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Archive for the ‘Bioökonomie/ Biotechnologie’ Category

Das DECHEMA-Forschungsinstitut gehörte 2015 zu den Gründungsmitgliedern der Zuse-Gemeinschaft. Mit dem Vorsitzenden des DFI Prof. Dr. Jens Schrader sprachen wir über die Vielfalt der Forschungslandschaft bei Zuse und den neuen Zuse-Cluster Bioökonomie.

Erzählen Sie doch kurz etwas über die Zuse-Gemeinschaft: Wozu ist sie da und was möchte sie erreichen?

Prof. Dr. Jens Schrader, Vorsitzender des DECHEMA-Forschungsinstituts

Jens Schrader: Die Zuse-Gemeinschaft ist der Zusammenschluss der industrienahen, privatwirtschaftlich organisierten Forschungseinrichtungen in Deutschland. Davon gibt es etwa 130 – 75 sind inzwischen in der Zuse-Gemeinschaft organisiert. Das gemeinsame Merkmal ist ihre Gemeinnützigkeit und Nähe zum Mittelstand sowie die Ausrichtung auf spezifische Branchen.

Welche Forschungsfelder deckt die Zuse-Gemeinschaft ab?

Die Forschungsfelder umfassen alles, was momentan gesellschaftliche Relevanz hat: von Energie über Materialien bis hin zu Informatik, Biotechnologie und Medizin ist alles dabei. Diese sehr breite Aufstellung zeigt auch die Branchenoffenheit der Institute in der Zuse-Gemeinschaft. Sie sind jeweils historisch gewachsen und mit den speziellen Problemen und Bedürfnissen ihrer Branchen bestens vertraut – daraus hat sich ein besonderes Vertrauensverhältnis zu den mittelständischen Firmen aufgebaut. Diese schätzen das flexible und schnelle Handeln der Institute sowie ihre langjährige Expertise und anwendungsorientierte Denkweise.

Und welche Rolle spielt das Thema Bioökonomie in der Zuse-Gemeinschaft?

© DECHEMA-Forschungsinstitut / Stefan Streit Fotografie

Viele Institute in der Zuse-Gemeinschaft beschäftigen sich mit F&E-Themen im Bereich Bioökonomie. Wir decken dabei die Forschung entlang der gesamten Wertschöpfungskette ab: von den verschiedenen biologischen Rohstoffen bis zu innovativen Produktionstechnologien und biobasierten Materiallösungen. Einige Institute sind auch in der professionellen Bewertung von Nachhaltigkeit erfahren. Im April haben wir mit ca. 20 Instituten den Themencluster Bioökonomie gegründet –passend zum BMBF Wissenschaftsjahr. Auf diese Weise wollen wir die internen Synergien noch stärker nutzen und die Sichtbarkeit der Zuse-Gemeinschaft in Politik und Gesellschaft weiter erhöhen. Cluster zu anderen Schlüsselthemen sollen folgen.   Auf der Zuse-Homepage lassen sich die Institute nach Biotechnologie, aber auch nach allen anderen wichtigen Technologiefeldern sortieren. Ein Besuch lohnt sich!

Die Zuse-Gemeinschaft vertritt die Interessen unabhängiger privatwirtschaftlich organisierter Forschungseinrichtungen. Dem technologie- und branchenoffenen Verband gehören bundesweit über 70 Institute an. Als praxisnahe und kreative Ideengeber des deutschen Mittelstandes übersetzen sie die Erkenntnisse der Wissenschaft in anwendbare Technologien und bereiten so den Boden für Innovationen, die den deutschen Mittelstand weltweit erfolgreich machen.

Zum Cluster Bioökonomie in der Zuse-Gemeinschaft

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4 Fragen an…
Dr. Arren Bar-Even, Forschungsgruppenleiter „Systemischer und synthetischer Stoffwechsel“ am Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie, Golm

Dr. Bar-Even, ein Schwerpunkt Ihres Forschungsteams ist der „Umbau“ des zentralen Stoffwechsels von Mikroorganismen. Was fasziniert Sie am meisten am gezielten „Design“ von Stoffwechselwegen?

Dr. Arren Bar-Even [Quelle Sevens Maltry]

Ich glaube, was mich wirklich fasziniert, ist der Stoffwechsel selbst, noch bevor wir über synthetische Biologie sprechen. Der Stoffwechsel ist im Grunde der Kern des Lebens. Die Menschen neigen dazu, immer die genetische Information, die DNA und so weiter, als das Grundphänomen des Lebens zu betrachten, aber ich bin anderer Meinung. Stoffwechsel ist Leben. Der Stoffwechsel ist die konzertierte Umwandlung von Molekülen in andere Moleküle; er reagiert auf Reize und erhält gleichzeitig die Homöostase aufrecht. Das ist Leben.

„Stoffwechsel ist Leben“

Das Faszinierende am Stoffwechsel, das mich besonders anspricht, ist die Tatsache, dass es sich um einen sehr organisierten, fast mathematischen Prozess handelt – dahingehend, dass er nach ganz bestimmten Regeln abläuft. Es ist leicht, den Stoffwechsel im Rahmen dieser Regeln zu betrachten. Wir versuchen ständig, neue Regeln aufzudecken und von ihnen zu lernen, um neue Stoffwechselwege zu entwerfen. Das ist es, was mich fasziniert. Im Grunde genommen braucht man zwei Komponenten: ein grundlegendes wissenschaftliches Verständnis der Designprinzipien des Stoffwechsels und eine eher angewandte, technische Komponente, die versucht, diese Erkenntnisse und Designprinzipien nutzbar zu machen. Das Design von Stoffwechselwegen, das „Pathway Engineering“, ist kein Ausprobieren, sondern das Durchdenken, Entwerfen und Analysieren potenzieller Routen nach bestimmten chemischen und mathematischen Regeln. Im Gegensatz zu vielen anderen biologischen Ansätzen geht es hier wirklich darum, Leben zu konstruieren.

In Ihrer jüngsten Veröffentlichung in Nature Chemical Biology beschreiben Sie einen neuen Weg, der es Bakterien ermöglicht, auf C1–Verbindungen wie Formiat und Methanol zu wachsen. Wie tragen diese Erkenntnisse zur nachhaltigen Produktion von Chemikalien bei?

Zunächst muss man sich klarmachen, dass fast alle Dinge um uns herum aus Kohlenstoff bestehen und dass dieser Kohlenstoff hauptsächlich aus fossilen Quellen stammt. Im Grunde genommen basiert also alles auf Öl . Ich spreche nicht nur von Kraftstoffen, sondern auch von Kunststoffen, Textilien, Pigmenten und Lösungsmitteln. Natürlich ist die Produktion von Dingen aus fossilem Kohlenstoff nicht nachhaltig. Letztendlich endet dieser Kohlenstoff als CO2 – das wollen wir nicht. Die Idee hinter unserer Veröffentlichung ist es deshalb, CO2 zur Herstellung all dieser Dinge um uns herum zu verwenden. In unserem Szenario schaffen wir eine zirkuläre Kohlenstoffwirtschaft, in der alle Dinge bei CO2 beginnen und in CO2 enden, aber ohne dass netto zusätzliches CO2 freigesetzt wird. Dies bringt uns zu der Hauptfrage: Wie kann man am besten mit CO2 beginnen und bei Chemikalien enden?

„Die Nutzung der Landwirtschaft zur Produktion von Chemikalien ist wahrscheinlich nicht die beste Lösung“

Zuckerrübenfeld [Quelle DarkWorkX / Pixabay]

Man kann viele verschiedene Ansätze verfolgen. Es gibt zum Beispiel rein biologische Ansätze, die sich auf die Landwirtschaft oder die Photosynthese stützen, um Kohlenstoff zu fixieren. Der Kohlenstoff wird in Zucker umgewandelt und an Bakterien verfüttert, die den Zucker in Chemikalien umwandeln. Dies ist einer der gängigsten Wege. Das Hauptproblem bei diesem Ansatz besteht darin, dass die Verwendung von landwirtschaftlichen Ressourcen zur Herstellung von Chemikalien in direkter Konkurrenz zum menschlichen Konsum steht. Folglich bedroht er die Ernährungssicherheit und erfordert die Ausweitung der Landwirtschaft, was auf Kosten des natürlichen Lebensraums geht und die biologische Vielfalt direkt bedroht. Deshalb ist die Nutzung der Landwirtschaft zur Herstellung von Chemikalien auf lange Sicht wahrscheinlich nicht die beste Lösung. Was diesen Ansatz noch komplizierter macht, ist, dass er ziemlich ineffizient ist. Im Grunde ist die Effizien von Pflanzen oder anderen fotosynthetischen Organismen, die Sonnenlicht in chemische Energie umwandeln, sehr gering.
Auf der anderen Seite kann man versuchen, CO2 durch rein chemische Katalyse in Chemikalien umzuwandeln und dabei wesentlich höhere energetische Wirkungsgrade zu erzielen. Das Problem dabei ist, dass die chemische Katalyse in der Regel große Anlagen erfordert und unter extremen Bedingungen wie hohem Druck und sehr hohen Temperaturen arbeitet. Außerdem ist man sehr eingeschränkt, wenn es darum geht, ganz spezifische Verbindungen herzustellen. Häufig erhält man stattdessen eine Mischung aus vielen, vielen verschiedenen Molekülen.

„Wir kombinieren abiotische und biotische Katalyse“

Der Ansatz, den wir verfolgen, ist, abiotische Katalyse und biotische Katalyse so zu kombinieren, dass wir die Vorteile beider Ansätze nutzen können, ohne unter ihren Nachteilen zu leiden. Die Idee: Wir aktivieren CO2, in dem wir abiotisch einfache C1-Verbindungen herstellen. Diese C1-Verbindungen verfüttern wir an Mikroorganismen, die sie in komplexe Moleküle umwandeln. Beide Schritte können auf sehr effizient und spezifisch durchgeführt werden. Unsere Produktionskette geht also von CO2 aus, verläuft über die katalytische Herstellung von C1-Verbindungen und von dort zu den Mikroorganismen.

E. coli [Gerd Altmann / Pixabay]

Ameisensäure und Methanol, über die wir auch in der Veröffentlichung berichten, sind Schlüsselmoleküle, weil sie sehr effizient aus CO2 hergestellt werden können. Außerdem sind sie flüssig und löslich, sie können also bei Bedarf gelagert und transportiert werden, und sie können von lebenden Zellen leicht aufgenommen werden. In unserer Veröffentlichung haben wir E.coli-Bakterien so verändert, dass sie auf Formiat und Methanol wachsen können. Dieser Stamm kann nun so weiter manipuliert werden, dass er jede Chemikalie produziert, die Sie gerne hätten. Das könnte Kraftstoff sein, Kunststoffmonomere, irgendein chemischer Grundstoff und so weiter. In unserem Konzept bilden neue Bakterienstämme den Schlüssel für die Umsetzung einer Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft.

Das klingt vielversprechend und bringt mich zur nächsten Frage: Von welchem Stoffwechselweg träumen Sie? Und was ist nötig, damit dieser Stoffwechselweg zukünftig genutzt werden kann, um bio-basierte Chemikalien in großem Maßstab herzustellen?

Wenn es um den Stoffwechselweg meiner Träume geht, bin ich befangen: Ich glaube, es ist der, den wir in Nature Chemical Biology vorgestellt haben. An diesem Weg – der reduktiven Glycin-Route – arbeite ich schon sehr lange, und ich sehe ihn sehr optimistisch. Es gibt einige Gründe, warum ich gerade diese Route besonders mag. Erstens ist sie sehr effizient. Man kann sie nutzen, um Formiat oder Methanol mit wenig Aufwand für die Zelle herzustellen. Das heißt, man bekommt viel Biomasse und hohe Produktausbeuten, und das ist der Schlüssel für eine wirtschaftlich wettbewerbsfähigen und nachhaltigen Prozess.

„Diese Route scheint ein „plug-and-play“-Mechanismus zu sein“

Was aber noch wichtiger ist: Diese Route scheint ein „plug-and-play“-Mechanismus zur Verarbeitung von C1-Verbindungen zu sein, man kann sie also in verschiedenen Wirten einsetzen. Sie ist nicht spezifisch für einen Organismus. Neben dem Einsatz in E.coli, über den wir in Nature Chemical Biology berichten, haben wir sie auch in andere Mikrooganismen eingebracht. So könnte möglicherweise jedes Labor die Route im Organismus seiner Wahl einsetzen und ihn so befähigen, auf Methanol und Formiat zu wachsen und Wertstoffe zu produzieren.

„Es gibt noch viel zu tun”

Um die Frage zu beantworten, was getan werden muss, um synthetische Wege in der Industrie zu implementieren – es gibt noch viel zu tun. Derzeit können wir diese Technologie noch nicht im großen Maßstab einsetzen, weil viele Schritte noch optimiert werden müssen. Betrachtet man die rein biologischen Prozesse, muss die Fähigkeit der mikrobiellen Stämme, auf Formiat und Methanol zu wachsen, weiter verbessert werden. Langfristige Entwicklung, Anpassung und Optimierung sind erforderlich, damit die vielversprechendsten Stämme das volle Potenzial des Pfades ausschöpfen können. Wenn wir außerdem etwas ganz Bestimmtes aus Formiat oder Methanol herstellen wollen, müssen wir den Stamm weiter entwickeln und die metabolische Umwandlung von Formiat oder Methanol in das Produkt optimieren. Und wenn man andere Mikroorganismen zur Herstellung neuer Verbindungen verwenden will, muss man zunächst den reduktiven Glycinweg im neuen Wirt etablieren, was zusätzliche Arbeit erfordert.

„Vom CO2 zum Formiat“

Photo by ThisIsEngineering on Pexels.com

Darüber hinaus gibt es im abiotischen Teil noch viel zu tun. Wie schon dargestellt, ist unsere Technologie auf eine abiotische Aktivierung von CO2 angewiesen, um die Umwandlung in C1-Verbindungen zu ermöglichen. Viele Labore und Unternehmen auf der ganzen Welt forschen umfassend an diesen Verfahren, und viele Fortschritte haben dazu beigetragen, dass die Umwandlung wirtschaftliche rentabel wird. Der Prozess der Umwandlung von CO2 in Methanol ist relativ weit entwickelt und bereits kommerziell verfügbar. Was wir jedoch noch interessanter finden, ist die Umwandlung von CO2 in Formiat. Dieser Prozess befindet sich noch immer auf einem relativ niedrigen Technology Readyness Level. Es besteht noch eine Menge Optimierungsbedarf, um sowohl die Effizienz hoch als auch die Kosten des Elektrolyseurs so niedrig wie möglich zu halten. Deshalb arbeiten wir auch mit Chemikern und Chemieunternehmen zusammen, die sich auf CO2-Umwandlungstechnologien konzentrieren.
Wir sprechen also optimistisch von einem Zeitraum von mehreren Jahren, bis wir in der Lage sein werden, eine komplette Produktionskette vom CO2 bis zum Produkt im kommerziellen Maßstab umzusetzen.

Sie sind Teil eines nationalen Projekts namens ForceYield zu synthetischen Stoffwechselwegen, das vor kurzem angelaufen ist. Was ist der Mehrwert solcher Projekte mit vielen Partnern?

Ich kenne viele Leute, die sich alleine um eine Finanzierung bewerben, und ich kenne viele Leute wie mich, die sich in der Regel im Rahmen eines Konsortiums um eine Fördergelder bewerben. Ich glaube, der Hauptunterschied besteht darin, dass man sich für Grundlagenforschung tatächlich alleine um Fördermittel bewerben kann. Wenn man jedoch ein eher angewandtes Forschungsthema, einen methodischen Ansatz oder ein neues Produkt anstrebt, ist es fast unmöglich, ein solches Projekt allein durchzuführen. Man muss zusammenarbeiten; man muss ein Konsortium haben, das Fähigkeiten umfasst, die über das eigene Know-How hinausgehen.

„Man braucht Experten für verschiedene Aspekte“

Um von einer Idee zu einem Produkt zu kommen, bedarf es eines stark interdisziplinären Hintergrunds und sehr unterschiedlicher Fähigkeiten, um verschiedene Herausforderungen entlang der Entwicklung der Produktionskette anzugehen. Dies gilt auch für das ForceYield-Projekt. Wir haben Leute mit ganz unterschiedlischer Expertise an Bord und jeder von ihnen muss seinen Teil dazu beitragen, damit wir am Ende einen tragfähigen Prozess haben. Innerhalb des ForceYield-Teams haben wir Experten für Metabolic Engineering, die den inneren Aufbau der Zellen verändern können. Wir haben andere, die sich besonders gut mit Stammoptimierung und der langfristigen Evolution von Zellen auskennen, und wieder andere, die Experten in der Entwicklung und Optimierung von Bioprozessen sind. Eine enge Zusammenarbeit dieser Disziplinen ist für den Gesamtprozess unerlässlich. Darüber hinaus ist die Beteiligung von Industrieunternehmen, sowohl im Beirat als auch im Projekt selbst, entscheidend, um einen Ansporn und die richtigen Informationen zu erhalten, damit wir das Projekt auf einen wirtschaftlich tragfähigen Weg steuern können.

Dr. Bar-Even, vielen Dank für dieses Gespräch!

Neben dem ForceYield-Projekt arbeitet die DECHEMA e.V. auch im nationalen Projekt TRANSFORMATE mit Dr. Arren Bar-Even zusammen. Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung beider Projekte. Wenn Sie mehr über das ForceYield- und das TRANSFORMATE-Projekt erfahren möchten, dann schauen Sie doch mal unter www.dechema.de/forceyield und
https://dechema.de/Forschungsförderung/Projekte/TRANSFORMATE.html.

Das Ziel des ForceYield-Projekts ist die Entwicklung eines innovativen bakteriellen Plattformorganismus, der in der Lage ist, landwirtschaftliche Abfälle in wertvolle Chemikalien auf biologischer Basis umzuwandeln. Mit Hilfe eines neuartigen synthetischen Stoffwechselweges wird der Organismus in der Lage sein, außergewöhnlich hohe Produkterträge zu erzielen.

TRANSFORMATE
Das Ziel des TRANSFORMATE-Projekts ist die Umwandlung von CO2-haltigen Abgasströmen aus Industrieparks in wertvolle biologisch abbaubare Biokunststoffe. Dazu wird ein Verfahren entwickelt, das CO2 in einem ersten Schritt durch elektrochemische Umwandlung zu Ameisensäure reduziert und dann im Bioreaktor mit hoher Selektivität in Spezialchemikalien (PHB und Croto®) umwandelt.

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IoT, Prozessflexibilität oder Predictive Control sind nur einige der aktuellen Schlagworte, die die Diskussion in der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie beherrschen. Sie alle beruhen auf einem gemeinsamen Kern: Ohne Prozessanalytik geht es nicht.

Kein Wunder also, dass einerseits enorme Fortschritte gemacht werden, andererseits aber auch der Bedarf an weiterer Forschung immens ist. Auf der Europact 2020 werden führende Experten zusammenkommen, um die neuesten Trends zu diskutieren – und es gibt viel zu besprechen.

Die Prozessanalytik ist ein vielfältiges und multidisziplinäres Thema. Angefangen von der zugrundeliegenden analytischen Methodik bis hin zur Entwicklung von Sensoren, die eine kontinuierliche Inline-Analytik in Echtzeit ermöglichen, der Integration von Daten aus verschiedenen Quellen und den Rückkopplungsschleifen für die Online-Regelung müssen Chemiker, Ingenieure und Datenwissenschaftler zusammenarbeiten, um die Vision einer integrierten PAT zu verwirklichen.

Integration von Analysemethoden in laufende Prozesse

Die gebräuchlichsten Analysemethoden, auf denen PAT basiert, sind – neben der Messung grundlegender Parameter wie Temperatur, Druck oder pH-Wert – spektroskopische Technologien wie UV/Vis, IR oder NMR. Der Einsatz dieser hochentwickelten Methoden ist durch die rasante Entwicklung der Miniaturisierung und die Verfügbarkeit von sicheren und zuverlässigen drahtlosen Kommunikationstechnologien möglich geworden. Fortschritte in der Lasertechnologie und im Detektordesign haben den Einsatzbereich zusätzlich erweitert. Kompakte Geräte haben nicht nur die Laborbänke erobert, sondern können sogar in einer Produktionsumgebung eingesetzt werden, wo der Platz begrenzt ist, starke Magnetfelder Probleme bereiten würden und eine regelmäßige Gasversorgung aufgrund logistischer Beschränkungen nicht realisierbar ist.

Europact 2017

Die Integration eines Sensors in einen laufenden Prozess bringt zusätzliche Herausforderungen mit sich – angefangen bei der nicht ganz einfachen Frage, wie man den Sensor ins Innere bekommt, ohne die Prozessbedingungen zu beeinträchtigen. Um die Laufzeit zu maximieren und die Notwendigkeit von Eingriffen zu minimieren, sollten die Sensoren nicht manuell kalibriert werden müssen; dies erfordert die Entwicklung von „intelligenten Sensoren“. Sie können automatisch nachkalibrieren; in Kombination mit Software und „Fuzzy“-Logik, die kleinere Abweichungen ausgleicht, wird die Laufzeit deutlich erhöht.

Daten sinnvoll nutzen

Daten zu sammeln ist eine Sache, sie zu nutzen bisweilen eine ganz andere. In den letzten Jahren wurden mathematische Modelle und Algorithmen entwickelt, die neue Erkenntnisse ermöglichen. Sie helfen auch dabei, kritische Lücken zu schließen; diese können entstehen, wenn Design of Experiment-Methoden verwendet werden und dabei kritische Parameter übersehen werden oder eine größere Varianz aufweisen als erwartet. So kann PAT in jeder Phase der Wertschöpfungskette und des Produktlebenszyklus ein wertvolles Instrument sein, das die Prozessentwicklung beschleunigt und kritische Qualitätslücken in einem sehr frühen Stadium beseitigt.  Modellbasierte Vorhersagen ermöglichen die Optimierung eines Prozesses auf Parameter, die nicht direkt für die Messung zugänglich sind.

PAT als Enabler für neue Prozesse

Bioprozesse werden sowohl in der Pharma- als auch in der chemischen Industrie immer wichtiger. Im Vergleich zu „klassischen“ chemischen Synthesen sind sie wesentlich komplexer, mit geringen Produktkonzentrationen, vielen komplexen Nebenprodukten und Inhomogenitäten im Reaktor. Die Zusammensetzung und Qualität der Rohstoffe kann ebenfalls variieren. Die Messung und Steuerung von Bioprozessen ist daher sowohl eine Herausforderung als auch ein Bereich, in dem enorme Fortschritte erzielt werden können (und zur Erreichung der Wettbewerbsfähigkeit erforderlich sind).  Ein wichtiger Trend der letzten Jahre war die Entwicklung kontinuierlicher Bioprozesse. Sie sind ohne die Möglichkeiten, die Qualität in Echtzeit zu kontrollieren und die Prozessparameter zeitnah anzupassen, kaum vorstellbar. Der Übergang von der Batch- zur kontinuierlichen Verarbeitung erfordert zu jedem Zeitpunkt ein deutlich verbessertes Prozessverständnis, ebenso wie die Überwachung von Nährstoffen und Verunreinigungen. Christoph Herwig, Leiter der Bioverfahrenstechnik an der TU Wien und Vorsitzender des Komitees der Europact 2020, sieht eine entscheidende Rolle für die PAT in diesem Bereich:  „Die PAT ist der Schlüssel zu robusten kontinuierlichen Bioprozessen und fortschrittlicher Therapien.“

PAT ist keine isolierte Technologie

Während die Integration von Feldinstrumenten bereits weit fortgeschritten ist und sich auf OPC UA DI als Kommunikationstechnologie und PADIM als Informationsmodell stützt, muss die Prozessanalytik dringend aufholen. Dies gilt insbesondere für die Integration mit offenen Architekturen. „PAT liefert eine Menge spezifischer Daten – sowohl Messdaten als auch Diagnosedaten -, die von IIoT-Technologien zur Optimierung der Instandhaltung und der Prozesse genutzt werden könnten“, sagt Werner Worringen, PAT-Experte bei Yokogawa. Die Voraussetzung für IIot ist die nahtlose Integration von PAT in das Gesamtdatenmodell eines Produktionsprozesses. Da PAT-Daten in der Regel sehr komplex sind und von verschiedenen Standorten in einem Werk stammen, scheinen Cloud-Lösungen die beste Antwort zu sein. Aber Bedenken hinsichtlich der Datensicherheit, gemeinsamer Standards und Schnittstellen werden derzeit noch diskutiert.

Entdecken Sie die Trends der Prozessanalytik bei der Europact 2020
Die 5. European Conference on Process Analytics and Control Technology, kurz Europact, deckt alle Aspekte der PAT ab  – von den analytischen Methoden und der Sensorentwicklung über Datenmodelle und Systemintegration. Melden Sie sich an und beteiligen Sie sich am Austausch unter internationalen Experten. Mehr unter https://dechema.de/europact2020.html

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Mitte Januar haben Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner und Bundesforschungsministerin Anja Karliczek die neue Nationale Bioökonomiestrategie vorgestellt. Der gemeinsame Auftritt sollte ein Zeichen setzen: Laut Pressemitteilung bündelt die Bundesregierung ihre bisherigen Aktivitäten zur Bioökonomie mit der neuen Strategie.

DECHEMA/Valentin

Implizit heißt das: Auch, wenn BMEL und BMBF federführend sein werden, sollen die übrigen Ministerien wie das Bundeswirtschaftsministerium und das Bundesumweltministerium nach Möglichkeit mit eingebunden werden.

Was auf der Webseite und im Video recht plakativ mit Algen und Bambusfahrrad illustriert wird, liest sich in der 48seitigen Kabinettsversion deutlich differenzierter. Dezidiert wird darauf hingewiesen, dass Bioökonomie nicht nur den Ersatz fossiler durch nachwachsende Rohstoffe bedeutet, sondern auch ganz neue Produkte und Verfahren zugänglich macht.

Wirtschaft und Nachhaltigkeit als Schlüsselbegriffe

Auffallend oft fallen die Begriffe „Wirtschaft“ und „Nachhaltigkeit“. Kernziel der Nationalen Bioökonomiestrategie sei eine „nachhaltige, kreislauforientierte und innovationsstarke Wirtschaft“. So reicht der Anspruch des neuen Papiers über eine reine Forschungsstrategie hinaus; neben Schwerpunkten für die Wissenschaft rückt auch die Umsetzung deutlich stärker in den Fokus. Sie soll in einem Dreiklang aus „Forschungsförderung“, „Rahmenbedingungen“ und „übergreifenden Instrumenten“ abgebildet werden.

Die Forschungsförderung konzentriert sich auf sechs Bausteine:

  • Biologisches Wissen als Schlüssel zur Bioökonomie
  • Konvergierende Technologien und disziplinübergreifende Zusammenarbeit
  • Grenzen und Potenziale
  • Transfer in die Anwendung
  • Bioökonomie und Gesellschaft
  • Globale Forschungskooperationen.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit & ganzheitliche Prozessbetrachtung

DECHEMA/Valentin

Eine besondere Bedeutung kommt dabei in dem Papier dem Zusammenspiel verschiedener Wissenschaften zu – vom systemischen Ansatz bei der Entwicklung biologischen Wissens, der Biowissenschaften und konvergierende Bereiche zusammenführen soll, über die Verknüpfung des biologischen Wissens mit Nanotechnologie, Informationstechnologien, Kognitions-, Material- und Ingenieurwissenschaften bis hin zur Schlüsselfunktion der Digitalisierung. Erst durch letztere wird es möglich, das Wissen intelligent zu vernetzen und die Innovationskraft integrierter Systeme zu nutzen. Dieser umfassende Ansatz führt konsequenterweise dazu, dass biobasierte Prozesse ganzheitlich betrachtet werden sollen – vom Rohstoff bis zum Recycling.

Technologieoffenheit in der Forschung

Der neuen Strategie zufolge soll die Forschungsförderung in definierte modulare Bausteine gegliedert werden, die verschiedene Aspekte der Bioökonomie abdecken. Damit soll eine hohe Flexibilität gewährleistet werden, um aktuelle Entwicklungen aufzugreifen. Einige Stichworte, die in diesem Kontext besonders hervorgehoben werden, sind ein Ausbau der Systembiologie als Schlüssel zur Bioökonomie, der Einsatz neuartiger bioinformatischer Instrumente und die Entwicklung neuartiger Produktionsorganismen durch eine methoden- und technologieoffene Forschung, die in geschlossenen Systemen moderne molekularbiologische Ansätze einbezieht. Auch die Identifikation neuer Plattformorganismen steht explizit im Fokus.

Wirtschaftliche Verwertung als Ziel

DECHEMA/Valentin

Daneben findet sich unter dem strategischen Ziel „Deutschland zum führenden Innovationsstandort der Bioökonomie ausbauen“ eine ganze Reihe an möglichen Aktivitäten zum Technologietransfer, von der beschleunigten Markteinführung biobasierter Produkte bis zur Förderung von Modellregionen. Schlüssel dafür ist die Vernetzung verschiedener Akteure und die Schaffung neuer Schnittstellen. Auch die Rolle von Demonstrations- und Reallaboren wird gewürdigt und es wird angekündigt, dass Zugang zu Pilotanlagen geschaffen werden soll, um Innovationen zu testen. 

Gesellschaft teilhaben lassen

Einen wesentlichen Punkt bilden die Einbindung der Gesellschaft und der Dialog. Das passt zu dem erklärten Ziel der Forschungsministerin, die Wissenschaftskommunikation zu stärken und zu einem festen Bestandteil jeder Projektförderung zu machen. Dabei gehe es nicht um noch mehr Hochglanzbroschüren, sondern um Teilhabe, erläuterte sie bei der Eröffnung des Wissenschaftsjahrs Bioökonomie. Ob diese Teilhabe in jedem grundlagenorientierten Forschungsprojekt wirklich umsetzbar ist und ob die aktiven Forscher das auch leisten können, mag fraglich sein. Für die Akzeptanz und letztlich den Erfolg der Bioökonomie-Strategie im Sinne ihrer Umsetzung ist es sicher unabdingbar, zu erklären, was man vorhat, warum das sinnvoll erscheint und welche Konsequenzen sich ergeben können.

Zur Webseite des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit Informationen zur Bioökonomiestrategie und der Kabinettsversion zum Download

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Wie können wir nachhaltiger leben, Ressourcen schonen und gleichzeitig unseren Lebensstandard sichern? Das Wissenschaftsjahr Bioökonomie des Bundesministeriums für Bildung und Forschung möchte Antworten geben und Lösungsansätze erlebbar machen. Mitte Januar gab Bundesforschungsministerin Anja Karliczek in Berlin den Startschuss. Den DECHEMA-Geschäftsführer Prof. Dr. Kurt Wagemann haben wir gefragt, was ein Wissenschaftsjahr leisten kann und was die DECHEMA zur Diskussion beiträgt.

Nun läuft es also, das Wissenschaftsjahr Bioökonomie. Was kann es Ihrer Ansicht nach bewegen?

Prof. Dr. Kurt Wagemann,

Es kann auf jeden Fall größeres Bewusstsein schaffen. Früher war Triebfeder für die  Bioökonomie die drohende Rohstoffknappheit – Stichwort Peak-Oil. Seit einigen Jahren – und nicht erst seit „Fridays for Future“ – ist der Klimaschutz viel sichtbarer in den Vordergrund getreten. Die Bioökonomie spielt vor allem bei den Themen „Nutzung erneuerbarer Rohstoffe und Energien“ und  „Sektorkopplung“ zur Defossilisierung unserer Wirtschaft eine wesentliche Rolle. Darauf hat der Bioökonomierat der Bundesregierung bereits 2016 sehr deutlich hingewiesen.

Sind Fahrräder aus Bambus oder Kleidung aus Milchprotein denn wirklich der Schlüssel zur mehr Klimaschutz?

Jede neue Entwicklung muss beweisen, dass sie etwas zum Klimaschutz beiträgt. Insbesondere bei den Produkten geht es nicht nur um die Herstellung, sondern auch um ihre Lebensdauer und die Möglichkeiten des Recyclings. Es sind aber nicht nur die Produkte, sondern auch die Prozesse einschließlich des Rohstoffeinsatzes, die nachweisen müssen, dass sie letztlich in einer Gesamtbetrachtung zu verringerten Emissionen von Treibhausgasen führen. Mit den Comic-Figuren „Mega-Mikrobe“, „Profi-Protein“ und „Allrounder-Alge“ macht das Wissenschaftsjahr erstmals auch Prozesse im wahrsten Sinne des Wortes sichtbar. Das ist aus meiner Sicht ein sehr wichtiger Schritt, denn biotechnologische Prozesse sind ein ganz wesentlicher Schlüssel zur Bioökonomie.

Das Profi-Protein ist einer der „Kleinen Helden“ des Wissenschaftsjahrs. Quelle: BMBF

Was trägt die DECHEMA zu den Zielen des Wissenschaftsjahrs bei?

Die Bioökonomie beschäftigt uns immer, nicht nur 2020 – sie ist ein Pfeiler der Aktivitäten der DECHEMA. Natürlich sind wir aber auch beim Wissenschaftsjahr dabei:  Kathrin Rübberdt, die Leiterin der Abteilung Biotechnologie, vertritt die DECHEMA im Beirat des BMBF.

Und mit dem Schülerwettbewerb DECHEMAX haben wir im Oktober wahrscheinlich eine der ersten Aktivitäten  zum Wissenschaftsjahr gestartet. Er steht in der Saison 2019/2020 unter dem Motto „Alles Bioökonomie, oder was? Dasselbe in Grün“. Mit Fragen wie beispielsweise

  • Die Biogasanlage – Was darf rein? – Welche Form von Biomasse wird in traditionellen Biogasanlagen nicht für die Methanproduktion genutzt?
  • Elektrischer Strom aus der Kuh – Wie viele Kilowattstunden (kWh) an Energie können aus der täglich anfallenden Gülle von zwei Milchkühen produziert werden?

möchten wir bereits Schülerinnen und Schüler in den Jahrgangsstufen 7-11 für die Thematik sensibilisieren.

Bei der Auftaktveranstaltung zum Wissenschaftsjahr forderte Bundesforschungsministerin Karliczek eine sachgerechte Diskussion über moderne Züchtungsmethoden und Genome Editing. Wie beteiligt sich die DECHEMA daran?

Die Forderung nach einer sachgerechten Diskussion begrüße ich sehr. An dieser Diskussion beteiligt sich auch die DECHEMA als wichtige Fachgesellschaft im Bereich der Bioökonomie. Der DECHEMA-Tag 2019 war bereits unter der Überschrift „Genome-Editing – der Turbo für die Pflanzenzüchtung?“ diesem Thema gewidmet. Die Vorträge von Prof. Dr. Christine Lang vom Bioökonomierat Berlin zur Frage „Genome Editing in der Bioökonomie – Benötigen wir ein neues Gentechnikrecht?“ sowie die Vorstellung von „Methoden zur Erweiterung der genetischen Variation als Grundlage für erfolgreiche Pflanzenzüchtung“ durch Prof. Dr. Christian Jung, Universität Kiel, stießen dabei auf sehr großes Interesse und förderten eine angeregte Diskussion.

Das hat gezeigt, wie groß der Bedarf nach Diskussionen, aber auch nach Informationen ist. Deshalb haben wir gerade  unser Faktenpapier „Züchtung von Nutzpflanzen“ veröffentlicht. Darin haben wir ganz bewusst auf jegliche Wertung verzichtet, sondern erst einmal nur den Stand der Wissenschaft zusammengetragen. So kann es als Grundlage für die weitere Diskussion dienen. Aktuell wenden wir uns damit an alle, deren Meinung und Handeln wichtig ist, und bitten um Stellungnahmen.

In der Auftaktveranstaltung fiel mehrfach das Wort „Verzicht“ – sprich, wir können unseren derzeitigen Konsum nicht einfach auf eine neue Basis stellen, sondern müssen unseren Lebenswandel auch verändern. Wie stehen Sie zu solchen Diskussionen?

Die DECHEMA wird als Fachgesellschaft alles tun, um technische Lösungen voranzubringen, damit Grundbedürfnisse wie Ernährung oder Mobilität auch zukünftig befriedigt werden können. Die Entwicklung von Strategien zum Ersatz fossiler Rohstoffe  oder für effizientere Produktionswege gehört dabei zu unseren Kernkompetenzen.

Auf entscheidende Rahmenbedingungen wie  beispielsweise den rascheren Ausbau erneuerbarer Energien oder die Entwicklung neuer Mobilitätskonzepte haben wir allerdings keinen Einfluss. Energieimporte wird man ebenso neu denken müssen wie internationale Kooperationen zur Herstellung von Kraftstoffen an begünstigten Standorten mit Power-to-X-Technologien, an deren Entwicklung wir maßgeblich beteiligt sind. Hier wird die Industrie- ebenso wie die Entwicklungshilfepolitik eine entsprechende Rolle zu spielen haben.

Jenseits der grundlegenden Bedürfnisse muss man aber wohl auch fragen, ob sich jeder Konsumwunsch nachhaltig erfüllen lässt. Natürlich  wird sich jeder selbst bei dem Gedanken ertappen, ob die nächste Urlaubsreise tatsächlich der Flug in die Karibik wird oder ob der Gänsebraten zu Weihnachten sein muss. Klimaschutz erfordert Umdenken auf jeder Ebene – der persönlichen, der Firmen- ebenso wie der Regierungsebene.

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Die Diskussion zur Digitalisierung in der chemischen Industrie schwankt zwischen Enthusiasmus und Ängsten – Zeit, die Diskussion anhand konkreter Beschreibungen zu führen. Das wollen wir in den nächsten Monaten in einer losen Serie tun.

Über die Veränderung der Arbeitswelt durch Digitalisierung und von neuen Geschäftsmodellen wird viel gesprochen. Deutlich wird dies durch allgegenwärtige Begriffe wie Künstliche Intelligenz, Blockchain, Big Data, 5G, Internet of Things und – als Zusammenfassung aller Aspekte im industriellen Umfeld – die Industrie 4.0. Auch Ängste sind mit diesem Trend verbunden. Wird Digitalisierung viele Berufe – vielleicht sogar den eigenen – überflüssig machen? Haben wir die Anlagen denn überhaupt noch unter Kontrolle, wenn sie nur noch von Algorithmen gesteuert werden?

Auf der anderen Seite gibt es aber auch die Enthusiasten, die durch die Digitalisierung die Lösung oder zumindest Unterstützung zur Lösung nahezu aller Herausforderungen sehen. Ein Grund für die großen Unterschiede in diesen Positionen ist eine Diskussion, die zumeist auf einem sehr hohen Abstraktionslevel geführt wird: Es werden Technologien allgemein betrachtet und ungefähre Anwendungsfälle beschrieben, ohne jedoch auf die konkrete Umsetzung in einem Bereich einzugehen.

Es ist an der Zeit, konkreter zu werden

Dies ist in Zukunftsdiskussionen durchaus zulässig und eine Vision kann man nicht entwerfen, wenn man sich in Details verliert. Manchmal ist es aber gerade bei Zukunftsfeldern an der Zeit, die Abstraktion zu reduzieren und bei der Beschreibung etwas konkreter zu werden. Durch diese konkreten Betrachtungen werden auch Chancen und Einschränkungen in spezifischen Einsatzfeldern deutlich. Zudem können die nötigen Schritte zur Umsetzung aufgezeigt werden.

In den nächsten Monaten werden wir hier Themen der Digitalisierung in der Prozessindustrie Betrachten. Zum Einstieg gibt es ein Ergebnispapier aus dem Workshop Digitalisierung elektrochemischer Prozesse, der dieses Jahr im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme InnoEMat durchgeführt wurde. Mitte Dezember organisierte Covestro die Chemalytix-Konferenz zu Data Science und Chemie – wir werden berichten. Ein Whitepaper zur Sensorik für die Digitalisierung chemischer Produktionsanlagen aus einem Workshop, der dieses Jahr bei der DECHEMA stattgefunden hat, wird in Kürze veröffentlich – auch dazu bald mehr an dieser Stelle.

Stichwort „Blockchain“

Außerdem schauen wir im kommenden Jahr auch auf eine konkrete digitale Technologie, mit einem Überblick über Blockchain, in dem wir darauf eingehen, was Blockchain überhaupt ist und welche Chancen und Einschränkungen diese Technik beim Einsatz in der Prozessindustrie hat. Auch das Thema Künstliche Intelligenz in der chemischen Industrie werden wir beleuchten. Mit dem Projekt KEEN startet im April ein BMWi gefördertes großes Verbundvorhaben zu diesem Thema.

Vielfältige Aktivitäten gibt es bereits im Bereich der Modularen Produktion, wobei die Modularisierung neben der Hardwareebene auch in der Automatisierungstechnik und Prozesssteuerung umgesetzt werden muss. Die Modularisierung wird ein Fokusthema auf der ACHEMA 2021 sein und daher auch hier einen besonderen Fokus erhalten.

Sensorik als Grundlage für Digitalisierung sind

Jede Intelligenz, ob klassisch oder künstlich, benötigt Sinnesorgane, um die nötigen Informationen für Entscheidungen zu erhalten. Daher ist Sensorik und Messtechnik ein zentrales Element der Digitalisierung das uns über das bereits erwähnte Whitepaper hinaus beschäftigen wird. Der Arbeitskreis Prozessanalytik hat beim Herbstkolloquium gerade 15 Jahre Trialog zwischen Anwendern, Herstellern und Akademia gefeiert und im Mai findet die europäische Konferenz für Prozessanalyse und –steuerung EuroPACT in Kopenhagen statt. Auch die Prozessanalytik wird ein Kongressthema auf der ACHEMA 2021 sein und entsprechend Platz in unserem Blog finden.

Neben der Digitalisierung in Produktionsprozessen spielt auch die Digitalisierung der Forschung und Entwicklung eine immer größere Rolle und natürlich werden wir auch hierzu berichten. Zum Labor im Zeitalter der Digitalisierung findet im März das PRAXISforum Lab of the Future statt. Ebenfalls im nächsten Jahr starten die Initiativen zur nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) in denen Datenmodelle und Infrastruktur zur Dokumentation und Bereitstellung von Forschungsdaten entwickelt werden.

Und was meinen Sie?

Es gibt also viel zu berichten. Wir werden versuchen, einen möglichst umfassenden Überblick in kurzen und fokussierten Beiträgen zu liefern. Mit Sicherheit ist die Aufzählung aber nicht vollständig und es gibt noch eine Vielzahl weiterer Themen und Veranstaltungen zur Digitalisierung in der chemischen Industrie.

Wenn Sie finden, eine wichtige Veranstaltung wurde hier vergessen und sollte Erwähnung finden, teilen Sie uns dies gerne in den Kommentaren mit.

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Welche Erwartungen haben Startups an das Forum Startup Chemie? Und wie lassen sich Doppelaktivitäten vermeiden? Das waren nur zwei der Fragen, die beim 3. Stakeholdertreffen des Forums Startup Chemie am 18. November zur Sprache kamen. Die Arbeitskreise sowie Startups und Vertreter der Industrie, der Wissenschaft und des Kapitalmarkts kamen ins DECHEMA-Haus und diskutierten neue Ergebnisse, bauten ihre Netzwerke aus und stießen neue Aktivitäten an, um die Startup-Szene weiter voranzutreiben.

Was erwarten Startups vom Forum? Darum ging es gleich zu Beginn – und die Antwort war eindeutig: Gründerinnen und Gründer benötigen vor allem Netzwerke und Kontakte zu Experten. Das Forum Startup Chemie wird daher zukünftig noch intensiver Startups mit Vertretern aus Industrie, Wissenschaft, Kapital und Politik vernetzen – durch Veranstaltungen, über seine Datenbanken und seine Netzwerke. Gleich an zweiter Position: Das Einbinden der Startups in F&E-Projekte. Auch hier wird das Forum seine Aktivitäten weiter ausbauen und in enger Zusammenarbeit mit der DECHEMA sowie den bestehenden Netzwerken Startups in nationale und internationale Projekte einbeziehen.

Lücken schließen statt Doppelarbeit

Eines der wichtigsten Ziele des Forums: Keine Konkurrenz zu bereits bestehenden Startup-Unterstützungsaktivitäten aufbauen, sondern dort, wo „Lücken“ existieren, entsprechende Aktivitäten initiieren. Dafür ist   – neben der oben genannten „Bedürfnisanalyse“ – eine Übersicht über bereits bestehende Angebote unbedingt notwendig, um ein Bild der Startup-Landschaft im Bereich Chemie und angerenzenden Bereichen zu erhalten. Zu diesem Zweck wurde eine Sammlung Chemie-relevanter Gründerzentren, Technologieparks, Inkubatoren & Akzeleratoren sowie Netzwerke & Cluster aufgebaut und im Rahmen des 3. Stakeholdertreffen vorgestellt. Diese ist auch auf der Homepage des Forums veröffentlicht .

Der Arbeitskreis „Wachstum“ hat außerdem eine Datenbank mit etwa 280 Chemie-relevanten Startups erstellt. Sie gibt Vertretern aus Industrie und Kapital einen Überblick über die Startup-Landschaft und ermöglicht den Startups, ihreDienstleistungen oder Produkte zu präsenteiren. Der Arbeitskreis „Chancenfeld Digitalisierung“ organisiert Veranstaltungen und Webinare, bei denen sich „digitale“ Startups direkt potentiellen Kunden aus Industrie und Mittelstand vorstellen. Damit auch in Zukunft vermehrt Startups entstehen, will der Arbeitskreis „Gründung“ die Gründungskultur an den Hochschulen unterstützen ; er stellte entsprechende Aktivitäten vor. Auch der Arbeitskreis „Wachstum“ identifizierte Möglichkeiten , dieahmenbedingungen für Gründer und Startups zu verbessern, und erarbeitete hierzu Positionspapiere („Staatliche Förderprogramme“ und „Kritische Punkte bei Verträgen “).

Impulse für Startups und Unterstützer

Höhepunkte waren die Vorträge der eingeladenen Redner: Prof. Dr. Stephan Haubold (Hochschule Fresenius) machte  in seinem Vortrag auf aktuelle wie zukünftige Herausforderungen in der Chemie-Industrie sowie die Bedeutung von Startups für die Überwindung dieser Herausforderungen aufmerksam. Dr. Antonie Steenwinkel (Angel Engine) stellte ein Deutsch-Niederländisches Projekt zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der chemischen Industrie vor. Dr. Michael Brandkamp (High-Tech Gründerfonds) berichtete über den aktuellen Stand zum European Circular Bioeconomy Fund (ECBF), einem Fond zur Überbrückung derzeitiger Finanzierungslücken in der europäischen Bioökonomie. Nils Decker (International Sustainable Chemistry Collaborative Centre; ISC3) stellte den Global Start-up Service im Innovation Hub des ISC3 und seine Unterstützungsaktivitäten für Startups vor.

Nächster Termin: 27. April 2020

Auch im Rahmen des 4. Stakeholdertreffen am 27. April 2020 werden wieder aktuelle Ergebnisse vorgestellt und neue Aktivitäten angestoßen. Wenn auch Sie  als Stakeholder im Forum Startup Chemie mitwirken wollen oder Fragen zur Unterstützung durch das Forum haben, wenden Sie sich an Dr. Sebastian Hiessl (info@forum-startup-chemie.de) oder registrieren Sie sich als Stakeholder unter: https://forum-startup-chemie.de/registrierung.html.

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Was wird die Prozesstechnik morgen beschäftigen? Wohin entwickelt sich die Biotechnologie? Und wer muss mit wem zusammenarbeiten, um diese Fragestellungen aktiv anzugehen?

Mehr als 50 Experten diskutierten beim Strategieworkshop über Zukunftsthemen

Neue Themen zu entdecken und aktiv mitzugestalten, gehört zu den wichtigsten Aufgaben der DECHEMA. Viele Ideen entstehen aus den Gremien heraus. Aber es liegt in der Natur der DECHEMA und von ProcessNet, dass die ganz wesentlichen Herausforderungen nicht eine Fachgruppe oder ein Ausschuss alleine bearbeiten kann. Von der Energiewende über die Nutzung nachwachsender Rohstoffe bis zum Umgang mit den neuen Datenströmen in der Prozessindustrie – fachübergreifende Zusammenarbeit ist mehr denn je gefragt.

„Verantwortung Zukunft“

Der gemeinsame Strategieworkshop von DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie und ProcessNet Mitte Oktober in Wiesloch hatte genau das zum Ziel: Es ging darum, die Fragestellungen von morgen zu identifizieren und zu bearbeiten. Rund 50 Expertinnen und Experten, die die unterschiedlichsten Fachrichtungen innerhalb der Community repräsentieren, trafen sich unter dem Motto „Verantwortung Zukunft“.

Die Aufgabenstellung: Die unübersehbar großen Themen Digitalisierung, Biologisierung und Circular Economy sollten greifbar gemacht und strukturiert werden. Als viertes Thema kristallisierte sich schon zu Beginn im neuen Veranstaltungsformat BarCamp die Kommunikation heraus: Technologischer Fortschritt ist ohne gesellschaftlichen Dialog nicht (mehr) möglich – aber wie kann dieser Dialog angestoßen und geführt werden?

Themen und Aufgaben definiert

Digitalisierung und neue Lebensmittel = „Kuh 2.0“?

Das Ergebnis: Nach zweieinhalb Tagen intensiver gemeinsamer Arbeit in World Cafés und Workshops liegen nun zu den drei Fachthemen umfangreiche Kataloge mit verschiedenen Arbeitsempfehlungen vor: Von der „Kuh 2.0“ als Stichwort für biosynthetische Lebensmittel über die Definition der Circular Economy bis zur Einordnung der vielfältigen Digitalisierungsthemen nach Entwicklungsgrad wurden Fragestellungen formuliert, die handhabbar sind. Namentlich benannte „Kümmerer“ sind dafür verantwortlich, diese Themen weiter zu verfolgen – sei es in Form eines spezifischen Workshops mit Experten, sei es in Form eines Diskussionspapiers oder als Ausgangspunkt für ein mögliches Projekt. Zur Kommunikation wurden sehr konkrete Handlungsaufträge entwickelt, die in der nächsten Zeit gemeinsam mit der Geschäftsstelle umgesetzt werden sollen. Anfang des Jahres werden die Ergebnisse in den Gremien von ProcessNet und DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie vorgestellt und die Aktivitäten mit allen Beteiligten gestartet.

Dass ein so fruchtbarer Workshop überhaupt möglich war, ist zum Einen dem großen Engagement all derer zu danken, die als Ehrenamtliche zwei Tage ihrer Zeit geopfert und sich mit großem Einsatz beteiligt haben. Zum Anderen gilt der Dank aber auch all denen, die schon vorher über ihre Fachgruppen und Beiräte zur Themensammlung beigetragen haben.

An die Arbeit!

Das Ende des Strategieworkshops bildet damit den Anfang einer ganzen Palette thematischer Aktivitäten und das klare Bekenntnis von ProcessNet und DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie: Gemeinsam übernehmen wir Verantwortung für die Zukunft.

DECHEMA-Mitglieder finden Anfang 2020 die Informationen zu den konkreten Aktivitäten im Mitgliederbereich der Webseite und können sich dann beteiligen – wir informieren Sie per Newsletter und DECHEMA aktuell.

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Die Milch macht’s – mit diesem Werbespruch sind Generationen von Kindern aufgewachsen, ebenso wie mit „dem Besten aus der Milch“. Bei den beworbenen Produkten durfte man allerdings gelegentlich leise zweifeln, was „das Beste aus der Milch“ sein sollte, handelte es sich doch in der Regel eindeutig um Süßigkeiten mit eher fraglichem ernährungsphysiologischem Wert.

Dabei enthält Milch eine ganze Menge ganz besonderer Inhaltsstoffe. So beschäftigen sich Forscher an der Universität Hohenheim mit funktionellen Peptiden, die aus Kasein-Vorstufen zugänglich sind und vielversprechende Eigenschaften mitbringen: Sie wirken blutdrucksenkend, immunmodulierend, oder sie steigern die Verfügbarkeit von Mineralien. Durch Verdauungsenzyme oder mikrobielle Fermentation lassen sie sich freisetzen; bis sie als wertvolle Zusatzstoffe für Lebensmittel zugänglich sind, ist es allerdings noch ein weiterer Weg, denn die Trennung von komplexen Proteingemischen ist alles andere als einfach.

Welche Ansätze die Wissenschaftler zur Fraktionierung von Peptiden verfolgen, stellt J. Hinrichs von der Uni Hohenheim beim Infotag „Neue techno- und biofunktionelle Eigenschaften in Lebensmitteln“ am 29. November 2019 in Frankfurt vor. K. Parschat von Jennewein Biotechnologie beschreibt in ihrem Vortrag die Rolle humaner Oligosaccharide. Mehr

Milch enthält aber nicht nur Proteine und Peptide, sondern auch Oligosaccharide. Diese sind arttypisch und äußerst vielfältig. In menschlicher Muttermilch sind mehr als 150 strukturell unterschiedliche humane Oligosaccharide (HMO) bekannt, die nach Laktose und Fett den drittgrößten Bestandteil von Muttermilch darstellen. Die Milch von Kühen, Schaften oder Ziegen weist 100-1000 mal geringere HMO-Konzentrationen auf – einer der Gründe, warum Stillen immer noch das Beste für Babies und „normale“ Kuhmilch für die ungeeignet ist. In der kindlichen Entwicklung tragen HMO zur Etablierung eines gesunden Darmmikrobioms bei und können das Risiko von bakteriellen und viralen Infektionskrankheiten mindern. Können Kinder nicht gestillt werden, fehlte ihnen dieser Faktor bisher, denn die Herstellung von komplexen Zuckern im industriellen Maßstab war bis vor kurzem nicht möglich. Doch seit kurzem stehen fermentative Verfahren zur Verfügung, mit denen zumindest einige HMO im Multitonnen-Maßstab hergestellt werden können. Erste klinische Studien weisen auf positive Effekte für die Säuglingsernährung hin (hier gibt’s mehr zum Thema).

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Nachwuchswissenschaftlerinnen und –wissenschaftler, die eine akademische Laufbahn anstreben, können sich ab sofort wieder um den Hochschullehrer-Nachwuchspreis der DECHEMA für Biotechnologie bewerben.

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Der Hochschullehrer-Nachwuchspreis für Biotechnologie wird jährlich vergeben. Mit ihm werden junge Hochschullehrerinnen und –lehrer ausgezeichnet, die sich sowohl wissenschaftlich profilieren als auch in der Lage sind, ihr Fachwissen in hervorragender Weise an Studierende zu vermitteln.

Dazu halten die Kandidatinnen und Kandidaten, die auf Basis der Unterlagen für die zweite Runde ausgewählt wurden, auf der Frühjahrstagung der Biotechnologen am 3. März 2020 in Frankfurt einen 30minütigen Fachvortrag mit anschließender Diskussion. Im Vortrag soll es um eigene Forschungsarbeiten gehen, insbesondere die Einleitung soll aber für Zuhörer auf dem Niveau eines Bachelor-Studierenden verständlich sein. Die Entscheidung über die Vergabe des Preises fällt eine Jury aus Mitgliedern des Lenkungskreises der DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie unter Einbeziehung des Publikums-Votings.

Einzureichen sind neben Lebenslauf und Publikationsliste eine einseitige Kurzfassung des geplanten Vortrags.

Der Preis ist mit 1.500 Euro dotiert und wird von der DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie vergeben. Einreichungsschluss ist der 5. November 2019.

Die Ausschreibungsrichtlinien und das Einreichungsformular unter
https://dechema.de/Hochschullehrer_Nachwuchspreis_Biotechnologie

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