Bioökonomie BW

Der rasant steigende globale Ressourcenverbrauch führt laut Global Footprint Network dazu, dass im Jahr 2022 etwa 1,75 Erden notwendig gewesen wären, um ihn zu decken. Forschende des KIT wollen den bisherigen linearen Wirtschaftsansatz „take, make, use, dispose“ grundlegend verändern. Ihr Lösungsansatz besteht in zirkulären Verfahren der Kreislaufwirtschaft: In der Kreislauffabrik werden gebrauchte Produkte möglichst automatisiert aufgearbeitet.

Autonome und robuste Navigation ist für Landwirtschaftsroboter oder Maschinen, die autonomer werden sollen, eine essenzielle Fähigkeit, um sicher und zuverlässig mobil zu sein. Was technologisch, aber auch ökonomisch jetzt schon eingesetzt werden kann, zeigt das Fraunhofer IPA mit seinen Demonstratoren von 12. bis 18. November 2023 auf der Landwirtschaftsmesse »agritechnica« in Hannover.

Ein Forschungsteam des Fraunhofer IPA und Fraunhofer IME arbeitet daran, mithilfe von Proteinen und Enzymen aus dem Speichel von Hornissen oder der Seide von Köcherfliegenlarven einen Holzbinder herzustellen, der witterungsbeständig und biologisch abbaubar ist. Ziel ist es, einen biologischen Holzkleber zu entwickeln, mit dem Holzreste mittels 3D-Drucker zu neuen Naturstoffkomposit-Produkten verarbeitet werden können.

Über dem Feld kreisen Drohnen und erkennen mit Hilfe spezieller Sensoren frühzeitig Pflanzenkrankheiten. Intelligente Kameras steuern automatisierte Hacken beim Unkrautjäten. Dies sind zwei Beispiele, die dazu beitragen, dass landwirtschaftliche Kleinbetriebe am digitalen Fortschritt teilhaben. Entwickelt werden diese Technologien von der Universität Hohenheim in Stuttgart zusammen mit der HfWU Nürtingen-Geislingen und weiteren Partnern.

Christian Kühn, Parlamentarischer Staatssekretär im BMUV, und Corinna Enders, Geschäftsführerin der ZUG, überreichten in Tübingen vier Förderbescheide an KI-Leuchtturmprojekte aus Baden-Württemberg.

Für mehr Klimaschutz in der Blechfertigung sorgen Trumpf, Thyssenkrupp Materials Services und das Fraunhofer IPA im Forschungsprojekt de:karb. Ziel der Zusammenarbeit ist eine offene Plattform, mit der Anwender den CO2-Vebrauch ihres Bauteils genau bestimmen können. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert das Projekt mit 8,3 Millionen Euro.

Absolventen des Wirtschaftsingenieurwesens und Existenzgründer der HKA, Dr. Markus Bohlayer und Dr.-Ing. Adrian Bürger, haben mit der Path to Zero GmbH eine KI-basierte Software-Lösung zur Steuerung der industriellen Klimatransformation entwickelt und wurden dafür mit dem Gründungspreis – Digitale Innovation vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz ausgezeichnet.

Dr. Lukas Kriem und Marc Beckett forschen am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik an hydroponischen Systemen für eine »bodenlose« Landwirtschaft, die Ressourcen schont, die Umwelt weniger belastet und Pflanzenanbau sogar in unwirtlichen Regionen ermöglicht.

Mit dem Förderprogramm Start-up BW Pre-Seed fördert das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus mit Unterstützung der L-Bank auch 2023 wieder die Umsetzung spannender und innovativer Geschäftsideen. In der ersten Auswahlrunde konnte acht neuen Unternehmen eine Förderung zugesagt werden.

Nachhaltigkeit und Klimaschutz stehen ganz oben auf der Agenda von Politik, Wirtschaft und Wissenschaft. Um sich ein Bild davon zu machen, mit welchen Innovationen ressourceneffizientes Wirtschaften gelingt, besuchte Ministerpräsident Winfried Kretschmann am 31. Januar 2023 den Stuttgarter Technologie- und Innovationscampus S-TEC im Fraunhofer-Institutszentrum Stuttgart.

In Laboren werden bisher viele Analysen von Hand gemacht. Das ist aufwändig und kann zu Fehlern führen. Durch die Automatisierung solcher Laboranlagen ließen sich zukünftig alle notwendigen Daten direkt und in Echtzeit ablesen und die Forscher könnten sich besser auf ihre Kernaufgaben konzentrieren.

Start-up Innovation Matters - 19.12.2022

Safrananbau in Deutschland – nachhaltig durch Roboterunterstützung

Safran ist eines der teuersten Gewürze, die es gibt, denn es wird in aufwendigster Handarbeit gewonnen. Deshalb kommt diese Kostbarkeit meist aus Ländern wie dem Iran zu uns, wo die Arbeitsbedingungen schlecht sind und die Löhne billig. Das Start-up Innovation Matters entwickelt ein robotergestütztes, automatisiertes Verfahren, mit dem der Anbau auch für die heimische Landwirtschaft attraktiv wird – ökologisch und fair.

Algen sind kleine Klimaretter. Bereits bei ihrer natürlichen Photosynthese im Freien sind sie äußerst effizient und binden zehnmal mehr Kohlendioxid (CO₂) als Landpflanzen. In Bioreaktoren mit entsprechender Sensorik, Regelungstechnik und Automatisierung kann die Effizienz der Algen auf das Hundertfache von Landpflanzen gesteigert werden. Daher steckt in ihnen erhebliches Potenzial für eine klimaneutrale Kreislaufwirtschaft.

Very Important Robot: Als Kanzler-Exponat holte Bundeskanzler Olaf Scholz den Agrar-Roboter „Phoenix“ der Universität Hohenheim ins Rampenlicht des Digital-Gipfels. Im Gespräch mit Hohenheimer Agrarwissenschaftlern ließ sich der Kanzler erläutern, wie das schwäbische Multitalent seine künstliche Intelligenz und Robotik dazu nutzt, die zukünftige Landwirtschaft mit Umwelt- und Artenschutz zu versöhnen.

Ist die Zukunft auf den Äckern vollautonom und von Robotik geprägt? Das Forscherteam um Kevin Bregler ist Feuer und Flamme für die neue Technologie, die einen Weg zu einer ökologischen und nachhaltigen Landwirtschaft ebnen kann. Ihr Prototyp des Landwirtschaftsroboters CURT war bereits erfolgreich auf Äckern unterwegs. Die dahintersteckende Technik ist allerdings durchaus anspruchsvoll und wird auch klassischen Traktoren nicht den Garaus machen.

Hightech-Bioreaktor von Festo - 10.11.2022

Wertstoffe aller Art – automatisiert produziert in lebenden Zellen

Mithilfe von Algen könnte man zukünftig praktisch alles herstellen, für das bisher Erdöl benötigt wird – Kunst- und Treibstoffe, Arznei- oder Lebensmittel. Außerdem sind sie auch noch Klimaretter, denn sie binden zehnmal mehr CO2 als Landpflanzen. Das Esslinger Unternehmen Festo hat einen Hightech-Bioreaktor entwickelt, mit dem man die kleinen grünen Biofabriken automatisiert kultivieren kann – und dies hundertmal so effizient wie Landpflanzen.

Was heute noch meist chemisch oder in zeit- und kostenintensiver manueller Arbeit erreicht wird, sollen künftig Landwirtschaftsroboter auf neue Art und Weise erledigen: nämlich Beikraut autonom und rein mechanisch entfernen und so eine nachhaltige und ökologische Landwirtschaft möglich machen. An dieser Stelle kommt CURT ins Spiel! Wer ist dieser Typ?

Algen auf dem Teller verbindet man bisher eher mit exotischer Küche – etwa der japanischen. Doch auch so etwas urschwäbisches wie Spätzle könnte zukünftig durchaus mit Mikroalgen zubereitet werden – in diesem Fall mit einzelligen Mikroalgen. Diese gelten als hervorragende Proteinlieferanten, was sie für die Herstellung von Lebensmitteln und Nahrungsmittelergänzungsstoffen wertvoll macht.

Künstliche Intelligenz kann nicht nur Produktionsprozesse effizienter und damit wirtschaftlicher machen, sondern auch die Nachhaltigkeit steigern. Eine Studie des KI-Fortschrittszentrums in Stuttgart zeigt, wie sich beispielsweise die Treibhausgas-Emissionen oder der Verbrauch von Ressourcen und Energie mit KI reduzieren lassen.

Setzt die deutsche Landwirtschaft zukünftig auf Mikroalgen? Mit den einzelligen Wasserpflanzen lassen sich jedenfalls zahlreiche Wertstoffe produzieren – somit haben sie ein großes Potenzial als nachwachsender Rohstoff und Biomassequelle für die Bioökonomie.

Bislang werden Grünabfälle und Klärschlamm meist kompostiert oder verbrannt. Sinnvoller wäre es, daraus den wertvollen Energieträger Wasserstoff zu gewinnen. Dieses Ziel verfolgt ein Forscherteam am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.

Ministerin Hoffmeister-Kraut: „Das Zentrum für Frugale Produkte und Produktionssysteme ist ein einmaliges Zentrum. Es leistet einen maßgeblichen Beitrag für die Wettbewerbsfähigkeit unserer produzierenden Industrie auf preissensitiven Märkten und ermöglicht weitere nachhaltige Entwicklungen in diesem Bereich“

Eine klimaneutrale Kreislaufwirtschaft auf der Basis von Holz ist das Ziel des Verbundprojekts »H2Wood – BlackForest«, das vom BMBF mit 12 Millionen Euro gefördert wird. Hierfür entwickelt das Fraunhofer IGB ein biotechnologisches Verfahren, um aus Holzabfällen Wasserstoff und biobasierte Koppelprodukte herzustellen. Beim Projektpartner Campus Schwarzwald in Freudenstadt wird das Verfahren in einer eigens dafür ausgelegten Anlage demonstriert.