{"id":81044,"date":"2020-11-05T07:35:41","date_gmt":"2020-11-05T06:35:41","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=81044"},"modified":"2020-11-02T15:47:21","modified_gmt":"2020-11-02T14:47:21","slug":"schaufenster-biooekonomie-meeresalgen-als-nachhaltige-rohstoffquelle-nutzbar-machen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/schaufenster-biooekonomie-meeresalgen-als-nachhaltige-rohstoffquelle-nutzbar-machen\/","title":{"rendered":"Schaufenster Bio\u00f6konomie: Meeresalgen als nachhaltige Rohstoffquelle nutzbar machen"},"content":{"rendered":"

Algen dienen der Industrie schon heute als Rohstoffquelle f\u00fcr Stabilisatoren oder Verdickungs- und Geliermittel, wie Agar, Alginat und Carrageen. Immer st\u00e4rker in das Interesse der Forschung r\u00fcckt aber auch ihr Potenzial als Kohlenhydratlieferanten f\u00fcr Biokunststoffe. Diese sind nicht nur biologisch abbaubar, sondern k\u00f6nnen durch zus\u00e4tzliche Eigenschaften dazu beitragen, dass darin verpackte Lebensmittel l\u00e4nger haltbar sind. Aktuell sind die g\u00e4ngigen Extraktionsverfahren allerdings sehr ineffizient. In dem von der EU gef\u00f6rderten Forschungsprojekt BIOCARB-4-FOOD<\/a> suchen Forscherinnen und Forscher nun nach nachhaltigeren Prozessen f\u00fcr die Gewinnung von Kohlenhydraten aus sogenannten Makroalgen, also gro\u00dfen Algenarten, und auch Seegras. Dabei gehen sie sowohl der Frage nach, wie diese Stoffe aus dem Rohmaterial gewonnen werden k\u00f6nnen, als auch, wie die R\u00fcckst\u00e4nde der schon bestehenden Extraktionsverfahren weiter genutzt und verarbeitet werden k\u00f6nnen.<\/strong><\/p>\n

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Die Universit\u00e4t Hohenheim forscht seit Jahren zur Verwendung von Algen u.a. als Zutat f\u00fcr Lebensmittel. Im Bild: Mikroalgenpulver zur Wurstherstellung \/ Bildquelle: Universit\u00e4t Hohenheim (Astrid Untermann)<\/figcaption><\/figure>\n

\u201eWir suchen nach alternativen nat\u00fcrlichen Ressourcen wie Algen und Meerespflanzen. Nicht nur weil sie im \u00dcberfluss vorhanden sind, sondern auch weil sie eine gro\u00dfe Anzahl potenziell interessanter Verbindungen aufweisen\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Amparo Lopez-Rubio vom Institut f\u00fcr Agrochemie und Lebensmitteltechnologie (IATA-CSIC) in Valencia, Spanien, und Koordinatorin des Projekts BIOCARB-4-FOOD.<\/p>\n

\u201eSchon heute erwirtschaftet die Algenindustrie weltweit einen Umsatz von ca. 7,4 Milliarden Dollar (rund 6,3 Milliarden Euro) \u2012 mit steigender Tendenz. Denn aufgrund ihrer besonderen physikalisch-chemischen und biologischen Eigenschaften w\u00e4chst auch das Interesse der Lebensmittel- und Pharmaindustrie an Verbindungen, die aus Algen gewonnen werden\u201c, erl\u00e4utert Dr. Nadja Reinhardt vom Forschungszentrum f\u00fcr Bio\u00f6konomie der Universit\u00e4t Hohenheim, das die Kommunikation zu dem Projekt \u00fcbernommen hat.<\/p>\n

So sollen in einer Teilaufgabe von BIOCARB-4-FOOD neuartige Extrakte gewonnen werden, die als Lebensmittelzutaten verwendet werden k\u00f6nnen \u2013 weit \u00fcber den Einsatz als Gelier- oder Verdickungsmittel hinaus. Denn aufgrund der spezifischen Eigenschaften dieser Algen-Kohlenhydrate, auch als Phycokolloide bezeichnet, sehen die Wissenschaftler auch das Potenzial, sie als smarte Verpackungsmaterialien einzusetzen.<\/p>\n

Potenzial besser aussch\u00f6pfen \u2012 f\u00fcr mehr Nachhaltigkeit und Wettbewerbsf\u00e4higkeit<\/h3>\n

Allerdings sind die derzeitigen Verfahren zur Kohlenhydratgewinnung aus Algen \u00e4u\u00dferst ineffizient, sowohl was die Verarbeitungszeit als auch den Wasser- und Energieverbrauch angeht. Dar\u00fcber hinaus wird die verbleibende Biomasse \u2012 in der Regel viel mehr als 50% des Ausgangsmaterials \u2012 als Kompost verwendet oder einfach als organischer Abfall entsorgt.<\/p>\n

Kernaufgabe der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im BIOCARB-4-FOOD-Projekt ist es deshalb zum einen, neuartige, umweltfreundliche und effizientere Extraktionsmethoden wie beispielsweise Ultraschall, Mikrowellen und Enzyme zu erforschen und miteinander zu kombinieren, um den Prozess zu optimieren.<\/p>\n

Zum anderen soll die Ressourceneffizienz verbessert werden, indem die nach der Extraktion verbleibende Biomasse, die immer noch reich an bioaktiven Verbindungen ist, zur Gewinnung von Kohlenhydraten und Fasern wie Zellulose und Nanozellulose genutzt wird.<\/p>\n

Dabei haben die Forschenden nicht nur die bereits kommerziell genutzten Meeresalgenarten im Blick, sondern auch bislang wenig bis gar nicht verwendete Rohstoffe wie zum Beispiel Seegras. Die effizientere Rohstoffnutzung soll auch dazu beitragen die Wettbewerbsf\u00e4higkeit von Algen-, Seetang-, Lebensmittel- und Non-Food-Unternehmen in der EU zu verbessern.<\/p>\n

Abschlie\u00dfend werden die entstandenen Produkte auf ihre Eigenschaften wie Struktur, Bioaktivit\u00e4t, Toxizit\u00e4t und technologische Verwendbarkeit untersucht und \u00fcber eine \u00d6kobilanz (Life Cycle Assessment) die Nachhaltigkeit der Verfahren \u00fcberpr\u00fcft.<\/p>\n

Vielversprechende Ergebnisse<\/h3>\n

Die bisherigen Ergebnisse von BIOCARB-4-FOOD sind vielversprechend: Versuche mit der Mittelmeer-Rotalge Gelidium sesquipedale zeigen, dass die Agar-Gewinnung wesentlich vereinfacht werden kann, wenn eine Hei\u00dfwasserbehandlung mit Ultraschall kombiniert wird. So kann die Extraktionszeit im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Methoden um das Vierfache verk\u00fcrzt werden \u2013 und dies ohne die Extraktionsausbeute und die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Produkte wesentlich zu beeintr\u00e4chtigen.<\/p>\n

Durch die k\u00fcrzeren Extraktionszeiten und die bessere Ausbeute werden nicht nur Emissionen und Kosten gesenkt: Erste Berechnungen zeigen, dass der \u00f6kologische Fu\u00dfabdruck f\u00fcr die Agar-Produktion insgesamt auf rund ein F\u00fcnftel sinkt.<\/p>\n

\u201eLeider konnten wir dies bisher aber nur im Laborma\u00dfstab testen,\u201c bedauert Dr. Lopez-Rubio. \u201eDie beteiligten Unternehmen in unserem Konsortium arbeiten an einem Upscaling, damit die in unseren Labors erzielten Ergebnisse auch auf die industrielle Produktion \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen.\u201c<\/p>\n

Aus Algen gewonnene Kunststoffe<\/h3>\n

Die meisten Lebensmittel, die wir heute konsumieren, sind in Plastik verpackt \u2013 mit den bekannten Problemen: In der Regel wird dieser Kunststoff aus der begrenzten Ressource Erd\u00f6l gewonnen. Dar\u00fcber hinaus hat er gro\u00dfe Auswirkungen auf die Umwelt, da die Zersetzung der meisten Kunststoffabf\u00e4lle mehr als 400 Jahre dauert. Sogar sogenannter kompostierbarer Kunststoff, z.B. aus St\u00e4rke, ben\u00f6tigt h\u00f6here Temperaturen oder h\u00f6here Feuchtigkeit zur Zersetzung als es unter nat\u00fcrlichen Bedingungen der Fall ist.<\/p>\n

Die Forscher von BIOCARB-4-FOOD besch\u00e4ftigen sich deshalb mit nachhaltigeren Lebensmittelverpackungen, die \u00fcber die notwendigen mechanischen und chemischen Eigenschaften verf\u00fcgen.<\/p>\n

Dr. Lopez-Rubio erkl\u00e4rt: \u201eWir m\u00fcssen nach alternativen Rohstoff-Quellen suchen, die nicht mit der Lebensmittelproduktion konkurrieren. Dies ist der Grund, warum marine Ressourcen wie Algen und Seegras sehr interessant sind. Sie vermehren sich sehr schnell, wachsen in einer Vielzahl von Umgebungen und beeintr\u00e4chtigen als alternative Biomassequelle f\u00fcr Biokunststoffe nicht die Nahrungsmittelproduktion.”<\/p>\n

Sogar die \u00dcberreste von industriellen Extraktionen k\u00f6nnen genutzt werden. Denn die verbleibende Biomasse enth\u00e4lt noch ausreichend bioaktive Verbindungen, um daraus neuartige Extrakte und Fasern auf Kohlenhydratbasis herzustellen. So z.B. Zellulose und Nanozellulose, die f\u00fcr die Entwicklung biologisch abbaubarer Verpackungsmaterialien eingesetzt werden k\u00f6nnen, was im Labor des IATA-CSIC erfolgreich getestet wurde.<\/p>\n

Neue Extraktionsverfahren f\u00fchren zu nachhaltigeren Verpackungen<\/h3>\n

Industriell werden meist hoch gereinigte Agar-Extrakte eingesetzt, was mit einem hohen Verbrauch an Chemikalien verbunden ist. Werden die Reinigungsschritte reduziert, senkt das nicht nur den Chemikalienverbrauch: Es entstehen auch Produkte mit neuen Eigenschaften, da z.B. Proteine oder polyphenolische Verbindungen in den Ausgangsstoffen verbleiben.<\/p>\n

Weniger gereinigte Agar-Extrakte aus G. sesquipedale<\/em> verf\u00fcgen dadurch \u00fcber zus\u00e4tzliche Funktionen, wie antioxidative und antimikrobielle Eigenschaften, die sie f\u00fcr verschiedene Lebensmittelanwendungen interessant machen: Kunststoff-Folien, hergestellt aus diesen Extrakten, setzen bioaktive Substanzen frei und k\u00f6nnen damit zur Lebensmittelkonservierung beitragen, indem sie zum Beispiel das Verderben von Fr\u00fcchten verlangsamen.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen diese Folien eines der Haupthindernisse f\u00fcr die Verwendung von Agar in der Lebensmittelverpackungsindustrie beheben: Sie sind wesentlich widerstandsf\u00e4higer gegen\u00fcber Feuchtigkeit als Folien, die mit hoch gereinigtem Agar hergestellt wurden.<\/p>\n

Biokunststoffe aus unerw\u00fcnschtem Seegras-Abfall \u2013 teilweise besser als solche aus Erd\u00f6l<\/h3>\n

Eine gute Verwertungsm\u00f6glichkeit zeichnet sich auch f\u00fcr die Abf\u00e4lle des im Mittelmeer heimischen Neptungrases (Posidonia oceanica<\/em>) ab. Diese Pflanze sammelt sich zum Teil massenweise an den Str\u00e4nden an, was zu negativen Auswirkungen auf den Tourismus und hohen Beseitigungskosten f\u00fcr die betroffenen Gemeinden f\u00fchrt.<\/p>\n

Die Inhaltsstoffe dieses Posidonia-Abfalls besitzen jedoch ein gro\u00dfes Potenzial f\u00fcr die Entwicklung von biologisch abbaubaren Verpackungen, was auch durch ein eigenes Patent untermauert wird: Sie sind eine hervorragende Quelle f\u00fcr sogenannte Lignozellulose. Als Additiv f\u00fchrt sie bei der Herstellung von Biokunststoffen auf St\u00e4rke-Basis zu einer deutlichen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.<\/p>\n

Die Posidonia-Zellulose kann aber auch herk\u00f6mmlichen Kunststoffen zugesetzt werden, um verschiedene wichtige Funktionen von Lebensmittelverpackungen zu verbessern, wie zum Beispiel die Gas- und Wasserdampfbarriere und thermische oder mechanische Eigenschaften. Zusammen mit einer Vielzahl von bioaktiven Substanzen in Posidonia-Extrakten, die eine hohe antioxidative Kapazit\u00e4t aufweisen, tragen diese Eigenschaften ebenfalls dazu bei Lebensmittel l\u00e4nger frisch zu halten.
\nHINTERGRUND: BIOCARB-4-FOOD<\/p>\n

Ziel von BIOCARB-4-FOOD (Extraction and characterization of BIOactives and CARBohydrates from seaweeds and seagrasses FOR FOOD-related applications, Extraktion und Charakterisierung von Bioaktivstoffen und Kohlenhydraten aus Meeresalgen und Seegras f\u00fcr lebensmittelbezogene Anwendungen) ist die Entwicklung von praktikablen Ans\u00e4tzen zur Verwertung von Biomasse aus Meeresalgen und Seegr\u00e4sern.<\/p>\n

Zu diesem Zweck untersucht ein wissenschaftliches Konsortium aus vier L\u00e4ndern, wie durch umweltfreundliche, effizientere Extraktionsverfahren verschiedene Stoffe f\u00fcr die Lebensmittelproduktion gewonnen werden k\u00f6nnen. Dabei sollen zugleich diese \u2013 bisher weitestgehend ungenutzten \u2013 Rohstoffe verwertet und die Nachhaltigkeit verbessert werden. Die effizientere Rohstoffnutzung soll die Wettbewerbsf\u00e4higkeit von Algen-, Lebensmittel- und Nicht-Lebensmittelunternehmen verbessern, die Extraktionsprodukte dann als Lebensmittelzusatzstoff oder biologisch abbaubare Verpackung einsetzen k\u00f6nnen.<\/p>\n

BIOCARB-4-FOOD wird koordiniert von Dr. Amparo Lopez-Rubio vom Institut f\u00fcr Agrochemie und Lebensmitteltechnologie (Instituto de Agroqu\u00edmica y Tecnolog\u00eda de Alimentos, IATA-CSIC) in Spanien. Weitere Partner sind Teagasc, die irische Beh\u00f6rde f\u00fcr Landwirtschaft und Lebensmittelentwicklung, das norwegische Forschungsinstitut Nofima und das schwedische Netzwerk von Forschungszentren RISE. Das Forschungszentrum Bio\u00f6konomie an der Universit\u00e4t Hohenheim hat die Kommunikation \u00fcbernommen.<\/p>\n

BIOCARB-4-FOOD, ein ERA-NET SusFood<\/a>2-Projekt, ist ausgestattet mit einem Budget von einer Million Euro und l\u00e4uft von September 2018 bis September 2021.<\/p>\n

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HINTERGRUND: Forschungszentrum f\u00fcr Bio\u00f6konomie an der Universit\u00e4t Hohenheim<\/h3>\n

Die Herausforderungen der Bio\u00f6konomie sind komplex und in starkem Ma\u00dfe von Forschungsanstrengungen abh\u00e4ngig. Antworten sind nur m\u00f6glich, wenn Wissenschaftler interdisziplin\u00e4r \u00fcber ihre Fachgrenzen hinaus zusammenarbeiten.<\/p>\n

Die Aufgabe des Forschungszentrums f\u00fcr Bio\u00f6konomie ist diese interdisziplin\u00e4re Thematik gezielt und nachhaltig an der Universit\u00e4t zu etablieren und durch die erfolgreiche Einwerbung von F\u00f6rdermitteln umzusetzen. Daf\u00fcr unterst\u00fctzt es die Forscher fakult\u00e4ts\u00fcbergreifend bei Antragsstellung und\/oder Leitung nationaler und internationaler Verbundprojekte, koordiniert internationale Netzwerkprojekte und Plattformen und wirkt wesentlich bei der Suche nach m\u00f6glichen Projektpartnern, der Zusammenstellung des Konsortiums sowie beim Entwickeln der Projektidee, dem Antragsschreiben, der Kommunikation und der Abstimmung mit dem F\u00f6rdermittelgeber mit.<\/p>\n

HINTERGRUND: Wissenschaftsjahr 2020|21 \u2013 Bio\u00f6konomie<\/h3>\n

In den Jahren 2020 und 2021 steht das Wissenschaftsjahr im Zeichen der Bio\u00f6konomie \u2013 und damit einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaftsweise. Es geht darum, nat\u00fcrliche Stoffe und Ressourcen nachhaltig und innovativ zu produzieren und zu nutzen und so fossile und mineralische Rohstoffe zu ersetzen, Produkte umweltvertr\u00e4glicher herzustellen und biologische Ressourcen zu schonen. Das ist in Zeiten des Klimawandels, einer wachsenden Weltbev\u00f6lkerung und eines drastischen Artenr\u00fcckgangs mehr denn je notwendig. Das vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) ausgerichtete Wissenschaftsjahr Bio\u00f6konomie r\u00fcckt das Thema ins Rampenlicht. An der Universit\u00e4t Hohenheim steht es im Oktober unter dem Monatsschwerpunkt \u201eErn\u00e4hrungssicherung \u2013 gesundes Essen f\u00fcr alle\u201c.<\/p>\n

Die Bio\u00f6konomie ist das Leitthema der Universit\u00e4t Hohenheim in Forschung und Lehre. Sie verbindet die agrarwissenschaftliche, die naturwissenschaftliche sowie die wirtschafts- und sozialwissenschaftliche Fakult\u00e4t. Im Wissenschaftsjahr Bio\u00f6konomie informiert die Universit\u00e4t Hohenheim in zahlreichen Veranstaltungen Fachwelt und \u00d6ffentlichkeit zum Thema.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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