Chemie

Etwa 9.000 Biogasanlagen gibt es in Deutschland. Doch nur in wenigen Anlagen werden ausschließlich tierische Exkremente wie Gülle und Mist als Dünger verwertet. Ein Grund: In der Landwirtschaft gibt es viele kleine und mittlere Betriebe, wo nur geringe Mengen an sogenanntem Wirtschaftsdünger anfallen und eine eigene Biogasanlage zu kostspielig ist. Doch Gülle und Mist sind wertvolle Reststoffe, deren Verarbeitung die Methanemissionen in der Landwirtschaft und damit die Klimabilanz erheblich verbessern könnte.

In der Biotechnologie werden seit langem mithilfe von Mikroorganismen Produkte für die Medizin, Landwirtschaft oder Chemieindustrie hergestellt oder industrielle Prozesse angekurbelt. Aber auch bei der Diagnose und Therapie von Krankheiten rücken Bakterien zunehmend in den Fokus. Nun könnten sich neue Möglichkeiten in der biotechnologischen Anwendung von Bakterien auftun. Den Grundstein haben Forschende der Universität Bayreuth gelegt.

Anaerobe Bakterien gehören zu den ältesten Organismen der Erde. Da für sie Sauerstoff lebensbedrohlich ist, haben sie spezielle Stoffwechselwege entwickelt, die ihnen ein Überleben in sauerstofffreien Regionen ermöglichen.  So sind anaerobe Bakterien auch im menschlichen Darm angesiedelt, wo sie erheblichen Einfluss auf die Gesundheit haben. Aber nicht nur das. Ihr spezieller Stoffwechsel macht sie auch zu begehrten Werkzeugen in der Biotechnologie. Bisher spielen sie hier eine untergeordnete Rolle.

Die Synthetische Biologie verbindet Biowissenschaften und Ingenieurswissenschaften, um biologische Systeme wie Zellen oder Organismen mit neuen Eigenschaften und Fähigkeiten auszustatten. So können beispielsweise Bakterien oder Hefen so verändert werden, dass sie pflanzliche Roh- und Reststoffe in neue Produkte wie Kraftstoffe, Chemikalien, Fasern oder Medikamente umwandeln. Für die Bioökonomie bietet das sogenannte Bio-Engineering damit die notwendigen Werkzeuge, um die Industrie nachhaltiger zu machen.

Pfauenfedern oder Schmetterlingsflügel, wie die des Tagpfauenauges, faszinieren durch ihre Farbenpracht. Verantwortlich für diesen schillernden Effekt sind jedoch keine Pigmente, sondern winzige Strukturen, die das Licht auf besondere Weise reflektieren. Auch einige Bakterien haben das Talent, ähnlich glitzernde und schillernde Strukturen zu bilden.

Am 1. Juli gingen drei Nachwuchsgruppen in der dritten Ausschreibungsrunde der Förderinitiative „Kreativer Nachwuchs forscht für die Bioökonomie“ an den Start. Das Bundesforschungsministerium unterstützt hier junge Forschende dabei, mit eigenen Arbeitsgruppen innovative Ideen anzupacken. Das Ziel ist, die Bioökonomie neu und noch nachhaltiger zu gestalten.

Kunststoffe sind vielseitig einsetzbar und langlebig. Doch gerade die lange Haltbarkeit ist das Problem: Erdölbasierte Kunststoffe verrotten nicht und belasten die Umwelt. Doch die Natur hat auch für das Müllproblem eine Lösung parat.

Polymilchsäure – kurz PLA – ist ein Biokunststoff, der vor allem wegen seiner hohen Steifigkeit geschätzt wird. Die Einsatzpalette der biobasierten und biologisch abbaubaren Polymere reicht von Kinderspielzeug über Dübel und Einwegbecher bis hin zu Lebensmittelverpackungen. Fraunhofer-Forschende haben nun mit der Entwicklung eines neuartigen Folienmaterials das Einsatzspektrum von PLA erweitert.

Ob in Meeresfrüchten, Trinkwasser oder Gemüse, in zahlreichen Lebensmitteln wurde Mikroplastik bereits nachgewiesen. Die winzigen, kaum sichtbaren Partikel sind das Überbleibsel von Plastikmüll, der im Meer landet oder beispielsweise durch Dünge- und Pflanzenschutzmittel aus Klärschlamm in unser Essen gelangt. Zwar gibt es Filtertechnologien, um die Abwässer von Mikroplastik zu befreien. Vollständig mikroplastikfrei ist das aufbereitete Wasser aber nicht. Genau das ist Forschenden der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf nun gelungen.

Viele Baustoffe – ob Beton oder Dämmstoffe – basieren auf erdölbasierten Rohstoffen und werden energieintensiv hergestellt. Vor allem bei der Herstellung des Bindemittels Zement entstehen große Mengen des klimaschädlichen Treibhausgases Kohlendioxid. Forschende vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS und vom Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP haben nun ein umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Biobeton und biogener Baumaterialien entwickelt.