BIO-LUTIONS und Zelfo auch räumlich zusammengerückt. 2020 hat das CleanTech-Start-up von Eduardo Gordillo in Schwedt seine erste Produktionsstätte in Deutschland eröffnet.

Derzeit wird angenommen, dass weltweit zwei von fünf Pflanzenarten vom Aussterben bedroht sind. Doch während dieser Trend auf globaler Ebene klar erkennbar ist, ist ein Rückgang der Artenzahl lokal oft nicht zu beobachten. Welche Prozesse hinter diesem von Biodiversitätsforschenden als „Biodiversitätsparadox“ bezeichneten Phänomen stehen könnten, blieb bislang weitgehend ungeklärt. Ein internationales Wissenschaftsteam hat diese Frage nun anhand der Verschiebung der Artenzusammensetzung erstmals in drei sehr unterschiedlichen Lebensräumen untersucht: in alpinen Gipfelzonen, in der Krautschicht von Wäldern sowie in artenreichen Wiesen und Weiden im Tiefland.

In der Studie wurde die Entwicklung von 1827 Pflanzenarten über Zeitintervalle von bis zu 78 Jahren an 141 Standorten auf Berggipfeln, in Wäldern und im Flachland in Europa analysiert. Festgestellt wurden Verschiebungen von Arten mit kleinerer durch solche mit größerer Reichweite in verschiedenen Lebensräumen. Die Gemeinschaften verschoben sich parallel zu nährstoffintensiveren Arten, wobei Arten aus nährstoffreichen Lebensräumen größere Verbreitungsgebiete hatten.

Wesentliche Treiber dieses Prozesses sind erhöhte Nährstoffmengen in den Böden, etwa infolge von Stickstoffeinträgen vor allem aus der Landwirtschaft, aber auch aus Verbrennungsprozessen in Verkehr und Industrie sowie durch die Erwärmung der Böden durch den Klimawandel.

Noch immer ist der Weg eines Produkts vom Labormaßstab zur industriellen Produktion oft eine Sackgasse, weil Investoren das Risiko scheuen. Das gilt auch für die Biotechnologie. Das bayerische Wirtschaftsministerium will diesen Schritt künftig erleichtern und hat jetzt 40 Mio. Euro für den BioCampus im Hafen Straubing-Sand bereitgestellt. Mit diesem Geld soll dort bis Ende 2024 die Anlage BioCampus MultiPilot errichtet werden. Dahinter verbirgt sich eine Mehrzweck-Demonstrationsanlage für Prozesse der industriellen Biotechnologie.

25 Kubikmeter großer Fermenter

Nach Bauabschluss sollen Firmen und Forschungseinrichtungen aus der ganzen Welt die Anlage mieten können, um dort im Labor bewährte Entwicklungen hochzuskalieren und im vorindustriellen Maßstab zu testen. So können die Prozesse zunächst für diesen Maßstab optimiert und anschließend deren Wirtschaftlichkeit geprüft werden. Außerdem können auf diese Weise Produktmuster produziert werden, beispielsweise Bausteine für biobasierte Kunststoffe, Kraftstoffkomponenten oder Spezialprodukte für Ernährung und Landwirtschaft. Ein Highlight ist dabei der mit 25 Kubikmetern ungewöhnlich große Fermenter. Nutzbar ist zudem eine Vielzahl an Rohstoffen, von Holz bis zu Agrarreststoffen.

Modellregion für biobasierte Wirtschaft

Die Wahl des Standortes begründete Bayern Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger: „Straubing als bayerische Modellregion für die biobasierte Wirtschaft ist dabei der ideale Standort für diese Investition, denn hier werden Agrar- und Forstwirtschaft, Industrie, Wissenschaft und künftig auch Infrastruktur synergetisch verknüpft. Biotechnologien stärken auch unsere heimische Land- und Forstwirtschaft und bieten Chancen, die Wertschöpfung auf eine breitere Basis zu stellen.“ Die Anlage sei ein wichtiger Baustein der Bioökonomie-Strategie des Freistaats, um sich für eine starke biobasierte Wirtschaft aufzustellen.

Starke Nachfrage aus der ganzen Welt

„Es gibt aktuell nur wenige vergleichbare Einrichtungen weltweit, die jedoch alle stark nachgefragt sind“, freut sich Volker Sieber, Rektor des TUM Campus Straubing. Die neue Anlage werde international Beachtung und Nachfrage finden und Bayern und Straubing auf der Biotechnologie-Landkarte deutlich hervorheben. Die Bau- und Planungsleistungen sind bereits ausgeschrieben und sollen Anfang 2022 vergeben werden, sodass der Zweckverband Hafen Straubing-Sand als Zuwendungsempfänger mit einem Betriebsbeginn Ende 2024 rechnet. Zeitgleich entsteht im Rahmen des Masterplans BioCampus im Hafen Straubing-Sand eine Erweiterung des Technologie- und Gründerzentrums. So soll die starke biobasierte Forschung in der Region durch eine geeignete Infrastruktur für Unternehmen ergänzt werden.

Die aktuell veröffentlichte Machbarkeitsstudie der Umwelttechnik BW, der Universität Stuttgart und des Fraunhofer IGB untersucht, welche Anwendungs- und Wertschöpfungspotenziale sich für CO₂-Recycling aus Industrieabgasen in Baden-Württemberg bieten.

Prozessbedingte CO₂-Emissionen, wie sie beispielsweise bei der Zementherstellung, der Abfallverbrennung oder der Erzeugung von Biogas anfallen, zu vermeiden, ist entweder gar nicht oder nur schwer möglich. Damit auch solche Industriezweige klimaneutral werden können, sind andere Lösungen gefragt. Eine Option ist, das entstehende CO₂ abzutrennen, mit biologischen oder hybriden Technologien aufzubereiten und so als erneuerbare Kohlenstoffquellen für zahlreiche industrielle Anwendungen und Produkte zur Verfügung zu stellen. Dieses Verfahren wird unter dem Begriff „Biologisches Carbon-Capture-und-Usage (kurz: CCUBIO) zusammengefasst.

CCUBIO mit biologischen und hybriden Verfahren ist ein wirtschaftliches Zukunftsmodell, das vor allem für Industriezweige mit hohen prozessbedingten Emissionen eine Möglichkeit bietet, CO₂ nicht erst in die Atmosphäre abzugeben, sondern zu recyceln und so langfristig klimaneutral zu werden, so das Fazit der Studie. Wirtschaft und Politik wird empfohlen, die industrielle Anwendung der Technologien schnellstmöglich und gemeinsam anzugehen, da die frühe Installation effizienter klimaneutraler Anlagen in den kommenden Jahren entscheidende Marktvorteile und Technologieführerschaft erbringen könnte.

Ob Folien, Kabel, Autoreifen, Verpackungen oder Kinderspielzeug: Viele Alltagsgegenstände bestehen aus Plastik. Die vielseitige Anwendbarkeit von Kunststoff ermöglichen oft Weichmacher, die das Material nicht nur weicher, sondern auch geschmeidiger, flexibler, elastischer oder belastbarer machen. Doch auch Weichmacher bestehen wie herkömmliche Kunststoffe zum Großteil aus dem wenig klimafreundlichen und endlichen Rohstoff Erdöl. Im Projekt „Bioweichmacher“ haben Partner aus Forschung und Wirtschaft seit 2017 daher an einer nachhaltigen Alternative geforscht. An dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 600.000 Euro geförderten Vorhaben waren das Institut für Technische Biokatalyse der TU Hamburg-Harburg, die Universität Bielefeld und das Chemieunternehmen BASF SE beteiligt.

Mit Zucker aus Abfallströmen Phthalate herstellen

Im Fokus des Projektes standen Phthalate. Sie gehören zu den am häufigsten verwendeten Weichmachern. „Weltweit werden jährlich über neun Millionen Tonnen Weichmacher produziert, wobei Phthalate mehr als die Hälfte des Herstellvolumens ausmachen“, erklärt Projektleiter Harald Gröger. Ein aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellter Weichmacher hätte nicht nur ein großes wirtschaftliches Potenzial, sondern würde erhebliche Mengen des Klimagases CO₂ einsparen und einen Beitrag zur zirkulären Kreislaufwirtschaft leisten. Zudem wären biobasierte Weichmacher im Vergleich zum erdölbasierten Pendant auch gesundheitlich unbedenklich.

Das Forschungskonsortium hat nun einen Weg gefunden, Phthalate aus erneuerbaren Rohstoffquellen herzustellen. „So können Zucker aus Abfallströmen aus der Lebensmittelproduktion wie beispielsweise Kleie eingesetzt werden oder Zucker aus Holz, also Cellulose“, erklärt Gröger. Die Herstellung dieser neuen Weichmacher war jedoch mit der Herausforderung verbunden, dass diese – ebenso wie die konventionellen Weichmacher – leicht herstellbar, günstig und mit chemisch vergleichbaren Eigenschaften ausgestattet sind.

Neue Perspektive für marktfähige Bio-Weichmacher

„Wir haben zunächst auf Basis von erneuerbaren Rohstoffen Moleküle hergestellt, die als alternative Weichmacher in Frage kommen. Diese neuen Moleküle haben wir charakterisiert – also neben ihrem molekularen Aufbau ihre Eigenschaften ermittelt“, erklärt der Chemiker. In den Anwendungstests zeigte sich dann, dass die biobasierten Weichmacher schon heute in vielen Bereichen mit den bisherigen Weichmachern mithalten können. „Damit verfügen wir nun über eine Leitstruktur – also einen Grundbaustein für neuartige Weichmacher, der biobasiert ist und einen Großteil der technischen Anforderungen erfüllt“, resümiert der Forscher. „Langfristig ist das eine hervorragende Perspektive, um in Zukunft marktfähige biobasierte Weichmacher zu entwickeln.“

Whether cables, car tires, packaging or children's toys: many everyday objects are made of plastic. The versatility of plastic is enabled by plasticizers, which not only make the material softer, but also more flexible, elastic or resilient. But plasticizers, like conventional plastics, also consist largely of petroleum, which is neither climate-friendly nor infinitely available. In the "Bioplasticizers" project, partners from research and industry have therefore been researching a sustainable alternative since 2017. The Institute for Technical Biocatalysis at the Technical University of Hamburg-Harburg, the University of Bielefeld and the chemical company BASF SE were involved in the project, which was funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) with 600,000 euros.

Using sugar to produce phthalates from waste streams

The project focused on phthalates, because they are among the most commonly used plasticizers. "More than nine million metric tons of plasticizers are produced worldwide every year, with phthalates accounting for more than half of the manufacturing volume," explains project manager Harald Gröger. A plasticizer produced from renewable raw materials would not only have great economic potential, but would also save considerable amounts of the climate gas CO₂ and contribute to the circular economy. In addition, bio-based plasticizers would also not pose any health risks, unlike their petroleum-based counterparts.

The research team has now found a way to produce phthalates from renewable raw material sources. "For example, sugars from waste streams from food production, such as bran, or from wood, i.e. cellulose, can be used," explains Gröger. However, the production of these new plasticizers came with the challenge of ensuring that they are easy to produce, inexpensive and have chemically comparable properties - just like conventional plasticizers.

Good prospects for marketable bio-plasticizers

"We first produced molecules based on renewable raw materials that could be considered as alternative plasticizers. We characterized these new molecules - in other words, determined their molecular structure and properties," explains the chemist. Application tests then showed that the bio-based plasticizers can already compete with existing plasticizers in many areas. "We now have a lead structure, i.e. a basic building block for novel plasticizers that is biobased and meets a large part of the technical requirements," the researcher sums up. "This gives us an excellent perspective for developing marketable biobased plasticizers in the future."

Die Natur ist für viele Forschende ein Wunderkasten der Inspiration. So auch für Martin Hager. Der Jenaer Chemiker orientiert sich an der Natur, um Polymermaterialien zu entwickeln, die die Fähigkeit haben, sich selbst zu heilen – und damit länger haltbar wären. Ein Vorbild für den Forscher sind hier die Byssusfäden von Muscheln. Das Biopolymer der Fäden ist sehr reißfest und heilt zudem von selbst. Hinter dem Selbstheilungsmechanismus verbergen sich reversible Bildungen, die auch Kunststoffe nachhaltiger machen könnten. Im Rahmen seiner Forschungsarbeit will Martin Hager nun herausfinden, ob sich Polymere herstellen lassen, die über definierte sogenannte schaltbare Eigenschaften verfügen, die für Kunststoffe geeignet sind.