Worum es geht – eine kurze Einführung

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Neue Quellen für Proteine: Käfer statt Kassler?

Wie können wir den Proteinbedarf einer wachsenden Weltbevölkerung nachhaltig decken? Auch, wenn Überschriften wie „Käfer statt Kassler“ immer ein wenig den Dschungelcamp-Gruselfaktor bedienen – Insekten sind tatsächlich eine wesentliche potenzielle Quelle für Lebens- und Futtermittel.

Krabbeltiere auf dem Teller

Larven der schwarzen Soldatenfliege Hermetia illucens könnten zukünftig auf unserem Speiseplan stehen

Larven der schwarzen Soldatenfliege Hermetia illucens könnten zukünftig auf unserem Speiseplan stehen

Was uns exotisch erscheint, ist in anderen Teilen der Welt gang und gäbe: Mehr als 2 Milliarden Menschen essen Insekten, über 1.900 Arten stehen auf dem menschlichen Speiseplan. Durchschnittlich benötigen Insekten zehn Mal weniger Futter zur Produktion von 1 kg Biomasse als Rinder. Doch es kommt nicht nur auf die Proteinmenge an, die sich erzielen lässt. Auch die Qualität der Proteine spielt für die Ernährung eine wichtige Rolle. Parameter dafür sind zum Beispiel der Gehalt an Schwefel-haltigen Aminosäuren oder die Verdaulichkeit. So sind viele Insekten ernährungsphysiologisch „besser“ als Soja. Pauschal lässt sich die Frage „Grille oder Raupe“ aber nicht beantworten – angesichts der großen Vielfalt von Spezies, ihrer sehr unterschiedlichen Lebens- und Ernährungsgewohnheiten muss jede einzelne Art für sich untersucht werden.

Und wie bereitet man das Räupchen dann zu? Es geht es nicht nur ums Grillen, Räuchern, Backen in der heimischen Küche, sondern auch darum, wie man Proteine am besten industriell aufbereitet, um eine möglichst wertvolle Nährstoffquelle zu erschließen. Das gilt nicht nur für Insekten; die gleiche Frage stellt sich auch für Hülsenfrüchte wie Erbsen oder Bohnen, die neben wertvollen Proteinen unerwünschte Nebenwirkungen für die Verdauung haben können.

Erbsen, Linsen, Bohnen – aus der Mode?

Auch, wenn besonders die Linsen in der Küche gerade eine Renaissance erleben, haben die heimischen Leguminosen in den vergangenen Jahren an Boden verloren. Dabei sind sie wertvolle Proteinquellen. Projekte wie LeguAN beschäftigen sich damit, dem Verbraucher Hülsenfrüchte im wahrsten Sinne des Wortes schmackhaft zu machen. Dazu werden unter anderem neue Angebotsformen erprobt wie etwa Waffeln, aber auch Convenience-Produkte wie Fertigsuppen.

„Hülsenfrüchte“ von Claus Ableiter - Eigenes Werk. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:H%C3%BClsenfr%C3%BCchte.jpg

„Hülsenfrüchte“ von Claus Ableiter – Eigenes Werk. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons -

Die Kunst der Lebensmitteltechnologen besteht aber nicht nur in neuen Rezepturen, sondern vor allem in zielgenauen Aufschlussverfahren. Wie gelingt es, wertvolle Inhaltsstoffe aus Zellen freizusetzen? Wie kann man Proteine gerade soweit denaturieren oder spalten, dass sie optimal verdaulich werden? Zum Einsatz kommen hier Hochdruckverfahren, Hochspannung oder Ultraschall-Extraktionen. Mit gepulsten elektrischen Feldern lassen sich Zellen aufschließen und Spurenstoffe wie Polyphenole oder Tocopherole freisetzen. Ultraschall unterstützt die Zerstörung von pflanzlichen Zellwänden, so dass Proteine extrahiert werden können.

Hoch raffiniert oder intelligent gemischt

Bei aller Notwendigkeit, schwere Kost leichtverdaulich zu machen, darf man aber auch die Frage stellen, ob der heutige Weg der industriellen Nahrungsmittelproduktion wirklich ideal ist. Da wird unter hohem Energieeinsatz und Materialverlust getrennt, getrocknet und aufbereitet bis zum höchsten Reinheitsgrad – nur um dann diese mühsam gereinigten Komponenten wieder zusammenzumischen. Eine nachhaltigere Alternative könnte es sein, statt auf mehr Reinheit auf mehr Funktionalität zu setzen und mit angereicherten Fraktionen zu arbeiten. Als Beispiel können Weizenproteine mit geringem Glutengehalt gelten; statt Gluten hinterher zuzusetzen, wird eine geringe Menge bei der Fraktionierung toleriert, die die Teigqualität deutlich verbessert.

Ein solcher Ansatz erfordert allerdings ein Umdenken vom derzeitigen Trend zu immer genaueren Angaben über Spurenstoffe in Lebensmitteln, die durch Unverträglichkeiten und Allergien veranlasst sind.

Programm des Infotages “Neue Quellen für Proteine” am 17.11.2014

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Können wir das schaffen? Ja, wir schaffen das!

Bericht über die Podiumsdiskussion bei der ProcessNet-Jahrestagung und DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen am 1.10.2014 in Aachen

Dr. K. Rübberdt und Dr. A. Förster

CC BY-SA 3.0 Jorge Barrios via Wikicommons

CC BY-SA 3.0 Jorge Barrios via Wikicommons

Hand aufs Herz: Sind Sie schon so weit, dass Sie das Wetter auf dem Smartphone nachschauen und nicht mit einem Blick durchs Fenster? Na gut, Sie natürlich nicht, aber Sie kennen bestimmt Menschen, die das (oder Vergleichbares) tun. Wir sind mitten im Übergang zum digitalen Lebensstil. Auch andere globale Entwicklungen beeinflussen uns: Vom Klimawandel zur ubiquitären Intelligenz, vom demografischen Wandel zur Konvergenz von Technologien – wir können uns diesen Trends nicht entziehen. Doch wie können wir sie zumindest gestalten mit den Mitteln, die uns als Verfahrenstechniker und Biotechnologen zur Verfügung stehen? Darüber wurde bei der Podiumsdiskussion im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen lebhaft diskutiert.

Copyright DECHEMA/Mika Volkmann

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Den Rahmen spannte Klaus Burmester von z-punkt mit einem fast schon hektischen Parforce-Ritt durch die Megatrends, der einen schwindeln ließ. Was blieb: Wir bewegen uns zur „Superkonvergenz“ und zum „Open Ecosystem“, was sich auf die Wirtschaft bezieht: eine höhere Durchlässigkeit verschiedener Disziplinen und die Vernetzung von Unternehmen hin zur gemeinsamen Entwicklung von Dienstleistungen. Der Kunde ist dank Echtzeitkommunikation immer nur einen Klick entfernt und erwartet nicht einfache Produkte, sondern Systeminnovationen bis hin zum Business-Ökosystem, in dem er sich bewegt und in dem das Einzelunternehmen aufgeht.

Diesen Kundenwünschen scheint sich niemand entziehen zu können; jedenfalls war das das Fazit von Martin Bertau, der den Themenkomplex Rohstoffe vertrat. Viele Konsumenten wollen alle 6 Monate ein neues Smartphone besitzen und das alte wandert zwangläufig über kurz oder lang auf die Deponie, wo sich die Wertstoffe ansammeln. Eine realistische Antwort darauf ist sicher nicht die Umerziehung des Verbraucherszu weniger Konsum, sondern die Schließung von Rohstoffkreisläufen. Ob diese allerdings ausreicht, die Vision der europäischen Rohstoffautarkie bis 2025 zu erreichen, darf doch bezweifelt werden; selbst wenn genügend Rohstoffe auf den Deponien und Halden liegen sollten, sind sie bisher nicht ausreichend zugänglich oder wegen der hohen Verdünnung nicht wirtschaftlich nutzbar. Den Kopf in den Sand zu stecken ist aber nicht die richtige Herangehensweise. Stattdessen appellierte Martin Bertau an alle im Saal: Lasst uns das Thema gemeinsam voranbringen!

Copyright DECHEMA Mika Volkmann

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Auch bei der Mobilität werden die Menschen sich kaum einschränken wollen. Um Personen und Waren zu transportieren, werden laut Walter Leitner, der für den Themenkomplex Kraftstoffe sprach, Verbrennungsmotoren weiter im Einsatz bleiben. Für sie werden synthetische Kraftstoffe auf regenerativer Basis gebraucht. Wo der Strom nicht in die Mobilität wandert, kann er, wie Georg Markowz darstellte, dazu genutzt werden, chemische (und biotechnologische) Prozesse zu elektrifzieren. Schon bei 20 % erneuerbaren Energien kommt es zu Konflikten zwischen Klein- und Großverbrauchern, unterschiedlichen Erzeugern und Netzbetreibern sowie der Öffentlichkeit. Sollen tatsächlich 80 % der Energie aus Sonne und Wind stammen, wird ein klares Regelwerk gebraucht. Die Chemieindustrie könnte bei der Ausgestaltung der zukünftigen Energieversorgung nach seiner Aussage eine wichtige Rolle spielen, wenn es ihr gelingt, deutlich politischer zu agieren. Technisch kann Elektrifizierung vielerlei bedeuten: von Elektronen als „Mikrobenfutter“ bis zur elektrischen Heizung; dass der Begriff nicht bei jedem sofort ein „aha“ auslöst, zeigte die kurze Umfrage im Saal.

Copyright DECHEMA / Mika Volkmann

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Für das Wassermanagement gelten, wie Gerd Sagawe ausführte, ebenfalls nicht nur technische Anforderungen (die im übrigen Ähnlichkeiten zur Kreislaufwirtschaft aufweisen). Da es sehr stark von regionalen Gegebenheiten bestimmt wird, erfordert es individuelle Lösungen, die auf Wissen und Erfahrungen beruhen. Um alle Herausforderungen gut lösen zu können, ist istein Wissenserhalt auf internationaler Ebene und in global agierenden Unternehmen notwendig, was eine spezifische Personalentwicklung und einen entsprechend globalen Personalaustausch voraussetzt. Und kommt hier nicht schon wieder der Megatrend demografischer Wandel ins Spiel?

Erst einmal steigen die Bevölkerungszahlen global aber noch etwas an – auf 9 bis 10 Mrd Menschen bis 2050, wie Thomas Hirth ausführte. Sie werden etwa dreimal soviel Energie und Rohstoffe brauchen wie heute. Dafür wird die Bioökonomie benötigt, aber auch mehr Ressourceneffizienz. Deutschland hat als Exportland ein elementares Interesse an einer stabilen globalen Wirtschaft, nach Energie- und Rohstoffversorgung. Deshalb müssen wir dazu beitragen, entsprechende Modelle zu entwickeln. Prozessentwicklung und Fachkräfte sind dafürebenso Voraussetzung wie ein begleitender gesellschaftlicher Diskurs, um Fehlentwicklungen zu vermeiden.

Copyright DECHEMA / Mika Volkmann

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Wir werden uns in Zukunft nicht nur auf einen Rohstoff wie Kohle, Erdöl oder Biomasse als Motor unserer Wirtschaft verlassen können, sondern müssen uns auf eine Rohstoffflexibilisierung einstellen. Um diesen Wandel in den kommenden Jahren erfolgreich hinzubekommen, bedarf es einer parallelen Entwicklung zu flexibleren Prozessen, die den gewachsenen Anforderungen standhalten können. Schaffen wir das? war eine Frage, die sich die Teilnehmer stellten. Ja, wir schaffen das, war die Meinung aller Podiumsteilnehmer – aber nur, wenn Biotechnologie und Verfahrenstechnik gemeinsam an den Lösungen arbeiten und wir die Themen Rohstoffversorgung, Mobilität, Energie, Wasser und Ressourceneffizienz nicht isoliert betrachten, sondern ganzheitliche Lösungen suchen.

Das Bewusstsein unter den Experten ist da, dass die Biotechnologie und die Chemische Technik Lösungen für die großen Herausforderungen der Menschheit liefern können. Das Selbstbewusstsein, dieses auch öffentlich laut zu kommunizieren, ist aber nicht ausreichend vorhanden. Der Schlussappell der beiden Moderatoren Kurt Wagemann und Roland Ulber an alle Podiumsteilnehmer und Zuhörer war deshalb klar: Wir müssen zusammenarbeiten, wenn wir die ambitionierten Ziele erreichen wollen und wir müssen unsere Lösungskompetenz besser kommunizieren!

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ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen in Aachen gestartet

Mit mehr als 1.300 Teilnehmern finden derzeit die 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen und die ProcessNet-Jahrestagung in Aachen statt. In der  Eröffnungssitzung betonte Dr. Martin Brudermüller, BASF SE, die Bedeutung der Prozessentwicklung und Prozessinnovation für die Zukunft der chemischen Industrie. Anders als in der Vergangenheit vollzieht sich derzeit der Rohstoffwandel nicht global, sondern regional sehr unterschiedlich. Für weltweit agierende Unternehmen bedeutet dies, dass sie ein breites Portfolio technischer Lösungen entwickeln und bereithalten müssen. Prof. Dr. Wolfgang Marquardt, Vorstandsvorsitzender des FZ Jülich, analysierte das Verhältnis zwischen Wissenschaft und Gesellschaft. Er trat für ein Verschmelzen von Disziplinen ein und für ein stärkeres Zusammenwirken verschiedener Stakeholder.

ProcessNet-Jahrestagung 2014 / 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 30.09.-01.10.2014ProcessNet-Jahrestagung 2014 / 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 30.09.-01.10.2014ProcessNet-Jahrestagung 2014 / 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 30.09.-01.10.2014

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Neuer ProcessNet-Arbeitskreis „Rohstoffe und Kreislaufwirtschaft“ nimmt Arbeit auf

Nach Schätzungen von Experten liegen in Deutschland rund 250.000 t Selten-Erd-Metalle in Form von Schlacken auf Deponien; gleichzeitig ist das Land in vielen Bereichen zu 100 % von Rohstoffimporten abhängig. Der neue ProcessNet-Arbeitskreis „Rohstoffe und Kreislaufwirtschaft“ will diesen Widerspruch angehen. Im Rahmen eines zunächst auf zwei Jahre angelegten Arbeitsprogramms wollen die Experten Sachanalysen durchführen und daraus Empfehlungen für Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten ableiten.

Innerhalb von nur zehn Jahren hat sich der Wert der deutschen Rohstoffeinfuhren verdreifacht. In vielen Bereichen ist Deutschland zu 100 % von Importen abhängig. Gleichzeitig werden bisher nur Kupfer, Aluminium und Stahl in nennenswertem Umfang recycelt. Zwar ist in den letzten Jahren das Bewusstsein dafür gewachsen, dass die Schließung von Stoffkreisläufen nicht nur zu mehr Nachhaltigkeit, sondern auch zu geringeren wirtschaftlichen Abhängigkeiten beitragen könnte. Doch bisher fehlen viele Voraussetzungen, um die deponierten Rohstoffe besser zu nutzen. Das reicht von fehlenden Katastern, die überhaupt erst die nutzbaren Rohstoffvorkommen ausweisen würden, über politische Rahmenbedingungen bis zum Fehlen von Technologien, um vor allem rohstoffreiche, aber schwer aufzuschließende Sekundärquellen wie Aschen oder Schlacken auszubeuten.

Der temporäre ProcessNet-Arbeitskreis „Rohstoffe und Kreislaufwirtschaft“ will sich nicht nur auf wissenschaftlich-technische Fragestellungen konzentrieren, sondern auch die politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen berücksichtigen. In enger Abstimmung mit thematisch verwandten bestehenden Gremien, aber auch mit Industrieverbänden, Umweltverbänden und Behörden wollen die Experten Konzepte für eine bessere Sekundärnutzung von metallischen und mineralischen Rohstoffen entwickeln.

Sechs Handlungsfelder mit unterschiedlichem Zeithorizont sind bereits umrissen. Dazu gehören Sammelsysteme und Logistik, die erst die Voraussetzung dafür schaffen, Stoffströme für das Recycling zugänglich zu machen, ebenso wie die Entwicklung neuer Trenntechnologien und die Erfassung der Wertstoffvorkommen in Deutschland.

Fachleute, die Interesse an der Arbeit des Gremiums haben, finden weitere Informationen unter www.processnet.org/tak_ruk

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Podiumsdiskussion: Zukunft gestalten mit Verfahrenstechnik und Biotechnologie

im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen,  Mittwoch, 1. Oktober 2014, 17:20 Uhr, Raum Brüssel, eurogress Aachen.

Dass Verfahrenstechnik und Biotechnologie zur Lösung von Wasser-, Energie- und Rohstoffversorgung, Gesundheit und Ernährung und anderen Zukunftsfragen beitragen können, scheint spätestens nach dem ProcessNet-Zukunftsworkshop 2013 klar.

Das Zukunftsforum der DECHEMA-Fachgemeinschaft Biotechnologie hat im Juni 2014 ein Papier vorgestellt, dass die Potenziale der Biotechnologie im Detail darstellt (“Biotechnologie – Schlüssel zur Bioökonomie”). Doch tun Wissenschaft und Industrie bereits genug? Und tun sie das Richtige, um ihr Potenzial vollständig zum Tragen zu bringen?

In der Podiumsdiskussion sollen diese Fragen kritisch beleuchtet werden.
Impulse setzt Klaus Burmeister, z-punkt, in seinem Eingangsvortrag.
Anschließend stellen sich die Experten den Fragen der Moderatoren und des Publikums.

  • Impulsvortrag: Klaus Burmeister, z-punkt
  • Diskussion:
    • Prof. Dr. Martin Bertau, TU Bergakademie Freiberg
    • Prof. Dr. Walter Leitner, RWTH Aachen
    • Dr.-Ing. Georg Markowz, Evonik Industries AG
    • Prof. Dr. Thomas Hirth, Fraunhofer IGB und Universität Stuttgart
    • Dr. Gerd Sagawe, EnviroChemie GmbH,Roßdorf
  • Moderation:
    • Prof. Dr. Kurt Wagemann, DECHEMA e.V., Frankfurt am Main
    • Prof. Dr. Roland Ulber, TU Kaiserslautern

Haben Sie Fragen oder Thesen, die in die Podiumsdiskussion einfließen sollten? Dann posten Sie sie hier im Blog – wir nehmen sie mit nach Aachen!

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