Im Cross-Cluster Projekt WECLA haben der Cluster Neue Werkstoffe, der Cluster Ernährung, der Chemie-Cluster Bayern, die Koordinierungsstelle Additive Fertigung und das Kompetenz-Netzwerk Digitale Landwirtschaft Bayern Informationen zu zukünftigen Technologiefeldern aufbereitet, um Hintergründe und Anwendungspotenziale aufzuzeigen. Der Beitrag wurde im Rahmen des Projektes vom Chemie-Cluster Bayern erstellt.

Angesichts der Notwendigkeit, sich von tierischen Proteinen zu verabschieden, setzt die Lebensmittelindustrie auf pflanzliche Alternativen. Die Herausforderung dabei ist, den gewohnten Geschmack, die Textur und den Geruch beizubehalten. Dies eröffnet einen Markt für Lebensmittelzusätze, die charakteristische Texturen, Aromen, Farben und Geschmacksprofile imitieren.

In der Kosmetikindustrie werden traditionelle Inhaltsstoffe aufgrund von Gesundheits- und Ethikbedenken obsolet. Dadurch entsteht Raum für innovative Produkte und Ideen.

In diesem Kontext gewinnt die Biotechnologie in der Kosmetik- und Lebensmittelindustrie mehr und mehr an Bedeutung. Dies liegt an Ihrer Fähigkeit innovative Inhaltsstoffe, natürliche Farben, Aromen und nachhaltige Herstellungsverfahren bereitzustellen. Gleichzeitig erfüllen biotechnologisch hergestellte Inhaltsstoffe die Verbraucheransprüche nach Wirksamkeit, Nachhaltigkeit und verringert den Bedarf an tierischen Inhaltsstoffen. ​

In der Infografik präsentieren wir euch Neuheiten, Trends, Technologien und aufstrebende Start-ups, die die Zukunft der Kosmetik- und Lebensmittelbranche gestalten.


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Im Cross-Cluster Projekt WECLA haben der Cluster Neue Werkstoffe, der Cluster Ernährung, der Chemie-Cluster Bayern, die Koordinierungsstelle Additive Fertigung und das Kompetenz-Netzwerk Digitale Landwirtschaft Bayern Informationen zu zukünftigen Technologiefeldern aufbereitet, um Hintergründe und Anwendungspotenziale aufzuzeigen. Der Beitrag wurde im Rahmen des Projektes vom Chemie-Cluster Bayern erstellt.

Deutschland erzeugt große Mengen an Abfall. Diese Abfallströme sind beispielsweise Lebensmittel- und Gartenabfälle, Batterien, Verpackungen, Papier, Abwasser, Altkleider, Altmöbel, Elektronikgeräte, aber auch Bau- und Abbruchabfälle, Bergbauabfall, Industrieabfall Schlamm. Die Liste ist beliebig lang fortsetzbar. Und die Abfallströme fallen nicht nur in den Haushalten an, sondern auch in den Industrien, bei der Lebensmittelverarbeitung und in der Landwirtschaft.

Zukünftig werden wir unser Verhältnis zu Abfall verändern müssen. Denn unser Abfall hat einen Wert – den wir zukünftig erkennen und nutzen müssen.

Wir stellen euch im Folgenden innovative Ideen, Technologien und Start-ups vor, die Reststoffen einen Mehrwert zuführen:


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Vertical Farming ist ein innovatives Konzept, das aktuell die landwirtschaftliche Produktion in städtischen oder klimatisch benachteiligten Gebieten revolutioniert. Der Beitrag wurde im Rahmen des Projektes vom Kompetenz-Netzwerk Digitale Landwirtschaft Bayern erstellt.

Copyright - Kompetenz-Netzwerk Digitale Landwirtschaft Bayern

Das Konzept ermöglicht es, Nutzpflanzen in mehreren Schichten übereinander in einem kontrollierten Umfeld zu produzieren, wodurch die landwirtschaftliche Produktion auf engstem Raum maximiert wird. Durch die Verwendung von Technologien wie LED-Beleuchtung, intelligenten Bewässerungssystemen und automatisierten Prozessen kann eine höhere Produktivität erzielt werden, ohne dass dabei wertvolle Ressourcen wie Wasser und Land verschwendet werden.

Im Cross-Cluster Projekt WECLA haben der Cluster Neue Werkstoffe, der Cluster Ernährung, der Chemie-Cluster Bayern, die Koordinierungsstelle Additive Fertigung und das Kompetenz-Netzwerk Digitale Landwirtschaft Bayern Informationen zu zukünftigen Technologiefeldern aufbereitet, um Hintergründe und Anwendungspotenziale aufzuzeigen.

Das Projekt zielt darauf ab, die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Branchen zu fördern und Impulse zu Zukunftstechnologien zu geben.

In der Multimedia-Story unseres Cross-Cluster Projektes WECLA haben wir das Thema Vertical Farming aufgegriffen. Wir erklären hier einfach und verständlich, wie Vertical Farming funktioniert, welche Systeme es gibt und wer sich bereits mit diesem Thema beschäftigt.

Sie wollen mehr erfahren - einfach dem Link folgen und mit dem Scrollytelling-Tool Pageflow auf Entdeckungsreise gehen!

https://cmetz.pageflow.io/vertical-farming-eine-neue-art-von-landwirtschaft

Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Fleisch, das nicht von einem geschlachteten Tier stammt, sondern aus nur wenigen Zellen in einem Bioreaktor unter kontrollierten Bedingungen heranwächst – eine technologische Neuerung mit Zukunftspotenzial. Dadurch können neue Geschäftsfelder eröffnet und zu einer nachhaltigen Ernährung beigetragen werden. Im Rahmen des Cross-Cluster-Projekts WECLA über „Alternative technologische Ansätze für Werkstoffe, Ernährung, Chemie, Landwirtschaft und Additive Fertigung“ hat der Cluster Ernährung am KErn interessante Fakten zu Cultured Meat in einer Infografik zusammengefasst. Sie verdeutlicht die Vorteile, Herausforderungen und nennt relevante Akteure aus Deutschland. Der Beitrag wurde im Rahmen des Projektes vom Cluster Ernährung erstellt.

Die Verringerung von Tierleid, der Schutz der Umwelt, die Ernährungssicherung der Weltbevölkerung – es gibt zahlreiche Gründe für die Förderung eines nachhaltigen Ernährungssystems und die Verringerung der konventionellen Fleischproduktion. Eine Alternative zu herkömmlichem Fleisch ist dessen Kultivierung im Labor bzw. Bioreaktor. Dazu werden Stammzellen aus dem Muskelgewebe eines Tieres in einer Nährlösung vermehrt. An der Entwicklung und Optimierung der Technologie wird intensiv geforscht. “Gegenwärtig fließen enorme Mengen an Risikokapital in Unternehmen, die sich der Erzeugung von In-vitro-Fleisch verschrieben haben“, sagt Prof. Dr. Hannelore Daniel, ehemalige Professorin an der Technischen Universität München. Die hohen Investitionen sprechen für ein großes Marktpotential und die rasche Entwicklung marktreifer Produkte. In Singapur sind die ersten Produkte bereits auf dem Markt. Erst kürzlich hat ein Unternehmen von der US-amerikanischen Lebensmittelbehörde eine Zulassung für kultiviertes Hühnerfleisch erhalten.

In der EU hat Cultured Meat jedoch noch keine Marktzulassung. Da hier die Novel-Food-Verordnung greift, müssen die Produkte vor dem Markeintritt ein aufwendiges Zulassungsverfahren durchlaufen. Bis das kultivierte Fleisch auf dem europäischen Markt verfügbar ist, können daher noch mehrere Jahre vergehen. Außerdem muss für die nachhaltige Produktion der Energieverbrauch während des Prozesses reduziert werden. Aktuell ist zwar der Flächen- und Wasserverbrauch bei der Herstellung von In-vitro-Fleisch im Vergleich zu herkömmlichem Fleisch geringer, jedoch ist der Energieaufwand deutlich höher.

Eine weitere Herausforderung ist der Ersatz von fötalem Kälberserum. Dieses wird dem Nährmedium für die Kultivierung der Zellen zugesetzt und aus dem Blut eines ungeborenen Kalbs gewonnen. Muttertier und Kalb werden dabei getötet, was dem Anspruch Fleisch ohne das Schlachten von Tieren zu produzieren, widerspricht. Inzwischen arbeiten jedoch mehrere Unternehmen und Startups daran, serumfreie Medien zu entwickeln. Möglichkeiten sind zum Beispiel die Herstellung eines Nährmediums auf Basis von Mikroorganismen und aminosäurereichen Pilzextrakten.

Insbesondere Unternehmen, Startups und Forschungseinrichtungen aus den USA, Israel und den Niederlanden arbeiten an der Kultivierung von Fleisch. Aber auch Akteure aus Deutschland sind in der Produktion von kultiviertem Fleisch und Fisch oder der Bereitstellung der benötigten Technik aktiv.

Mehr dazu und weitere Einzelheiten in der Infografik.

Zusätzliche Informationen zu alternativen Proteinquellen, u.a. Kulturfleisch, erhalten Sie außerdem in der Literaturstudie des Kompetenzzentrum für Ernährung.


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Ob für die Herstellung von Joghurt, pflanzlichen Burger Patties oder veganem Käse – Fermentation ist vielfältig einsetzbar. Als traditionelle und gleichzeitig innovative Technologie bietet sie zahlreiche Möglichkeiten zur Herstellung und Haltbarmachung von Lebensmitteln. Den Prozess, die Vorteile sowie Anwendungsbeispiele der klassischen Fermentation und der Präzisionsfermentation hat der Cluster Ernährung am KErn in einer Infografik veranschaulicht. Die Infografik ist das Ergebnis des Cross-Cluster-Projekts WECLA „Alternative technologische Ansätze für Werkstoffe, Ernährung, Chemie, Landwirtschaft und Additive Fertigung“, an dem u.a. der Cluster Ernährung am KErn beteiligt ist. Der Beitrag wurde im Rahmen des Projektes vom Cluster Ernährung erstellt.

Fermentation ist ein Jahrhunderte altes Verfahren, um die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verbessern. Hierbei wird die Aktivität von Mikroorganismen genutzt. Klassische Fermentationsprodukte sind beispielsweise Sauerkraut, Joghurt, Sojasauce, Brot oder Bier. Neben der Essigsäuregärung und der alkoholischen Gärung ist die Milchsäuregärung ein gängiger Fermentationsprozess. Dabei wird die in der Milch vorhandene Lactose (Milchzucker) durch Milchsäurebakterien in Lactat (Milchsäure) und Energie umgewandelt. Durch diesen Prozess sinkt der pH-Wert der Milch. Sie wird dicker und es entsteht Joghurt.

Seit einigen Jahren wird die Fermentation vermehrt auch für die Herstellung alternativer Proteinquellen genutzt. So zum Beispiel für die Produktion von Fisch- und Fleischalternativen oder eines fermentierten Pfannenteigs. Das deutsche Start-up Tastee GmbH stellt diesen Pfannenteig her. Der Gründer Karl-Heinz Wenisch sagt dazu: „Mithilfe einer Vielzahl von Bakterien werden Hülsenfrüchte und Reis in einem natürlichen Prozess zu einem Teig fermentiert, der keinerlei Zusatzstoffe enthält, reich an Protein und besonders bekömmlich ist“. Welche Vorteile der Pfannenteig noch hat und wie dieser hergestellt wird, erklärt Karl-Heinz Wenisch im Interview.

Welches Produkt steht hinter dem Namen eatly?

Karl-Heinz Wenisch, Tastee GmbH: Eatly ist ein fermentierter Pfannenteig aus Hülsenfrüchten und Reis, der sich beispielsweise zu Omelette, Wraps oder Pizzateig verarbeiten lässt. Da er ähnliche bindende Eigenschaften aufweist, kann der Teig auch als Eialternative verwendet werden.

Wie wird der Pfannenteig hergestellt?

Karl-Heinz Wenisch, Tastee GmbH: Für die Herstellung des Teiges machen wir uns die Spontanfermentation zunutze, bei der unterschiedliche Bakterien zeitversetzt aktiv sind. Von Natur aus sind auf den Bohnen als Rohprodukt bestimmte Bakterien vorhanden; der Reis liefert die benötigten Kohlenhydrate als Nahrungsquelle für die Bakterien. Zur Vorbereitung müssen die Rohstoffe (Reis und Hülsenfrüchte) zunächst gewaschen und eingeweicht werden. Danach werden sie vermahlen. Um die Fermentation zu starten und kontrollieren zu können, werden anschließend Starterkulturen hinzugegeben. Wichtig ist, dass Faktoren wie die Temperatur, die Zeit und der Vermahlungsgrad der Rohstoffe zusammenpassen. Nur so gelingt die Fermentation.

Was sind die Vorteile und Besonderheiten des Pfannenteigs?

Karl-Heinz Wenisch, Tastee GmbH: Um die Ernährung nachhaltiger zu gestalten und den Proteinbedarf der globalen Bevölkerung zu decken, gewinnen pflanzliche Proteinquellen mehr und mehr an Bedeutung. Die pflanzlichen Proteine sind für die Aufnahme in den menschlichen Körper jedoch weniger gut zugänglich als tierische Proteine. Durch die Fermentation durchlaufen die Proteine eine Art Vorverdauung und werden auf natürliche Weise leichter zugänglich gemacht. Anders als Produkte, für welche die Proteine maschinell extrahiert werden (z.B. für Schnitzel auf Basis von Sojaprotein), ist der Pfannenteig kein hochverarbeitetes Produkt.

Eine technologische Neuerung stellt die Präzisionsfermentation dar. Dabei wird die DNA von Mikroorganismen so verändert, dass sie spezifische Inhaltsstoffe produzieren. Damit lässt sich beispielsweise Milchprotein für veganen Käse oder ein Häm-Ersatz für pflanzenbasierte Burger Patties herstellen. Häm ist Bestandteil des Hämoglobins von Tieren, es färbt das Blut rot und trägt zum typischen Fleischgeschmack bei. Außerdem wird an einer Alternative für fötales Kälberserum geforscht, welches zur Kultivierung von Fleisch benötigt wird, jedoch wegen ethischer Aspekte in der Kritik steht.

Weitere Erklärungen und Beispiele finden Sie in der Infografik.


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Bioinks als Materialsystem für die Verarbeitung über 3D-Bioprinting sind eine Enabler-Technologie für die Erzeugung von künstlichen Geweben als Organersatz oder von Laborfleisch. Diese Technologie hat demnach Potenziale für die Biotechnologie, Medizintechnik und Nahrungsmittelindustrie. Im Cross-Cluster-Projekt WECLA haben der Cluster Neue Werkstoffe, der Cluster Ernährung, der Chemie-Cluster Bayern, die Koordinierungsstelle Additive Fertigung und das Kompetenz-Netzwerk Digitale Landwirtschaft Bayern Informationen zu zukünftigen Technologiefeldern aufbereitet, um Hintergründe und Anwendungspotenziale aufzuzeigen. Der Beitrag wurde im Rahmen des Projektes von der Koordinierungsstelle Additive Fertigung (Bayern Innovativ) und vom Cluster Neue Werkstoffe erstellt.

Quelle: Bayern Innovativ

Was sind Bioinks oder Biotinten?

Bioinks oder Biotinten sind eine Formulierung mit Zellen, die mittels eines automatisierten Biofabrikationsverfahrens prozessiert werden und auch biologisch aktive Zusätze und Biomaterialien enthalten können [1]. Biotinten setzen sich häufig aus Stammzellen, Zellkulturmedien zur Versorgung der Zellen mit Nährstoffen und Biomaterialien zusammen. Die Biomaterialien dienen als Strukturmaterial für Zellen und können diese während der Verarbeitung mittels 3D-Bioprinting schützen. Als Materialklasse kommen hier sehr häufig Hydrogele zum Einsatz, welche Polysaccharide, Proteine oder synthetischen Polymere enthalten. Die charakteristische, verbindende Eigenschaft von Hydrogelen ist deren hoher Wasseranteil durch eine hohe Schwellfähigkeit dieser dreidimensionalen Polymernetzwerke. 

Was ist 3D-Bioprinting bzw. Biofabrikation?

Das Ziel des interdisziplinären Forschungsfeldes der Biofabrikation ist es, funktionale, biologische Produkte wie künstliche Gewebe zu erzeugen. Bioprinting ist eine spezielle Form des 3D-Drucks und umfasst eine ganze Gruppe an Verfahren, welche Biotinten verarbeiten können. Bekannte Verfahren sind das Inkjet-, das Extrusion- oder das Laser-assisted-Bioprinting. Es befinden sich jedoch auch völlig neue Verfahren in der Entwicklung, wie beispielsweise ultraschallgestütztes Bioprinting.  

Wo liegen die technologischen Herausforderungen der Biofabrikation?

Die Herausforderungen für zukünftige industrielle Anwendungen, welche über den Labormaßstab hinausgehen, liegen in der Skalierung der Verfahren, der Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit, der Angiogenese der künstlichen Gewebe und der Zellvitalität. Weiterhin werden neue Zusammensetzungen von Zellkulturmedien untersucht und Bioreaktoren entwickelt, welche auf Kostenreduktion und Großproduktion hinwirken.  

Wo liegen die Anwendungsfelder?

Bioinks und Bioprinting sind von Interesse für die Medizintechnik und Pharmaindustrie. Die Erzeugung künstlicher Gewebe für Medikamententests oder als Teil von in-vitro Krankheitsmodellen kann zur Reduzierung von Tierversuchen führen. Neben den Kosteneinsparungen liegen auch die ethischen Aspekte auf der Hand. Weiterhin könnten künstliche Organe den bestehenden Mangel an Spenderorganen ausgleichen. 

Die Erzeugung von gedrucktem zellbasierten Fleisch im Labor bzw. in der Fabrik, auch als Cellular Agriculture bezeichnet, würde das Konzept der konventionellen Tierhaltung herausfordern. Zukünftige Vorteile könnten eine Reduktion von CO2-Emissionen und weniger Massentierhaltung sein. Auch in Kombination mit alternativen Proteinen als Ersatz für Fisch und Fleisch kann die Technologie zur Anwendung kommen.

Wie steht es um die wirtschaftliche Verwertung?

Es gibt weltweit bereits zahlreiche Start-Ups, welche sich den beschriebenen technologischen Herausforderungen widmen. Sie arbeiten an der Entwicklung von Hydrogelen, neuartigen Zellkulturmedien für den Ersatz von fötalem Kälberserum und innovativen Bioreaktoren oder Biodruckern.

Wird die Technologie in Zukunft bedeutend sein?

Mit den beschriebenen möglichen Einsatzfeldern im Bereich der medizinischen Versorgung und der Lebensmittelerzeugung können Bioinks und Bioprinting einen wichtigen Beitrag zur Lösung bestehender Herausforderungen liefern. Die Marktprognosen gehen davon aus, dass sich die erzielten Einnahmen aus dem Bioprinting von 182 Mio. € im Jahr 2022 auf 1,2 Mrd. € im Jahr 2028 erhöhen werden, wobei 70 % des Umsatzes mit Anwendungen und Dienstleistungen erzielt würden [2].

Quellen:

[1] Groll J. et al; A definition of bioinks and their distinction from biomaterial inks; Biofabrication 11 013001; 2019; DOI: 10.1088/1758-5090/aaec52  

[2] https://3druck.com/industrie/bioprinting-industrie-wird-bis-2028-vorraussichtlich-auf-12-milliarden-us-dollar-wachsen-49112958/?utm_source=mailpoet&utm_medium=email&utm_campaign=22kw44 , aufgerufen am 20.01.2023      


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Pilze werden bereits seit vielen Jahrzehnten wirtschaftlich genutzt, um Inhaltsstoffe oder Arzneimittelwirkstoffe herzustellen. Das innovative Nutzungspotenzial von Pilzen zeigt sich seit einigen Jahren in neuartigen Werkstoffen, die als nachhaltiger Ersatz für Styropor, Leder oder Baumaterialien dienen. Hierfür wachsen Pilze auf natürlichen Reststoffen und bilden ein Pilzmyzel, das zum Produkt weiterverarbeitet wird. Im Cross-Cluster Projekt WECLA haben der Cluster Neue Werkstoffe, der Cluster Ernährung, der Chemie-Cluster Bayern, die Koordinierungsstelle Additive Fertigung und das Kompetenz-Netzwerk Digitale Landwirtschaft Bayern Informationen zu zukünftigen Technologiefeldern aufbereitet, um Hintergründe und Anwendungspotenziale aufzuzeigen. Der Beitrag wurde im Rahmen des Projektes vom Cluster Neue Werkstoffe erstellt.

Quelle: Bayern Innovativ

Viele Menschen sind passionierte „Schwammerl“-Sucher und es ist auch Allgemeinwissen, dass Hefe für die Herstellung von Bier, Wein und Brot benötigt wird. Pilze können jedoch noch viel mehr. Es wird angenommen, dass es mehrere Millionen Pilzarten gibt, von denen bisher nur ca. 120.000 beschrieben sind. Allein dies lässt vermuten, dass sich zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten aus der Nutzung neuer Pilzarten ergeben, von pharmazeutischen Wirkstoffen über Produktionsorganismen für nachhaltige Grundchemikalien bis hin zu veganen Alternativen für Fleisch.

Obwohl Pilze schon seit langem industriell genutzt werden, um Penicillin oder Zitronensäure zu produzieren, arbeiten Start-ups und ExpertInnen aus Forschung, Design und Architektur erst seit wenigen Jahren daran, aus Pilzen nachhaltige Werkstoffe für nachhaltige Produkte herzustellen. Genauer gesagt nutzt man dazu Pilzhyphen. Diese fadenförmigen Zellen eines Pilzes bilden das sogenannte Myzel, die Gesamtheit aller Hyphen. Es ist das unterirdisch wachsende „Wurzelgeflecht“ eines Ständerpilzes. Der Schwammerlsucher sieht das Myzel normalerweise nicht, da nur der oberirdische Fruchtkörper von Interesse ist.

Neben den typischen Speisepilzen kennt man auch zahlreiche Baumpilze, wie beispielsweise den Austernseitling oder den Zunderschwamm. Diese wachsen auf kranken Bäumen oder Totholz und bauen die Lignocellulose, aus der das Holz aufgebaut ist, ab, um daraus benötigte Nährstoffe zu gewinnen.

Pilzkultur zur Materialproduktion

Diese Pilze kann man auf organischen Reststoffen in Kultur züchten. Als Ausgangssubstrat eignen sich Reststoffe aus der Agrar- oder Forstwirtschaft, wie beispielsweise Stroh, Holzreste, Sägespäne, Hanfschäben, Schilfreste oder Treber. Dabei bauen die Pilze die lignocellulosehaltigen Bestandteile der Pflanzenreste teilweise ab und bilden ein dreidimensionales Geflecht. Dadurch wird das Ausgangssubstrat zu einem natürlichen Verbundwerkstoff verdichtet, das gleichzeitig stabil und leicht ist.

Abhängig von den Kultivierungsbedingungen, dem eingesetzten Pilz und den gewählten Substraten können verschiedene Materialeigenschaften erzielt werden. So lassen sich feste, robuste oder weiche und flexible Materialien herstellen. Werden faserige Reststoffe wie Hanffasern in das Substrat eingearbeitet, können aus dem Myzel auch Naturfaserverbundwerkstoffe hergestellt werden. Auch Dicke, Textur, Haptik und teilweise die Farbe lassen sich anpassen. Größe und Form des Biomaterials können durch Wachstum in vorgefertigten Formen beeinflusst werden. Durch Trocknung und Pressverfahren wird das Material in die endgültige Form gebracht.

Für eine gleichbleibende Qualität der Produkte sind standardisierte Prozessbedingungen notwendig. Wenn mit natürlichen Materialien gearbeitet wird, ist dies ist oft nicht einfach. Das Start-up Fungarium aus Erlangen entwickelt daher einen neuen Ansatz: Um regional und saisonal anfallende Reststoffe aus der Landwirtschaft zu myzel-basierten Werkstoffen mit gleichen Eigenschaften und Qualität zu verarbeiten, wird Künstliche Intelligenz genutzt. Der Algorithmus errechnet die jeweils beste Kombination von Reststoff und Pilz, um die gewünschten Eigenschaften bei gleichbleibender Qualität zu ermöglichen.

Vorteilhafte Eigenschaften und Herausforderungen

Myzel-basierte Werkstoffe haben zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften. Neben der ressourcenschonenden, energie- und CO2-armen Herstellung sind die Produkte auch nach Verarbeitung abbaubar bzw. kompostierbar. Das leichte und formbare Material hat zudem gute Dämmeigenschaften.

Die Biomaterialien aus Pilzen haben darüber hinaus ein vielseitiges Anwendungspotenzial. Neben dem Ersatz von Styropor als Verpackungsmaterial werden daraus auch nachhaltigere Alternativen für Leder entwickelt. Von Möbeln, Design- und Interieurprodukten bis hin zu Bau- und Isoliermaterialien, Laminatersatz und Akustikpanelen sind viele Anwendungen denkbar.

Trotz der vorteilhaften Eigenschaften von myzel-basierten Werkstoffen bleiben Herausforderungen, wie der Zugang zu und Logistik von biogenen Rest- und Abfallstoffen und der Aufbau von industrialisierten Prozessen. Dabei bleibt eine Herausforderung auch gleichbleibende Produktqualität zu erreichen. Das gilt natürlich während des Upscaling-Prozesses, aber vor allem auch, wenn regional und saisonal unterschiedliche Reststoffe eingesetzt werden.

Nicht zuletzt gilt es auch Geschäfts- und Endkunden von den Vorteilen der myzel-basierten Werkstoffe zu überzeugen und die Vermarktung in die Anwenderbranchen aufzubauen.

Vorreiter und ihre Produkte

Das Unternehmen Ecovative Design aus den USA entwickelt beispielsweise seit 2007 myzel-basierte Materialien und hat eine Pilzfarm aufgebaut, um im kommerziellen Maßstab in einem kontinuierlichen Prozess myzel-basierte Materialien herzustellen. Ein hanffaserverstärktes Pilzkomposit wird für das Baugewerbe als Dämmstoff mit flammhemmenden Eigenschaften gefertigt. Neben stoßsicherem Verpackungsmaterial für den Computerhersteller Dell oder den Möbelhersteller Ikea wird auch eine nachhaltige Alternative für Schaumstoff und veganes Leder produziert.

Mogu aus Italien produziert myzel-basierte Designprodukte für Innenräume. Dazu gehören verschiedene 3D-geformte Akustikpanele zu Schallabsorption und Bodenbeläge sowie mit biobasiertem Harz beschichtete Fliesen.

Weitere Unternehmen, die myzel-basierte Produkte herstellen, sind unter anderem Grown.Bio, Biohm, MycoWorks, Mycelium Materials Europe B.V., Zvnder, Bolt Threads oder Mycotech Lab. Diese Unternehmen stellen u.a. Ersatz für Leder her, das in der Textilindustrie zu Schuhen oder Taschen verarbeitet werden kann. Darüber hinaus gibt es auch Start-ups, die sich auf die Herstellung von Fleischersatz mit Hilfe von Pilzmyzel spezialisiert haben.

Quellen:


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Begriffe wie Defossilisierung, Dekarbonisierung und Carbon Capture & Utilisation (CCU) sind gerade hoch aktuell und in aller Munde. Was hat es damit auf sich? Welche Technologien existieren heute schon um CO2 als Rohstoff zu nutzen und umzuwandeln? Welche Forschungsinstitute, Universitäten, Start-ups und Unternehmen sind in diesem Feld aktiv?

Das klären wir in unserer neuen Multimedia-Story unseres Cross-Cluster Projektes WECLA, die wir (Chemie-Cluster Bayern) gemeinsam mit unseren Kolleg:innen vom Cluster Neue Werkstoffe erstellt haben. Wir erklären nicht nur einfach und verständlich was CO2 ist und was sich hinter den Begriffen Defossilisierung und Dekarbonisierung versteckt, sondern erläutern auch detailliert welche Abscheidungs- und Umwandlungstechnologien für die Nutzung von CO2 als Rohstoff existieren. Richtig spannend wird es immer dann, wenn wir Kohlenstoffdioxidemissionen in Gegenstände des täglichen Lebens umgewandelt werden und wir als Verbraucher:innen diese Produkte sehen, essen und auch tragen können.

Sie wollen mehr erfahren - einfach die Story im Scrollytelling-Tool Pageflow anklicken und auf Entdeckungsreise gehen!

Hier noch mal der Link zu Pageflow: CO2 als Rohstoff für die chemische Industrie (pageflow.io)


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Quelle: Bayern Innovativ

Mit jedem Tag wird deutlicher: Wir müssen uns von einer linearen und fossil-basierten Gesellschaft zu einer nachhaltigen, kreislauffähigen und ressourcenerhaltenden Wirtschaft und Gesellschaft wandeln. Besser heute als morgen. 

Diese Transformation geht über die bloße Abkehr von fossilen Rohstoffen hinaus und umfasst Agrarwirtschaft, Lebensmittelproduktion, Rohstoffgewinnung und Werkstoffherstellung. Dafür sind innovative Ideen und Technologien u.a. aus der Chemie, Lebensmitteltechnologie, Biotechnologie und Werkstoffwissenschaft notwendig. 

 
Im Rahmen des Projekts WECLA “Alternative technologische Ansätze für Werkstoffe, Ernährung, Chemie, Landwirtschaft und Additive Fertigung” suchen wir diese Ideen, smarte Köpfe und technologischen Visionäre. Wir wollen wissen, woran aktuell geforscht wird und welche Entwicklungen wir zukünftig erwarten dürfen. Unser Fokus liegt dabei auf innovativen Materialien aus Reststoffen, neuartigen Lebensmitteln, nachhaltigen nicht fossil-basierte Werkstoffen und biobasierten Produkten sowie neuen Formen der Landwirtschaft. Alle Informationen wollen wir kompakt und übersichtlich darstellen, um die Potenziale und Anwendungen der wichtigsten Zukunftstechnologien den unterschiedlichen Akteuren der bayerischen Wirtschaft aufzuzeigen. 
 
Wenn ihr an Lösungen für die Zukunft arbeitet, dann freuen wir uns, wenn ihr uns euer Projekt, Startup oder Unternehmen (aus Bayern) kurz beschreibt. Wir werden euch für Hintergrundinformationen, durch Interviews, etc. in unsere Arbeit einbinden und eure Innovationen dem bayerischen Ecosystem vorstellen. Das erhöht die Sichtbarkeit eurer Ideen und Produkte und wir können euch mit neue Kooperationspartnern vernetzen. 

Bei Interesse sendet uns bitte eine E-Mail mit Kontaktdaten und einer kurzen Beschreibung (3-5 aussagekräftige Sätze) eurer Technologie oder eurem Pitchdeck. Wir werden euch zeitnah kontaktieren, wenn der Technologieansatz in die Ausrichtung passt.

Euer WECLA- Team 

Eva, Theresa, Tobias, Christian 

Kontakt per E-Mail: 


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.

Im bayerischen Cross-Cluster Projekt „ Alternative technologische Ansätze für Werkstoffe, Ernährung, Chemie, Landwirtschaft und Additive Fertigung - WECLA“ haben sich der Cluster Neue Werkstoffe (CNW), der Cluster Ernährung (CE), der Chemie-Cluster Bayern (CCB), die Koordinierungsstelle Additive Fertigung und das Kompetenz-Netzwerk Digitale Landwirtschaft Bayern (KNeDL) zusammengeschlossen, um  gemeinsam in den Zukunftstechnologiefeldern rund um die Themen Werkstoffe, Ernährung, Chemie, Landwirtschaft und Additive Fertigung zu arbeiten.

Die Transformation unseres Wirtschaftssystems hin zu einer nachhaltigen und auf erneuerbaren Ressourcen basierenden Wirtschaft ist von großer Bedeutung für die Entwicklung unserer Gesellschaft, zur Erhaltung unseres Wohlstands und für eine enkelfähige Zukunft. Die benötigte Transformation geht über eine bloße Abkehr von fossilen Rohstoffen hinaus. Sie umfasst die Agrarwirtschaft und Lebensmittelproduktion die Nutzung anfallender Reststoffe und Nebenströme und den Einsatz ressourcenarmer, kreislauffähiger Technologien. Hierfür werden neue innovative Verfahren und Technologien benötigt, die teilweise auf dem Markt verfügbar sind, sich jedoch meist noch in der Entwicklung befinden. Insbesondere die Biotechnologie, Chemie und Additive Fertigung werden als Technologiefelder mit hohem Innovationspotenzial angesehen.

Projektziel:

Ziel des Projektes ist der Aufbau von Wissen über alternative Technologien, innovative Technologieentwickler und Pioniere in Forschungseinrichtungen sowie zukunftsträchtige Startups und innovative und agile Unternehmen. Die Analyse von Schnittstellen soll die Potenziale der Technologien und Prozesse für andere Technologie- und Anwendungsgebiete aufzeigen.

Die Schwerpunkte der Recherche liegen dabei auf folgenden Technologiefeldern:

  • alternative Rohstoffe für Lebensmittel
  • Ersatz fossil-basierter und/oder tierischer Materialien
  • 3D-Druck von Lebensmitteln, Biomaterialien und Bioinks
  • Neue Produktionsverfahren wie Cellular Agriculture, Hydroponik, lndoor-/Vertical Farming
  • (Natürliche) lnhaltsstoffe für Lebensmittel, Kosmetik und Konsumgüter aus pflanzlichen Roh-, Reststoffen und industriellen Nebenströmen durch industrielle Biotechnologie

Die Erkenntnisse aus Recherche und Analyse werden anschaulich aufbereitet. Mit modernen und attraktiven Kommunikationsformaten für den Wissenstransfer werden diese Informationen dem bayerischen Innovationsökosystem und seinen Akteuren in Wirtschaft, Industrie und Wissenschaft zugänglich gemacht. Damit sollen die Clusterpartner und bayerische Unternehmen für Zukunftsthemen sensibilisiert werden und Impulse für neue Geschäftsideen gesetzt werden. Darüber hinaus wird die Zusammenarbeit der drei Cluster, dem Kompetenznetzwerk und der Koordinierungsstelle ausgebaut und verstetigt.

Erste Schritte:

In den nächsten Monaten werden nun Zukunftsthemen, innovative Startups und Technologievorreiter recherchiert und eine projektinterne Datenbank aufgebaut. In einem Workshop mit externen Kommunikationsexperten werden aktuelle und zielgruppenspezifische Kommunikationsformate eruiert, ausgewählt und ein Redaktionsplan erstellt.

Weitere Informationen

Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich gerne an unser Projektteam: Theresa Dörres (doerres@chemiecluster-bayern.de; +49 174 977 39 13)


Cross-Cluster-Projekt „WECLA“

"Alternative technologische Ansätze für Inhaltsstoffe, Materialien und Lebensmittel – Umfeldanalyse zu innovativen Start-ups und aktuellen Forschungsentwicklungen mit dem Ziel des Wissenstransfers“

Eine Zusammenarbeit der Cluster und Initiativen:

Gefördert vom Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, im Rahmen der Förderinitiative “Cross-Cluster-Bayern 2022”.