Biotechnologie/Systembiologie

Ob im Bauwesen, der chemischen Industrie oder in der Futtermittelproduktion: Wo Biomasse zum Einsatz kommt, fallen häufig auch Reststoffe an, die bisher entsorgt werden. Dieses ungenutzte Potenzial im Sinne einer zirkulären und nachhaltigen Bioökonomie zu erschließen, steht im Fokus eines Konzeptes, das Forschende des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam erstellt haben.

Synthetische Polyamide – besser bekannt als Nylon – stecken in Strumpfhosen, Fischernetzen und Sportkleidung. Doch ihre Recyclingquote liegt unter fünf Prozent. Viele Nylonabfälle landen auf Deponien, gelangen in der Umwelt oder werden verbrannt.

Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Hefen sind die unsichtbaren kleinen Helfer der Bioökonomie. Mit ihrer Hilfe können biologische Ressourcen erschlossen, neue biobasierte Produkte hergestellt und Produktionsprozesse nachhaltiger und effizienter werden. Auf der Suche nach neuen Mikroorganismen für biotechnologische Anwendungen wollen Forschende im neu gestarteten EU-Projekt XTREAM nun die extremen Lebensräume der Erde unter die Lupe nehmen.

Bioreaktoren werden für eine Vielzahl industrieller Anwendungen eingesetzt, um Zellkultur- und Fermentationsprozesse unter kontrollierten Bedingungen zu ermöglichen – etwa für die Produktion von Medikamenten, die Abfallverwertung, die Entwicklung alternativer Proteine oder die Herstellung biobasierter Chemikalien.

Die Grünalge Chlamydomonas nutzt Licht als Energiequelle, indem sie Sonnenlicht in chemische Energie umwandelt und dadurch Sauerstoff produziert und Kohlenstoff speichert. Deshalb wird sie häufig in technologischen Anwendungen für eine klimafreundlichere Industrie eingesetzt - etwa in sogenannten Photobioreaktoren. Dort stellt sie chemische Verbindungen für erneuerbare Biokraftstoffe und Wasserstoff für Brennstoffzellen her. 

Der Bedarf an Gold als Wertanlage, für Schmuck und in der Industrie ist enorm – jährlich werden schätzungsweise 4.000 Tonnen benötigt. Obwohl Recyclingansätze bereits existieren, wird der Großteil des Goldes noch aus Erzen gewonnen. Zwei Unternehmen haben sich im Rahmen der Urban-Mining-Initiative zusammengetan, um die biologische Rückgewinnung von Gold und anderen wertvollen Metallen aus kommunalen Abfällen voranzutreiben.

Mit ihrem Start-up Vyld haben Ines Schiller und Melanie Schichan den weltweit ersten Tampon aus Meeresalgen, den „Tangpon“ entwickelt. Nach positiven Tests mit Kundinnen im Jahr 2023 hat der Algen-Tampon nun auch die Zulassungshürde gemeistert und ist seit kurzen vielerorts in Sanitäreinrichtungen in Deutschland im Einsatz.

Leguminosen, Algen, Pilze und Insekten sowie Proteine, die durch zellbasierte oder fermentative Verfahren gewonnen wurden, sind eine wichtige Rohstoffquelle für eine gesunde, umweltbewusste und nachhaltige Ernährungsweise. Mit Blick auf eine wachsende Bevölkerung und knapper werdende Ressourcen infolge des Klimawandels gewinnen diese alternativen Eiweißquellen zunehmend an Bedeutung. Eine aktuelle Studie beleuchtet nun erstmals, wie das Wirtschaftswachstum in Deutschland davon profitieren könnte.