Biotechnologie – Die Photosynthese ist sicherlich einer der beeindruckendensten biochemischen Prozesse der Natur: Pflanzen verwandeln Sonnenlicht und Kohlendioxid in Sauerstoff und Energie. Dieser komplexe Prozess spornt Wissenschaftler seit jeher zur Nachahmung an. Wie Kathrin Zinkant in der Süddeutschen Zeitung berichtet, haben sich auch einige deutsche Forscher der Idee der künstlichen Photosynthese zur umweltschonenden Energiegewinnung beziehungsweise der Bindung von Kohlendioxid aus der Luft verschrieben. Auf drei verschiedenen Feldern wird versucht, das Photosynthesekonzept nutzbar zu machen – von relativ einfach konstruierten Photozellen zur Gewinnung von Wasserstoff über biotechnologisch umgebaute Mikroorganismen, die aus Sonnenlicht und Kohlendioxid organische Wertstoffe herstellen – bis hin zu komplexen technischen Systemen, die in kleinen Schritten Energie sammeln sowie übertragen und damit auch in der Lage sein sollen, nach Wunsch neue Substanzen auf Kohlenstoffbasis herzustellen. Sie alle basieren auf dem Prinzip der Photosynthese: Der Aufnahme von Lichtenergie durch einen konzentrierten Farbstoff, das Chlorophyll. Doch während Pflanzen die Sonnenenergie nicht sehr effizient umsetzen, wollen die Forscher ihre biotechnologische Photosynthese besser gestalten, zum Beispiel durch andere Enzyme. Vorreiter hierzulande ist der Marbuger Max-Planck-Forscher Tobias Erb. Er suchte in einer Biodatenbank aus 40.000 Enzymen fast eineinhalb Dutzend Moleküle heraus, die die Kohlendioxid-Fixierung potenziell besser erledigen können, als es eine Pflanze vermag. Die Biokatalysatoren stammen aus neun völlig verschiedenen Organismen, darunter das Darmbakterium E. coli und die Ackerschmalwand. Zudem gibt es inzwischen auch rein technische Ansätze, Kohlendioxid mithilfe von Licht aus der Luft zu fangen oder reinen Wasserstoff als Treibstoff zu gewinnen.

Lebensmittel – Avocados gelten im Moment als absolute „Trend-Frucht“, egal ob auf dem Bagel, im Smoothie oder sogar als Eiscreme. Doch die Beerenfrucht macht es Fans nicht leicht: die Avocado wird unreif geerntet, kommt noch steinhart in den Supermarkt und die Käufer müssen dann zu Hause den perfekten Reifegrad abpassen, bevor sie blitzschnell verdirbt. Winand von Petersdorf berichtet in der FAZ über eine neue Schutzschicht, die aufgesprüht werden kann und die Frucht länger frisch hält, sodass diese reifer geerntet werden und dennoch frisch auf den Teller kommen kann. Entwickelt hat diese Schutzschicht aus pflanzlichen Materialien die kalifornische Firma Apeel Science, die unter anderem von der Bill & Melinda Gates Stiftung finanziert wird. Mit der Schicht könne die Haltbarkeit sogar verdreifacht werden, denn sie verzögert das Eintreten von Sauerstoff in die Frucht und das Austreten von Flüssigkeiten. Laut der Lebensmittelaufsicht könne man die Hülle bedenkenlos mitessen, sie sei unsichtbar sowie geruch- und geschmacklos. Die ersten haltbaren Avocados sind jetzt in den USA im Mittleren Westen  in den Läden von Costco in den Handel gekommen. Apeel Science forscht nach eigenen Angaben zur Zeit an weiteren Früchten und Gemüsesorten, die auch mit einer solchen Schutzschicht versehen werden sollen, unter anderem Spargel und Limonen.

Luftverschmutzung – Stuttgart galt lange als Vorreiter in Sachen Luftverschmutzung und deren Bekämpfung. Seit Jahren stehen dort an der Kreuzung mit der bundesweit schlechtesten Luftqualität bemooste Wände, die den Feinstaub und Stickoxide aus der Luft filtern sollen. Stefan Jacobs berichtet im Tagesspiegel über die ernüchternden Ergebnisse dieser Versuche und deren Auswirkungen auf ähnliche Projekte in Berlin. Dort waren ähnliche Mooswände angedacht, nach den neuesten Ergebnissen jedoch verworfen worden. Laut Umweltstaatssekretär Jens-Holger Kirchner beschränke sich die Filterwirkung von Mooswänden auf den unmittelbaren kleinräumigen Nahbereich. Und selbst dort würden oft weniger als 20% der Schadstoffe gefiltert – vor allem Feinstaub, während die Wirkung bei Stickoxiden noch nicht nachgewiesen sei. Oberste Priorität sei deshalb nach wie vor die Reduzierung der Emissionen an der Quelle. Mit anderen Worten, es werden Autos gebraucht, die weniger Stickoxide freisetzen. Das Hauptproblem der Mooswände sei die direkte Sonneneinstrahlung. Während manche Arten Trockenheit und Hitze durchaus gut vertragen und sich bei Regen regenerieren können, reagieren fast alle Moosarten empfindlich auf direkte Sonneneinstrahlung – ganz ohne Licht gedeihen sie jedoch auch nicht. Dieses sensible Gleichgewicht an Wänden nahe vielbefahrender Straßen für die Moose zu ermöglichen, wird bautechnisch äußerst schwierig.

Bioökonomie – Heike Holdinghausen führt in der taz ein Interview mit dem Maschinenbauprofessor Thomas Bauernhansl zum Thema „Biologische Transformation“ der Wirtschaft. Bauernhansl leitet das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart sowie das Institut für Industrielle Fertigung an der Universität Stuttgart. Biologische Transformation baut für ihn auf dem Konzept Industrie 4.0 auf. Deshalb ist biologische Transformation für ihn ein Prozess, der dazu führt, dass biologische und technische Systeme in Echtzeit integriert werden und interagieren können. Die jeweiligen Rohstoffe seien biobasiert, also Mikroorganismen oder Pflanzen. Im Laufe des Interviews stellt der Fraunhofer-Forscher mögliche Wege hin zu einer biobasierten Wirtschaft vor, und wie diese nicht nur in Mitteleuropa sondern weltweit umgesetzt werden können. Das umstrittene Thema Grüne Gentechnik steht Bauernhansl zufolge nicht im Mittelpunkt des Konzepts Biologische Transformation. Auch betont er die Bedeutung der Wissenschaftskommunikation, um den Bürgern die vielen Möglichkeiten und Nutzen einer biobasierten und nachhaltigen Wirtschaft näher zu bringen.