Chemie

Saubere Atemluft ist wichtig – auch für die sogenannten Springschwänze, eine weit verbreitete Klasse der Gliederfüßer. Für die wenige Millimeter großen Tiere gilt jedoch eine Besonderheit: Sie atmen fast alle ausschließlich über ihre Haut. Als oftmals bodenlebende Organismen stellt das die Springschwänze vor die Herausforderung, eben diese Haut möglichst frei von Verunreinigungen und Krankheitserregern zu halten, um die Atmung nicht zu gefährden. Forschende des Leibniz-Instituts für Polymerforschung in Dresden haben nun entdeckt, wie den Tieren das gelingt.

Mikroalgen enthalten kostbare Wertstoffe und sind daher ein Hoffnungsträger der Bioökonomie. Doch nicht nur Proteine, ungesättigte Fettsäuren oder Farbstoffe machen sie für die Industrie interessant. Mikroalgen benötigen zum Wachsen Kohlendioxid und können dieses in Biomasse umwandeln, die wiederum als alternative Energiequelle zur Erzeugung von Biogas genutzt werden kann. Obwohl Mikroalgen bereits vielfältig genutzt werden – vor allem in der Lebens- und Futtermittelindustrie – ist ihr Potenzial noch lange nicht ausgeschöpft.

Pflanzen brauchen Stickstoff für ihr Wachstum. Zu viel Stickstoff, vor allem in Form von Nitrit oder Nitrat, schadet jedoch der Umwelt. Gelangt der Nährstoff beispielsweise in Binnengewässer und Meere, werden Algenwachstum und Sauerstoffmangel gleichermaßen gefördert. Nährstoffeinträge zu reduzieren und aus den Gewässern zu filtern, ist daher seit langem ein Forschungsschwerpunkt. Oft ist es die Natur selbst, die eine Lösung parat hat, wie eine neue Studie zeigt.

Bernsteinsäure ist eine der wichtigsten Basischemikalien und wird vielfältig eingesetzt – zum Beispiel zur Herstellung von Farbstoffen, Acrylharzen, Kosmetika oder Medikamenten. Ein wichtiger Ausgangsstoff für die Herstellung dieser begehrten Plattformchemikalie ist Erdöl. Da der fossile Rohstoff umweltschädlich und zudem endlich ist, suchen Forscherinnen und Forscher seit langem nach Alternativen. Im EU-Projekt LUCRA will ein Konsortium aus Forschung und Industrie nun Bernsteinsäure aus organischen Rest- und Abfallstoffen gewinnen.

Phosphor ist ein essentieller Nährstoff für Pflanzen. In vielen Böden ist er jedoch nicht in ausreichender Menge vorhanden, so dass er entweder über Dünger zugeführt werden muss oder die Pflanzen nicht optimal wachsen können. Da die Phosphorreserven schwinden, wird seit Jahren intensiv an alternativen Düngemitteln geforscht. Als vielversprechender Kandidat gilt Biochar, eine spezielle Pflanzenkohle, die bei der Verbrennung von Biomasse entsteht.

Derzeit droht durch den brennenden Autofrachter "Fremantle Highway" in der Nordsee eine Umweltkatastrophe, sollte das Schiff auseinanderbrechen und Öl ins Meer gelangen. Experten schätzen, dass jährlich bis zu 1.500 Millionen Liter Öl in die Meere fließen. Die Explosion auf der Bohrinsel Deepwater Horizon im Jahr 2010 und die daraus resultierende Ölpest im Golf von Mexiko ist bis heute eine der schlimmsten Umweltkatastrophen in der Geschichte.

Das Ende fossiler Kraftstoffe wie Benzin und Diesel ist eingeläutet. Viele Staaten haben bereits Zeitpunkte beschlossen, ab denen entsprechend angetriebene Fahrzeuge nicht mehr vermarktet oder zugelassen werden dürfen. In der Schifffahrt, in der Luftfahrt und bei bestimmten Nutzfahrzeugen könnten flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte dennoch weiterhin eine Rolle spielen. Für sie müssen CO₂-neutrale Alternativen her.

Das Bundesforschungsministerium unterstützt junge Forschende dabei mit eigenen Arbeitsgruppen innovative Ideen anzupacken. Das Ziel ist, die Bioökonomie neu und noch nachhaltiger zu gestalten. Drei weitere Projekte gehen nun in der zweiten Ausschreibungsrunde der Förderinitiative „Kreativer Nachwuchs forscht für die Bioökonomie“ an den Start.