Prozess-, Verfahrenstechnik

Eine nachhaltige Bioökonomie kann angesichts globaler Herausforderungen, Märkte und Handelsbeziehungen nur durch internationale Zusammenarbeit gelingen. Im Jahr 2012 startete das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Initiative „Bioökonomie International“, im Jahr darauf starteten die ersten Projekte. Es werden Forschungsallianzen von deutschen Akteuren mit Partnern aus Nicht-EU-Ländern unterstützt. Das Ziel: die Forschungszusammenarbeit mit den weltweit Besten stärken und internationale Innovationspotenziale erschließen.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) stellt der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) über die kommenden fünf Jahre 8,6 Mio. Euro zur Verfügung. Mit dem Geld soll das Graduiertenkolleg WERA (Wertstoff Abwasser) entstehen. Darin werden Nachwuchsforschende vor allem Wege entwickeln, um den Phosphorgehalt in kommunalem Abwasser vom Zulauf bis zum Ablauf um den Faktor 100 zu senken.

Im Rahmen seiner Bioökonomie-Forschungsförderung möchte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Biotechnologie mit anderen vielversprechenden Zukunftsfeldern verbinden. Dazu zählen Künstliche Intelligenz, Robotik, Nanotechnologie, Informatik oder Ingenieurswissenschaften. Denn Innovationen und disruptive Entwicklungen entstehen immer häufiger an der Grenze der Disziplinen.

Biogas ist eine der Komponenten, die bei der Energiewende fossile Rohstoffe ersetzen sollen. Es entsteht, indem mikrobielle Gemeinschaften Biomasse vergären. Im Grundsatz sind die daran beteiligten Prozesse gut verstanden, doch wie sich die mikrobiellen Gemeinschaften zusammensetzen, war bislang nur in Teilen erforscht. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus - Senftenberg (BTU) hat sich dieser Aufgabe angenommen – und eine wichtige Entdeckung gemacht.

Ein Hochlastfermenter als Ergänzung zum etablierten Rührkesselfermenter könnte Biogasanlagen wirtschaftlicher machen. Zu diesem Ergebnis kommt das Projekt Bio-Smart der Fachhochschule Münster und der Firma PlanET Biogastechnik. Denn der hohe Wassergehalt von Reststoffen wie Gülle erfordert in herkömmlichen Anlagen nicht nur große Fermentationsbehälter, sondern auch viel Heizenergie.

Schimmelpilze sind nicht nur ein Gesundheitsrisiko. Sind sind auch wichtige mikrobielle Zellfabriken der Biotechnologie. Der erste Prozess dieser Art war vor mehr als 100 Jahren die Fermentation von Zitronensäure. In der Gegenwart sind zahlreiche weitere Säuren, Enzyme und pharmazeutisch wirksame Moleküle hinzugekommen. Wie produktiv diese Herstellungsprozesse sind, hängt auch von der räumlichen Struktur der Pilzgeflechte im Bioreaktor ab. Einem deutschen Forschungsteam ist es nun gelungen, diese Strukturen zu analysieren.

Das Weltall als Reiseziel boomt – nicht nur die großen Raumfahrtorganisationen der Welt planen Missionen zu Mond, Mars und Co., sondern auch die Privatwirtschaft erschließt sich den Weltraum immer mehr als Wirtschaftszone der Zukunft. Gleichzeitig ist der Weltraum eine extreme und lebensfeindliche Umgebung, in der riesige Entfernungen zurückgelegt werden müssen. Wie können biologisches Wissen und biobasierte Innovationen helfen, den Weltraum zu erkunden und zu erschließen? Wo und wie können Bioökonomie und Weltraumforschung voneinander lernen?

Phosphor ist ein wertvoller Rohstoff, vor allem für die Landwirtschaft, die ihn als Dünger nutzt. Zugleich besteht die Gefahr, Gewässer zu schädigen, wenn zu viel davon über das Grundwasser dorthin gelangt. Deshalb müssen Kläranlagen künftig Phosphor aus ihren Klärschlämmen zurückgewinnen, bevor der Klärschlamm beispielsweise energetisch weitergenutzt oder deponiert werden darf. Der direkte Einsatz von Klärschlamm als Dünger ist ab 2029 weitgehend verboten.