Chemie

Wie können Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff, die der Umwelt durch den Anbau und Verzehr von Lebensmitteln entzogen werden, wieder zurückgegeben werden? Diese Frage stand im Fokus des Projektes „zirkulierBAR“, das in den Jahren 2021 bis 2024 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme REGION.innovativ unterstützt wurde.

Humus ist bekanntermaßen gut für den Boden. Das komplexe Gemisch aus organischen Stoffen, wie abgestorbene Tier- und Pflanzenreste, dient Pflanzen und Bodenmikroben gleichermaßen als Nahrungsquelle und ist damit ein Treiben für das Pflanzenwachstum und die Bodengesundheit. Hier sind es vor allem die im Humus enthaltenen Huminstoffe, die dafür sorgen, dass Feuchtigkeit und Nährstoffe im Boden gebunden werden, Mikroben-Biomasse in nährstoffreiche Biostimulanzien umwandeln und diese für Pflanzen verfügbar machen können. In der Praxis sieht es jedoch oft anders aus.

Mehr als 9.000 öffentliche Kläranlagen sorgen in Deutschland dafür, dass Abwässer biologisch gereinigt und damit die heimischen Gewässer möglichst wenig belastet werden. Bei der konventionellen Reinigung gehen jedoch auch wertvolle Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor verloren.

Biobasierte Materialien bieten viel Potenzial als Grundstoffe für die Industrie, insbesondere für die Herstellung vielseitiger Kunststoffe. Ein neu gestartetes EU-Projekt verfolgt das Ziel, diese Kunststoffe mithilfe von Bakterien aus Holzresten zu produzieren. Im Fokus des Projekts „BIOPYRANIA“ stehen Pyrazin-basierte Kunststoffe. Das Forschungskonsortium wird im Rahmen des EU-Programms Horizon Europe 2021-2027 mit rund 5 Mio. Euro gefördert. In neun europäischen Ländern sind 13 Firmen und Forschungseinrichtungen beteiligt.

Zahlreiche Alltagsprodukte – von Zahnpasta über Frühstücksflocken bis hin zu Elektronikartikeln – werden in sogenannten Faltschachteln verpackt. Sie bestehen in der Regel aus Papier und Pappe und lassen sich gut recyceln. Wenig nachhaltig sind jedoch die hier verwendeten Klebstoffe, die meist aus fossilen Rohstoffen bestehen. Im Projekt SUGRA will ein Team des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit Industriepartnern den Weg für umweltfreundliche und nachhaltige Verpackungen ebnen.

Als Zwischenprodukt vieler Stoffwechselwege ist Acetyl-CoA ein zentraler Baustein bei der Herstellung lebenswichtiger Biomoleküle. Dabei bindet das Molekül Kohlendioxid (CO₂) und ist somit entscheidend dafür, wie effizient das Treibhausgas in Stoffwechselprozesse eingebunden wird, um letztlich Biomasse zu produzieren. 

Vegane Käsealternativen haben eines gemein: Sie enthalten weder Casein noch Molkeprotein – dabei sind diese Eiweiße für den charakteristischen Geschmack und die Textur von Käse aus tierischer Milch wesentlich. Diesen Mangel will das auf nachhaltige Lebensmittel aus Pilzmyzel spezialisierte Biotech-Start-up Infinite Roots nun beheben. Gemeinsam mit der Technischen Universität Hamburg entwickelt das Unternehmen eine Technologie, um Molke als Nährstoff für die Myzelium-Fermentation nutzen zu können.

Proteine sind neben Fetten und Kohlenhydraten die Hauptnährstoffe, die der menschliche Körper braucht. Die Eiweiße dienen als Baustoff für Zellen und Gewebe, können Knochen und Gewebe reparieren oder steuern als Enzym Stoffwechselvorgänge im Körper. Forschende sind daher seit Jahren bestrebt, Proteine am Computer nachzubauen und mit besseren Eigenschaften zu versehen. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Technischen Universität München (TUM) hat nun eine neue Methode entwickelt, um Proteine zu designen.