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Archive for the ‘Umweltschutz’ Category

Dörte Rother erhält am 23. Mai 2019 den DECHEMA-Preis 2018

Chirale Substanzen selektiv herstellen – was für den „klassischen“ Chemiker eine der größten Herausforderungen ist und in der chemischen Katalyse im wahrsten Sinne des Wortes hochkomplexe Strukturen erfordert, leisten Enzyme quasi im Handumdrehen. Dennoch ist ihre industrielle Anwendung alles andere als trivial, alleine schon wegen der Kosten. Wir sprachen mit der DECHEMA-Preisträgerin 2018 Prof. Dr. Dörte Rother über ihre wissenschaftliche Arbeit, die Herausforderungen bei der Umsetzung und ihr „Traumprojekt“. Im ersten Teil erklärt sie uns ihre Vorgehensweise, um auf Basis synthetischer Enzymkaskaden wettbewerbsfähige Prozesse zu entwickeln.

Worum geht es in Ihrer wissenschaftlichen Arbeit?

Wir arbeiten an synthetischen Enzymkaskaden. Das bedeutet, dass Enzyme miteinander kombiniert werden, die in der Natur so nicht vorkommen. Beim Metabolic Engineering werden Enzyme kombiniert, die zumindest teilweise auch in der Natur gemeinsam in synthetischen Pathways auftreten. Unser Ansatz ist, für jeden Syntheseschritt den besten Katalysator zu finden (der übrigens auch mal ein chemischer Katalysator sein kann) und diese dann zu kombinieren. Der „Baukasten“, den wir dafür nutzen, enthält Enzyme, die alle ungefähr die gleiche Reaktion unterstützen, aber sich in ihren Selektivitäten ein bisschen unterschieden. So werden leicht unterschiedliche Substrate akzeptiert oder die gewonnenen Produkte unterscheiden sich hinsichtlich ihrer optischen Aktivität – das ist besonders für den Pharmabereich sehr relevant. Wenn ich diese Enzyme mit ihren verschiedenen Selektivitäten kombiniere, bekomme ich nicht nur ein Produkt, sondern habe eine Technologieplattform für eine ganze Bandbreite von Produkten.

https://dechema.de/Veranstaltungen/DECHEMA_Tag+201

Arbeiten Sie dabei zellfrei?

Zellfrei zu arbeiten ist der einfachste Weg, aber: wir möchten die Lücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung schließen und unsere Kaskaden in industrielle Prozesse bringen. Das heißt, wir müssen ähnlich hohe Produktkonzentrationen erzielen wie in chemischen Synthesen, ohne deutlich teurer zu werden. Enzyme sind sehr selektiv und arbeiten unter ökologisch vorteilhaften Bedingungen – keine hohen Drücke, keine toxischen Additive, moderate Temperaturen; das sind Pluspunkte, besonders, wenn die Nachhaltigkeit im Fokus steht. Zudem sind Biokatalysatoren einfach durch Erwärmung inaktivierbar, ohne toxische Abfälle zu hinterlassen. Lauter gute Gründe, Enzyme als Katalysatoren einzusetzen.  Aber die Herstellungskosten für Enzyme sind hoch, besonders für gereinigte Enzyme. Deshalb arbeiten wir, wenn möglich, mit ganzen, oft gefriergetrockneten Zellen. Das ist circa 10fach günstiger. Diese Zellen können auch wiederverwertet oder kontinuierlich eingesetzt werden. Dazu kann man die ganzen Zellen zurückhalten oder auch gereinigte Enzym immobilisieren. Letzteres sollte möglichst kombiniert werden – also Aufreinigung und Immobilisierung in einem Schritt – alles andere ist kaum wettbewerbsfähig.

Wie genau funktioniert Ihr Ganzzellverfahren?

Die Zellen, die wir einsetzen,  sind gefriergetrocknet und daher überwiegend nicht mehr lebensfähig. Eigentlich ist das die einfachste Form der Immobilisierung: Die Enzyme, die in hohen Konzentrationen in den Zellen vorliegen, sind etwas geschützt, wir können mit vergleichsweise hohen Substratkonzentrationen arbeiten, und die Zellen lassen sich hinterher abtrennen und wieder einsetzen. Zu den Zellen geben wir dann Substrate, Lösungsmittel und eine bestimmte Menge Puffer, um gute Umsätze zu erlangen. Zumindest bei Substraten wie Ketonen konnten wir sogar im reinen Substrat ohne Zugabe weiterer Additive arbeiten. Bei sehr reaktiven und toxischen Substraten wie Aldehyden braucht man allerdings Lösungsmittel, um Deaktivierungen zu vermeiden. Wir versuchen, in den Standardsystemen der chemischen Synthese zu arbeiten. Nur so erreichen wir hohe Produktkonzentrationen beispielsweise auch mit schwer wasserlöslichen Aromaten und können das Produkt hinterher auch wieder abtrennen.

Und wie gelangt das Substrat in die Zelle?

Wir wissen es nicht ganz genau, gehen aber davon aus, dass die Membran sehr porös oder teilweise gar nicht mehr vorhanden ist. Jedenfalls haben wir bei diesem Verfahren kaum Diffusionshemmnisse. Unter dem Elektronenmikroskop sieht man, dass die E. coli-Zelle um ca. ein Drittel geschrumpft ist, aber ihre Form behält. Zumindest in den von uns gewählten mikro-wässrigen Reaktionsbedingungen zeigten nur ca. 10 % der Zellen Löcher oder andere Veränderungen. Gerade für die Industrie sind solche Ganzzellprozesse attraktiv, und sie funktionieren gut.

Worauf achten Sie bei der Prozessentwicklung besonders?

Die nachhaltige Produktion ist mir sehr wichtig. Wir verwenden zum Beispiel Lösungsmittel, die nachhaltige Kriterien erfüllen – also nicht toxisch sind und möglichst auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt wurden. Die Biokatalyse hat eine „Kinderkrankheit“: Sie ist sehr „grün“, was die Prozessbedingungen betrifft, aber am Ende liegt das Produkt oft in niedrigen Konzentrationen in einem wässrigen System vor. Um es daraus abzutrennen, wird sehr viel Lösungsmittel benötigt. Alternativ ist es möglich, in mikro-wässrigen Reaktionssystemen zu arbeiten, so wie wir es mit den gefriergetrockneten ganzen Zellen, wenn möglich, tun, um Vorteile bei der Produktaufarbeitung zu haben.

Wir versuchen, eine effektive Aufarbeitung in die Prozessentwicklung zu integrieren. Dazu planen wir von Anfang an, wie wir das Produkt am Ende aufreinigen können, und forschen parallel an den verschiedenen Prozessschritten, um den besten Gesamtprozess zu entwickeln.

Der 2. Teil des Interviews erscheint am 2. April. Dann fragen wir nach den Hürden bei Industriekooperationen, und Dörte Rother verrät uns ihr „Traumprojekt“.

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Welche Krise könnte Sie in Ihrem beruflichen Umfeld ereilen? Ein Brand in der Produktion, ein Unfall im Labor, eine Cyberattacke auf Ihre Daten? Wissen Sie, was dann zu tun ist? Krisen kommen plötzlich – gut, wenn man dann vorbereitet ist.

Die gute Nachricht: Man kann sich auf Krisen vorbereiten und es gibt ein „Standardinstrumentarium“, das einem dabei hilft.

Dabei ist es nützlich, sich zuallererst zu überlegen, was der schlimmste Fall ist, der das eigene Unternehmen oder den eigenen Bereich treffen kann: Können extreme Wetterereignisse zu Schäden an Gebäuden oder Einrichtungen führen oder die Produktion gefährden, weil beispielsweise aufgrund von Niedrigwasser keine Rohstoffanlieferung mehr möglich ist? Welche Auswirkungen hätte menschliches Versagen oder ein technischer Effekt? Und was passiert, wenn ein Virus oder ein gezielter Hackerangriff Ihre IT-Systeme lahmlegt?

So unterschiedlich diese Einzelfälle auch sind, eine Krise kann jeden treffen. Und dann ist umgehende Reaktion gefragt. Zugegeben, auch mit bester Vorbereitung lässt sich nicht verhindern, dass es zur Krise kommt. Aber der Umgang damit entscheidet, welche Auswirkungen sie haben wird.

Krisen sind Führungsaufgabe

Als Geschäftsführer, Betriebs- oder Laborleiter oder Kommunikationsverantwortlicher sind Sie im Krisenfall gefragt. Letztlich können Sie die Verantwortung dafür als Führungskraft auch nicht delegieren. Sie können aber dafür sorgen, dass bereits im Vorfeld jeder in der Organisation weiß, welche Rolle ihm zukommen. Wer ist Teil des Krisenstabs, und welche Aufgaben übernimmt er dort? Wer hält Kontakt zu Behörden, zur Feuerwehr, zur Presse – all dies lässt sich bereits im Vorfeld festlegen, ebenso wie die Frage, wo der Krisenstab sich trifft und welche Ausstattung für den Raum notwendig ist.

Tipp: Entwickeln Sie ein mögliches Krisenszenario für Ihre Organisation und spielen Sie es mit einem Krisenstab einmal durch – dabei erkennen Sie sehr schnell, welche Rollen, Informationen und Kommunikationsströme kritisch werden können.

Das Krisen-Instrumentarium

Egal, wie klein oder groß Ihr Krisenszenario aussieht, ein Krisenhandbuch ist unverzichtbar. Ob es gedruckt oder digital vorliegt, spielt keine Rolle (allerdings sollte es auch dann noch zugänglich sein, wenn es der Standardserver nicht mehr ist). Fortlaufend aktualisiert, enthält es Kontakt- und Telefonlisten, Verhaltensregeln, Rollen, Aufgaben und Abläufe und weitere relevante Informationen.

Auch über die Frage, wie Kommunikationsströme im Krisenfall aussehen, sollte man sich vorab Gedanken machen. Wer ist Ansprechpartner für die Presse, wer entscheidet, welche Informationen wann weitergegeben werden? All diejenigen, die sich im Zweifelfall einem Fernsehteam gegenüber sehen könnten, sollten vorher den Umgang mit der Kamera trainieren. Offenheit, Transparenz, Glaubhaftigkeit und Dialogorientierung sind Kommunikationsgrundsätze, die auch und gerade in der Krise gelten.

Tipp: „Kein Kommentar“ ist keine dauerhafte Lösung und kann zu zusätzlichem Vertrauensverlust führen. Auftritte vor der Kamera lassen sich üben – nutzen Sie ruhige Zeiten, um Routine zu entwickeln.

Ist Ihnen bewusst, wie sich Ihre wesentlichen Zielgruppen im Krisenfall aufteilen? Vergessen Sie die wichtigste nicht: Ihre eigenen Mitarbeiter. Sie sind die glaubwürdigsten Gesprächspartner und Multiplikatoren, die sie auch schon vorbereitend in die Kommunikation einbinden können. Externe Zielgruppen sind Kunden, Lieferanten, die Medien, Anteilseigner und die allgemeine Öffentlichkeit. Im Krisenfall arbeiten Sie zudem sehr eng mit Behörden und politischen Entscheidern zusammen. Alle drei Zielgruppen sollten zeitlich und inhaltlich abgestimmt mit relevanten Informationen versorgt werden.

Mehr über Krisenmanagement und wie Sie sich vorbereiten können, erfahren Sie beim DECHEMA-PRAXISforum Krisenmanagement am 3. und 4. Juni 2019 in Frankfurt. Zwei Tage kompaktes Programm mit Erfahrungsberichten, Vorträgen und interaktiven Übungen – melden Sie sich jetzt an.!

https://dechema.de/krisenmanagement

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Acht Partner aus Industrie und Forschung beschäftigen sich erstmals mit den wissenschaftlichen, technischen und wirtschaftlichen Potenzialen, die mit einer Digitalisierung im industriellen Wassermanagement verbunden sind. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das kürzlich angelaufene Verbundprojekt DynaWater 4.0 über einen Zeitraum von drei Jahren mit mehr als 1,5 Mio. Euro.

Während die Digitalisierung in der industriellen Produktion und der Prozessindustrie schnell fortschreitet, hat der Digitalisierungsgrad in der Wasserwirtschaft noch kein vergleichbares Niveau erreicht. Vor allem im industriellen Bereich ist die Wassertechnik durch die enge Verbindung mit der Produktion gefordert. Hierfür muss die Wasserwirtschaft flexibler und vernetzter werden; wie dies genau aussehen kann, haben Branchenexperten 2018 im Positionspapier „IndustrieWasser 4.0“ der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. detailliert dargestellt.

Ziel von DynaWater 4.0 ist es, auf der Grundlage des Konzepts „IndustrieWasser 4.0“ Modelle und Cyber-physische Systeme (CPS), Sensornetze, Datenplattformen sowie Komponenten von industriellem Wassermanagement und industrieller Produktion miteinander zu vernetzen. Dies wird an konkreten Beispielen der Branchen Chemie, Stahl und Kosmetik demonstriert und bewertet. Dabei reicht der Grad der Vernetzung von der digitalen Verknüpfung von Prozessen innerhalb eines Unternehmens über den Standort bis zur Einbindung der kommunalen (Ab)Wasserwirtschaft. Zusätzlich wollen die Projektpartner zeigen, wie auch andere Branchen diese Ergebnisse verwerten können. So lässt sich die digitale Zusammenarbeit zwischen industriellem Wassermanagement und Produktion auf unterschiedlichen Ebenen beispielhaft darstellen. Außerdem sollen die entstehenden Optimierungspotentiale abgeschätzt werden.

Unter der Koordination der DECHEMA und Leitung von Dr. Thomas Track arbeiten acht Partner an dem Projekt: DECHEMA e.V., VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH, Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG, Fraunhofer Institut für Offene Kommunikationssysteme, Institut für Automation und Kommunikation e.V., Evonik Technology & Infrastructure GmbH, Technische Universität Berlin und die EnviroChemie GmbH. Die DECHEMA ist darüber hinaus für die Bewertung der Effizienzpotentiale aus den Demonstrationsergebnissen, die Erarbeitung einer Roadmap zur Weiterentwicklung des Themas für die Anwendung sowie den Dialog mit der Fachöffentlichkeit verantwortlich.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Verbundprojekt „DynaWater4.0 – Dynamische Wertschöpfungsnetzwerke durch digitale Kollaboration zwischen industriellem Wassermanagement und Produktion“ als Teil der Fördermaßnahme „Industrie 4.0-Kollaborationen in dynamischen Wertschöpfungsnetzwerken (InKoWe)“ im Cluster Wasser.

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Phosphor-Rückgewinnung, so wie sie in der im Herbst 2017 veröffentlichen novellierten Klärschlammverordnung (AbfKlärV) gefordert wird, ist technisch möglich und sowohl aus der wässrigen Klärschlammphase als auch aus der Klärschlammasche umsetzbar. Doch es hat sich gezeigt, dass auch nach der Verabschiedung der AbfKlärV einige Fragen offen bleiben. Welche das sind, darüber sprachen wir mit Dr. Daniel Frank, Geschäftsführer der Deutschen Phosphor-Plattform DPP e.V.

Herr Frank, welche Verbesserungen oder Erleichterungen sind nach der Verabschiedung der Klärschlammverordnung aus Ihrer Sicht für die Praxis besonders relevant?

Die Klärschlammverordnung ist verabschiedet, aber noch sind bei weitem nicht alle Fragen geklärt. Wem gehört die Klärschlammasche, wenn daraus Phosphor rückgewonnen wird und potentielle Kosten entstehen? Was passiert mit Klärschlamm, der aus den deutschen Nachbarländern importiert wird, und wo misst man die 20 g Phosphor/kg TM, die in der Verordnung die magische Grenze zur Rückgewinnung sind?

Inwiefern werden Kläranlagenbetreiber, Kommunen und Behörden von der neuen Verordnung profitieren?

Die Verordnung macht Vorgaben zur Phosphor-Rückgewinnung, die mit der Vollzugshilfe, die Ostern vermutlich in die finale Länderabstimmung gelangt, auch für die Anwender nachvollziehbar sein werden. Profitieren kann man natürlich dann, wenn man es schafft Phosphor-Rückgewinnung kosteneffizient umzusetzen, und sich sicher sein kann, welche Grenzwerte aus der Verordnung an welcher Stelle im System ‚Kläranlage‘ gelten.

Worauf sollte bei der Umsetzung in die Praxis besonders geachtet werden bzw. was könnte unterschätzt und/oder kritisch werden?

Macht Phosphorrückgewinnung nur noch aus der Asche Sinn, oder kann es durchaus sein, dass sich auch die wässrigen Verfahren am Markt behaupten werden? Wie sinnvoll sind regionale Verbünde zur Klärschlammentsorgung und dann darauf aufbauend zur Phosphor-Rückgewinnung? Welches Verfahren macht auch vor dem Hintergrund einer Markteinführung des Produktes am ehesten Sinn und erfüllt die Grenzwerte? Weiterhin ist der Bau von Verbrennungskapazitäten zwar in aller Munde, bis zur Genehmigung und zur Inbetriebnahme sind es aber noch weite Wege, was passiert bis dahin?

Diskutieren Sie über diese und viele andere Fragen rund um Phosphor, seine Nutzung und Wiedergewinnung beim Infotag „Phosphor aus Klärschlamm – Wie Sie die Phosphorabreicherung bestimmen können!“ am 3. April 2019 in Frankfurt. Zur Anmeldung

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Dr. Rainer Schnee ist 1. Vorsitzender der Deutschen Phosphor-Plattform e.V.

Herr Dr. Schnee, Sie referieren bei dem Infotag „Phosphor aus Klärschlamm – Wie Sie die Phosphorabreicherung bestimmen können!“ zum Thema „Lebensmittel ohne Phosphate – geht das überhaupt?“ Welche Funktion erfüllen Phosphate generell bei der Lebensmittelherstellung?

Phosphate sind natürliche Bestandteile nahezu aller Nahrungsmittel. Sie werden aber auch als funktionelle Lebensmittelzusatzstoffe bei der Verarbeitung zahlreicher Nahrungsmittel eingesetzt. Die Wirkung von Phosphaten auf Lebensmittel ist eine Funktion ihrer Kettenlänge (Mono/Ortho-, Di/Pyro-, Tri/Tripoly-, Polyphosphate) und ihres pH-Wertes. Phosphate werden insbesondere zur Stabilisierung von Fleisch- und Milchprodukten sowie als Backtriebsäure in Backpulver eingesetzt.

  • Die hohe Pufferkapazität von Phosphaten trägt zur Stabilisierung des pH-Wertes von Lebensmitteln bei. Der pH-Bereich von Lebensmitteln liegt in der Regel zwischen 3,5 (z.B. Säfte) und 7,5 (z.B. Gemüse): Orthophosphate und Pyrophosphate sind am effektivsten als Puffersubstanzen.
  • Langkettige Polyphosphate haben komplexbildende Eigenschaften auf mehrwertige Kationen wie Calcium und Magnesium. Dies ist insbesondere wichtig bei der Herstellung von Fleisch- und Milchprodukten. Durch Komplexierung von Schwermetallkationen wie Eisen und Kupfer lassen sich Oxidationsreaktionen verzögern und Ranzigkeit verhindern.
  • Phosphate können aufgrund ihrer negative Oberflächenladung (Polyanioneffekt) Dispersionen, Emulsionen und Suspensionen stabilisieren. Diese Eigenschaften steigen mit der Kettenlänge und pH-Wert. Durch Beeinflussung der Oberflächenladung von Proteinen haben Phosphate einen starken Einfluss auf ihre Wasserbindungskapazität und Gelbildung und können eine Denaturierung verzögern oder ganz verhindern.
  • Pyrophosphate besitzen eine spezifische Wirkung auf die Wasserbindefähigkeit des Muskeleiweißes Actomyosin in Fleisch und Fisch sowie auf die Gelbildung von Kasein in Milchprodukten.
  • Mit zunehmender Kettenlänge entwickeln Polyphosphate bakteriostatische Wirkungen. Diese wird insbesondere bei Schmelzkäse genutzt.
  • Phosphate, insbesondere Tricalciumphosphat, wirken als Rieselhilfsmittel (Trennmittel), um hygroskopische Pulver freifließend zu erhalten. Ihre hohe spezifische Oberfläche bindet überschüssige Feuchtigkeit, und ihre sphärische Kristallstruktur ergibt einen »Kugellager-Effekt«, der zu hervorragendem Fließverhalten führt.
  • Calciumphosphate, Magnesiumphosphate, Eisenphosphate und Zinkphosphate werden zur Mineralstoffanreicherung in funktionellen Lebensmitteln sowie Babynahrung verwendet. Als natürliche Mineralstoffe sind sie Nährstoffe von hohem physiologischem Wert.

Kombinationen von Phosphaten werden in zahlreichen Milchprodukten eingesetzt zur Komplexierung von Calcium und zur Stabilisierung des pH-Wertes. Pyrophosphate haben eine spezifische Wechselwirkung mit Kasein. Das Kasein wird entfaltet und wirkt bei erhöhtem pH ähnlich wie Natriumkaseinat. Es quillt und wirkt auch als Emulgator. Aufgrund dieser Effekte werden Phosphate hauptsächlich als Schmelzsalz für Schmelzkäse eingesetzt, aber auch für Kondensmilch, zur Stabilisierung von Molke, für Instant-Pudding und Milchdesserts.

Fleisch, Fisch und andere Meerestiere enthalten das aktive Muskelprotein Aktomyosin, das auch für die wasserbindenden Eigenschaften des Muskelfleisches verantwortlich ist. Im lebenden Muskel steuert die natürliche Phosphatverbindung ATP (Adenosintriphosphat) die Struktur und die Wasserbindung des Aktomyosins. Jedoch wird das ATP während der post mortem Vorgänge durch biochemische Reaktionen rasch abgebaut, der pH-Wert sinkt, das Muskeleiweiß schrumpft und die wasserbindende Kapazität des Fleisches geht verloren, es wird trocken, fest und fasrig. Nur zugesetzte Phosphate haben die einzigartige Fähigkeit, entsprechend ATP zu reagieren und damit die natürliche wasserbindende Kapazität der Muskelproteine wiederherzustellen.

Der hochspezifische Effekt der Phosphate auf das Wasserbindevermögen von Muskeleiweiß aller Arten von Fleisch, Fisch und essbaren Meerestieren liegt an den speziellen polyanionischen Eigenschaften von Phosphaten und an den dadurch veränderten Oberflächenladungen der Muskelproteine. Dieser hoch spezifische Effekt wird nur durch Diphosphate (Pyrophosphate) erzielt, die zwei Phosphoratome pro Molekül enthalten. Längerkettige Polyphosphate werden erst wirksam nach einer Hydrolyse zu Diphosphaten durch die im Muskel vorkommenden natürlichen Phosphatasen. Diphosphate wirken dann wie das ATP bei der natürlichen Muskelkontraktion, die Aktomyosinkomplexe trennen sich wieder, das Muskeleiweiß wird aktiviert und aufgeschlossen.

Die wichtigsten Vorteile der Phosphatbehandlung in Fleisch- und Fischprodukten sind wie folgt:

  • Wiederherstellung und Erhaltung der natürlichen Wasserbindung des Muskeleiweißes
  • Verbesserung und Schutz von Farbe, Struktur, Aussehen und Aroma
  • Verminderung von Abtropf-, Auftau- und Kochverlusten
  • Erhaltung von natürlichen Nährstoffen
  • Verhinderung von Feuchtigkeitsmigrationen während des Auftauens, der Erwärmung und der Lagerung
  • Mehr Saftigkeit und weniger Geleeabsatz, bessere Erhaltung der natürlichen Feuchtigkeit, bessere Textur und Zartheit
  • Wirksame Komplexierung von Kalzium- und Magnesiumionen zur Lockerung der Eiweißstruktur
  • Stabilisierung des pH-Wertes zur Erhaltung der natürlichen Wasserbindung, der natürlichen Farbe und zur Verringerung von Ranzigkeit
  • Weniger Oxydationsreaktionen während der Verarbeitung durch die wirkungsvolle Komplexierung von pro-oxidative Metallionen

Würde die Lebensmittelindustrie auf Phosphate verzichten, welche Auswirkungen hätte diese Entscheidung für den Verbraucher?

Eine Vielzahl heute im Markt befindlichen verarbeiteten Lebensmittel wären in der gewohnten Qualität und zu den derzeitigen Preisen nicht mehr herstellbar.

Gibt es Alternativen zu der heutigen Verfahrensweise? Wie sehen Sie den Einsatz von Phosphaten bei Lebensmitteln auf mittel- bis langfristige Sicht?

Direkte Alternativen zu Phosphaten mit vergleichbaren Wirkungen und Eigenschaften existieren nicht. Daher werden sie auch langfristig weiterhin eingesetzt werden.

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Nun ist es amtlich: In Gewässern in Niedersachsen sind neben  Antibiotika-Resten nun auch antibiotikaresistente Keime zu finden. Das ist das Zwischenergebnis einer landesweiten Untersuchung, die das niedersächsische Umweltministerium nach Presseberichten Anfang des Jahres in Auftrag gab. Vor allem im Zu- und Ablauf von Kläranlagen treten demnach erhöhte Konzentrationen von Antibiotika-Rückständen auf. Antibiotikaresistente Keime wurden sowohl rund um Kläranlagen als auch in Oberflächengewässern gefunden. Zwar können akute Gesundheitsgefahren für die Allgemeinbevölkerung weitgehend ausgeschlossen werden. Dennoch bestätigen die jetzigen Funde erneut eine Besorgnis erregende Beobachtung: Neue Produkte, veränderte Lebensgewohnheiten, aber auch Einflüsse wie der demographische Wandel führen dazu, dass neue Spurenstoffe in den Wasserkreislauf gelangen, die mit den bisherigen Methoden der Abwasserreinigung nicht entfernt werden können. Im Anschluss an die BMBF-Fördermaßnahme zu Spurenstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf – RiSKWa hat der Bund Ende 2016 eine Spurenstoff-Strategie ins Leben gerufen. In einer ersten Phase wurden im Dialog mit zahlreichen Stakeholdern Empfehlungen formuliert, an deren Konkretisierung derzeit gearbeitet wird. Erste Ergebnisse sollen Anfang 2019 vorliegen.

Gleichzeitig fordert das Umweltbundesamt seit längerem die Nachrüstung von Kläranlagen. Um eine solche – kostspielige – Nachrüstung angehen zu können, muss allerdings zunächst einmal klar sein, um welche Spurenstoffe es geht, in welchen Konzentrationen sie vorliegen, welche Risiken von ihnen ausgehen und wie sie wirkungsvoll entfernt werden können. Diese und weitere Untersuchungen waren Bestandteil der BMBF-Fördermaßnahme RiSKWa, die über 5 Jahre in insgesamt 12 Verbundprojekten die Quellen von neuen Spurenstoffen und Krankheitserregern, Messmethoden, Risiken und Technologien zur Abwasserreinigung erforschte. „Mit RiSKWa haben wir ein umfassendes Bild gewonnen und belastbare Lösungsansätze erarbeitet, die als Grundlage für weitere Maßnahmen dienen können“, sagt Dr. Thomas Track, Themensprecher Wassermanagement bei der DECHEMA. Dazu gehört auch, die Herkunft der Spurenstoffe besser zu verstehen – denn wenn man den Eintrag ins Wasser an der Quelle minimieren kann, sind aufwändige Nachrüstungen in der Wasseraufbereitung vielleicht gar nicht notwendig. Eines der unmittelbaren Ergebnisse von RiSKWa war daher eine Kampagne in Richtung der Verbraucher, Arzneimittelreste richtig und nicht über die Toilette zu entsorgen: Die Web-Anwendung www.arzneimittelentsorgung.de verzeichnet seit ihrem Start in 2015 stetig steigende Nutzerzahlen.

Mehr zu den neuesten Erkenntnissen, zum aktuellen Stand der Spurenstoff-Strategie und zu laufenden Projekten erfahren Wissenschaftler, Vertreter von Industrie und Behörden sowie Akteure der kommunalen Wasserversorgung bei der Konferenz „Spurenstoffe und Krankheitserreger im Wasserkreislauf“ am 23. und 24. Oktober in Frankfurt – melden Sie sich jetzt an und diskutieren Sie mit!

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bee-3348973_1920Der BAYER-Konzern wird die Dosierempfehlung für das Pestizid Sivanto nicht anpassen. Ein Sprecher des Konzerns sagte gegenüber dem DECHEMA-Newsletter, das Mittel sei bei sachgerechter Anwendung für Bienen sicher. Die Dosen, die in einer jüngst veröffentlichten Studie der Uni Würzburg verwendet wurden, entsprächen „nicht der landwirtschaftlichen Praxis“.

Es lohnt sich, den Fall der Reihe nach anzuschauen: Flupyradifuron stammt aus der Gruppe der Butenoloide. Es bindet sich an die Rezeptoren der Nervenzellen von Insekten und stört dadurch die Weiterleitung von Nervenreizen. Eigentlich gilt es als bienenfreundlicher, als Neonikotinoide, die bisher zum Einsatz kamen und von denen die EU am vergangenen Freitag drei Wirkstoffe verboten hatte.

Lernblockaden bei Bienen

Jetzt haben die Würzburger Wissenschaftler aber doch einen unschönen Effekt von Flupyradifuron gefunden. Grob gesagt kommt ihre Studie zu dem Ergebnis, dass ab einer bestimmten Dosis der Wirkstoff dafür sorgt, dass sich Bienen nicht mehr so gut merken können, was sie am Tag vorher gelernt haben. Das wäre schlecht: ein Bienenvolk ist für sein Überlegen schlicht und einfach darauf angewiesen, nicht jedes Mal aufs Neue den Weg zu den besten Blüten zu suchen.

Die Würzburger Wissenschaftler haben offenbar bewusst eine zu hohe Dosis für ihre Studie genommen – aber warum?

Um darauf eine mögliche Antwort zu bekommen, muss man etwa zehn Jahre zurückschauen. 2008 starben im baden-württembergischen Rheintal 11.500 Bienenvölker. Jemand hatte Mais mit einer zu hohen Dosis eines Neonicotinoids behandelt. Weil das Saatgut außerdem nicht sachgerecht gebeizt worden war, entstand beim Ausbringen eine riesige Staubwolke aus Insektengift. Die Folge: ein massenhaftes Bienensterben.

Viele Fragen offen

Die Würzburger Wissenschaftler sagen zwar auch, dass bei einem bestimmungemäßen Gebrauch die Bienen nicht mit einer zu hohen Dosis von Flupyradifuron in Berührung kämen. Dennoch sind für sie noch eine Reihe von Fragen offen: Wie verträgt sich der Wirkstoff mit anderen Pestiziden? Wie wirkt er bei anderen Bestäubern? Hat er neben dem Lernverhalten auch Folgen für Motorik und Orientierung?

Was bleibt, ist also ein Auftrag an Wissenschaft, Wirtschaft und Politik: Es muss so schnell wie möglich mehr auf diesem Gebiet geforscht werden. Denn wenn man auf der einen Seite bestimmte Pestizide verbietet und den Landwirten damit Instrumente für ihre Arbeit wegnimmt, sollte man sie nicht ohne Alternativen im Regen stehen lassen. Jedenfalls nicht mit einer Alternative, bei der so viele Punkte offen sind.

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