Menschen und Ereignisse

Im Februar 2025 startete das vom Fraunhofer IME koordinierte Verbundprojekt »MagnI-SENSE«. Neben dem Klimawandel stellen auch regulatorische Vorgaben hinsichtlich chemischer Pflanzenschutzmittel (PSM) die Landwirtschaft vor große Herausforderungen. Pflanzenkrankheiten können zu enormen Ernte- und Ertragsverlusten führen, weshalb PSM oft unumgänglich sind -- ein übermäßiger Einsatz solcher Mittel führt jedoch zu Biodiversitätsverlusten. Die Menge des PSM-Einsatzes muss demnach optimal an den tatsächlichen Bedarf im Krankheitsfall ausgerichtet sein.

MagnI-SENSE erforscht vier technische Innovationen, die zusammen ein Analyse- und Monitoringsystem für Landwirte zur Detektion von ertragsrelevanten Pflanzenkrankheiten vor Ort bieten. Durch präzisere Vorhersagen des Auftretens von Schadorganismen können entsprechende Handlungsempfehlungen für den reduzierten und zielgerichteten Einsatz von PSM ermöglicht werden. Landwirten soll es dadurch gelingen, die Ernteerträge zu maximieren und neben dem positiven ökologischen Aspekt auch erhebliche Kosten einzusparen.

Das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME hat vom 11. bis 12. März 2025 gemeinsam mit dem Umweltbundesamt (UBA) einen Workshop zum Thema »New Strategies for Regulatory Bioaccumulation Assessment« durchgeführt. Ziel der Veranstaltung in der Vertretung des Landes Sachsen-Anhalt in Berlin war es, die Bewertungsprozesse der Bioakkumulation bei der Beurteilung der Umweltrisiken von Chemikalien zu optimieren. In Anerkennung der zentralen Rolle, welche die Bioakkumulation im Rahmen der regulatorischen Stoffbewertung spielt, befasste sich der Workshop insbesondere mit dem Bedarf an modernen Alternativen zu den herkömmlichen Tierversuchen, wie in-vitro-Tests (z.B. OECD Testrichtlinie 319) oder dem Einsatz von Nicht-Wirbeltierorganismen einschließlich des Süßwasseramphipoden Hyalella azteca gemäß OECD Testrichtlinie 321. Die Eignung dieser Tests im Vergleich zum traditionellen Fischtest nach OECD Testrichtlinie 305 und ihre Rolle in Test- und Bewertungsstrategien wurde von den 35 Teilnehmer*innen aus Behörden, Industrie und Forschung aus zehn Nationen diskutiert. Der Workshop bot ein vielseitiges Programm mit Vorträgen und interaktiven Diskussionsrunden, um die Zusammenarbeit zwischen wissenschaftlicher Forschung und behördlicher Praxis zu fördern.

Am Fraunhofer IME in Schmallenberg fand vom 17. bis 19. Juni 2024 erstmals ein gemeinsamer Workshop der Arbeitskreise der Fachgruppe Umweltchemie und Ökotoxikologie der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) statt. Dr. Stefan Hahn vom Fraunhofer ITEM, Leiter der GDCh-Fachgruppe, konnte 30 Gäste begrüßen, die aus Wissenschaft, Wirtschaft und Regulation teilnahmen. Neben zahlreichen Fachvorträgen und anregenden Diskussionen zur »Erfassung und Bewertung von Stoffen in der Umwelt« konnten die teilnehmenden Kollegen vom Fraunhofer IME, Dr. Dieter Hennecke, Prof. Dr. Christoph Schäfers, Dr. Bernd Göckener und Dr. Boris Meisterjahn den »Chemikerkollegen und -kolleginnen« das Institut und einige Labore zeigen. Der Austausch zwischen den Arbeitskreisen Chemikalienbewertung, Umweltmonitoring, Atmosphärenchemie und Boden machte die Unterschiede der Betrachtungsansätze aber auch die Gemeinsamkeiten der Methoden deutlich. Eine Verstetigung des Formats wird von allen Teilnehmenden befürwortet.

Im Februar 2025 fand die 2. Generalversammlung des EU-geförderten Verbundforschungsprogramms FEAST (Fostering European Cellular Agriculture for Sustainable Transition Solutions) in Amsterdam statt. Prof. Stefan Schillberg (Institutsleiter des Fraunhofer IME und Leiter der Abteilung Neue Agrarsysteme am Standort Aachen) sowie Dr. Julius Che Ngwa (Leiter der Arbeitsgruppe Cultured Meat) und Kuo-Hui Chiu (Postdoc in der Arbeitsgruppe Cultured Meat) waren vor Ort, um sich mit den restlichen Konsortiumsmitgliedern über Forschungsaktivitäten und Innovation zum Thema Cultured Meat auszutauschen. Neben neuen Technologien und Innovationen wurden auch Geschäftsmodelle vorgestellt und Aspekte wie gesellschaftliche Relevanz, Nachhaltigkeit, Gesundheit sowie Ethik und Regulierungen diskutiert.

FEASTS zielt darauf ab, eine umfassende, unvoreingenommene Wissensbasis über kultiviertes Fleisch und Meeresfrüchte und ihre bedeutende Rolle in einem widerstandsfähigen, gerechten und nachhaltigen Lebensmittelsystem zu schaffen. Als einer der Kooperationspartner des Programms, hat es sich das Fraunhofer IME zur Aufgabe gemacht, die Erforschung von Cultured Meat aus der Abteilung Neue Agrarsysteme heraus zu fördern und voranzutreiben.

Alexandra Loll, Doktorandin am Fraunhofer IME in Schmallenberg, hat für ihre Publikation »Short-Term Test for Toxicogenomic Analysis of Ecotoxic Modes of Action in Lemna minor« den Paul-Crutzen-Preis im September 2024 verliehen bekommen.

Den Preis verleiht die Fachgruppe Umweltchemie und Ökotoxikologie der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) seit dem Jahr 2000 für herausragende wissenschaftliche Publikationen des wissenschaftlichen Nachwuchses auf dem Gebiet der Umweltchemie und Ökotoxikologie.

Die Publikation, die Frau Loll im Rahmen ihrer Masterarbeit geschrieben hat, beschäftigt sich mit der toxikogenomischen Untersuchung der Wasserlinse Lemna minor. Dazu entwickelte sie einen verkürzten Wachstumshemmtest, der mit Transkriptomik und Proteomik kombiniert wurde. Dies bot im Vergleich zum standardisierten ökotoxikologischen Test den Vorteil einer schnellen Bewertung von Wirkmechanismen der Testsubstanzen. Da die Wasserpflanze zuvor kaum genomisch untersucht war, war die bioinformatische Auswertung der komplexen Transkriptom- und Proteomdaten eine besondere Herausforderung. Dadurch konnten für beide Substanzen (Atorvastatin und Bentazon) substanzsspezifische molekulare Fingerabdrücke ermittelt sowie Biomarker für die jeweiligen Wirkmechanismen vorgeschlagen werden. Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung wirkungsspezifischer Screening-Ansätze, die die stoffliche Umweltgefährdungsbewertung erheblich erleichtern könnten.  

Verliehen wurde ihr der Preis durch Dr. Stefan Hahn, Fraunhofer ITEM, bei der »Umwelt 2024«, der gemeinsamen Jahrestagung von SETAC GLB und der GDCh-Fachgruppe Umweltchemie und Ökotoxikologie, die in diesem Jahr in Gießen und Homberg (Ohm) stattfand.

Alexandra Loll untersucht im Rahmen ihrer Promotion die Ökotoxizität künstlicher Süßstoffe anhand von OMICs-Methoden.

Weitere Informationen zum Paul-Crutzen-Preis finden Sie auch hier: GDCh_Preise

Am 2. und 3.12.2024 fand die erste interne Konferenz zu den Forschungsthemen der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IME-Standort Schmallenberg statt. Die Kollegen Karlheinz Weinfurtner, Dr. Sebastian Eilebrecht und Dr. Benedikt Ringbeck organisierten dieses neue Format, das es allen Mitarbeitenden des Bereichs Angewandte Oekologie ermöglichte, sich einen Überblick über die Vielfalt unserer Forschung zu verschaffen.
An knapp zwei Tagen wurden in 22 Vorträgen und 10 Postern die unterschiedlichen Forschungsarbeiten präsentiert: In den sieben Sessions ging es um eine Vielzahl von aktuellen Fragestellungen in der Umweltforschung, wie den Umgang mit schwierigen Testsubstanzen in der Umweltrisikobewertung, Untersuchungen zum Abbau von Polymeren und anderen Substanzen, Einträge von Pestiziden, Modellierungen und OMICs-Methoden, neue ökotoxikologische Testverfahren mit Bakterien, Algen und Fischen, und noch vieles mehr!

Bei Kaffee und Kaltgetränken wurden die Vorträge und Poster diskutiert und neue Forschungsprojekte erörtert. Der Erfolg der Konferenz wird sich nicht nur in neuen abteilungsübergreifenden Kooperationen zeigen; unabhängig davon sind sich alle Teilnehmenden einig, dass eine Verstetigung dieses Formats gewünscht wird.

Vom 24. bis 25 Oktober 2024 fand der erste Workshop des Bundesamts für Naturschutz zum Thema »Umwelteffekte RNAi-basierter gentechnisch veränderter (GV) Pflanzen und Verfahren zur transienten Modifizierung von Organismen« unter organisatorischer Mitwirkung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Fraunhofer IME statt. Der Workshop beleuchtete aktuelle Fragestellungen zu modernen Pflanzenzüchtungstechniken, die auf der vorübergehenden Modifikation der Genexpression basieren, sowie deren Anwendungen und agrarwirtschaftliche Bedeutung. Zudem wurde die Umweltverträglichkeitsprüfung von RNAi-Technologien im Pflanzenschutz diskutiert, mit Fokus auf deren Auswirkungen auf Nicht-Zielorganismen und bestehende Bewertungsmethoden.

Neben den Mitarbeitenden des Fraunhofer IME in Schmallenberg Dr. Sebastian Eilebrecht, Dr. Udo Hommen, Dr. Kerstin Derz, Kirsten Germing und Dr. Elke Eilebrecht war auch der Aachener Fraunhofer IME-Kollege Dr. Andreas Schiermeyer an der Planung und Durchführung des Workshops beteiligt.

Weitere Informationen: https://www.bfn.de/projektsteckbriefe/umwelteffekte-rnai-basierter-gv-pflanzen-und-verfahren-zur-transienten

Vom 8. bis 10. Oktober 2024 war das Fraunhofer IME auf der VertiFarm, Fachmesse für Next Level Farming und New Food Systems, in Dortmund vertreten. Auf der Messe präsentierten internationale Aussteller aus Industrie und Forschung ihre Lösungen für eine nachhaltige Landwirtschaft der Zukunft.

Dr. Marc Stift, Gruppenleiter Vertical Farming am Standort Aachen, war während der zweitägigen Messe vor Ort, um Fragen rund um die am Fraunhofer IME entwickelten Technologien OrbiPlant® und OrbiLoop® zu beantworten. Darüber hinaus hielt er einen Vortrag über die beiden patentierten Systeme, die ein Exempel für die nachhaltige Lebensmittelproduktion und Landwirtschaft von morgen darstellen. 

Nachdem die Kolleginnen und Kollegen am Fraunhofer IME in Schmallenberg seit dem Vorjahr die Büroetage im 3. Stock des 6 000 qm großen Neubaus nutzen konnten, wurden in 2024 die ersten Labore bezogen. Die Mitarbeitenden der Abteilung Ökologische Chemie und der Abteilung Bioakkumulation und Tiermetabolismus räumten den alten Strahlenschutzbereich und transportierten die oft hoch spezialisierte Ausrüstung für die Arbeit mit radioaktiven Isotopen in ihre neue Arbeitsumgebung. Dabei wurden sie durch Werkstatt und Strahlenschutz tatkräftig unterstützt. Da, wo der Transport hochkomplexer Messgeräte nicht allein mit eigenen Mitteln durchführbar war, wurde auch von Geräteherstellern unterstützt. Letztendlich konnte der Umzug der Labore trotz sehr hoher Anforderungen durch Strahlenschutz und Qualitätssicherung zügig abgeschlossen werden.

Die Mitarbeitenden haben sich inzwischen sehr gut in den neuen Räumen eingelebt und freuen sich über die modernen, großzügigen Labore. Einige Mängel, die erst durch den laufenden Betrieb auffallen, werden nach und nach beseitigt und halten die Kollegen der Werkstatt sicher noch einige Zeit auf Trab.

Die Vereinten Nationen haben den 12. Mai zum Internationalen Tag der Pflanzengesundheit erklärt. Er hat das Ziel, weltweit das Bewusstsein dafür zu schärfen, wie der Schutz der Pflanzengesundheit dazu beitragen kann, die Hungersnot zu beenden, die Armut zu verringern, die biologische Vielfalt und die Umwelt zu schützen und die wirtschaftliche Entwicklung zu fördern. Um die Welt im Jahr 2050 ernähren zu können, muss die landwirtschaftliche Produktion um 50 Prozent gesteigert werden. Der Schutz der Nutzpflanzen vor Schädlingsbefall ist dabei von zentraler Bedeutung. Denn jährlich gehen bis zu 40 Prozent der Ernten im Wert von 200 Milliarden Euro durch Schädlinge und Pflanzenkrankheiten verloren.

Am Fraunhofer IME tragen wir dazu bei, Forschung und Innovation im Bereich Pflanzengesundheit voranzutreiben. Pflanzengesundheit ist entscheidend für die Sicherung der Ernährung, den Schutz der Umwelt und die Förderung einer nachhaltigen Landwirtschaft. Unsere Forschung und Kooperationen zielen darauf ab, innovative Lösungen zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten, Schädlingen und anderen Bedrohungen zu entwickeln. Wir fokussieren unsere FuE Aktivitäten von den Mechanismen des Selbstschutzes über die Pathogendetektion bis hin zur Schädlingsbekämpfung.

Im April 2024 startete das vom BMBF im Rahmen des Strukturwandels geförderte industrielle Forschungsvorhaben »ReCO2NWert« (Umsetzung der Ressourcenwende in der chemischen Industrie durch biotechnologische CO2 Nutzung in regionalen Wertschöpfungsketten). Gemeinsam mit neun Projektpartnern aus Wissenschaft und Industrie entwickelt das Fraunhofer IME mittels biotechnologischer Verfahren eine Plattformtechnologie, durch die CO2-haltige Abgase gar nicht erst in die Umgebung austreten. Hierfür werden Mikroorganismen als Biokatalysator genutzt, die aufgearbeitete kohlenstoffhaltige Rauchgase nutzen und gleichzeitig in wertvolle Stoffe umwandeln, die in der Industrie verwendet werden können. Die Abteilung Industrielle Biotechnologie am Fraunhofer IME in Aachen ist im Projekt für die Herstellung der Produktionsstämme zuständig. Für die weitere Stammverbesserung kommen moderne Methoden des Metabolic Engineering und der chemischen Analytik zum Einsatz.

Durch die im Projekt entwickelte »ReCO2NWert«-Plattformtechnologie werden die CO2-haltigen Abgase der Müllverbrennungsanlage Weisweiler in Synthesegas umgewandelt und durch einen Gasfermentationsprozess sowie anschließende Aufreinigung der entstandenen Produkte für industrielle Anwendungszwecke verwertbar gemacht. Dadurch soll das Rheinische Revier zur einer nachhaltigen, biobasierten Industrieumgebung werden und als Demonstrator für die wirtschaftliche Nutzbarkeit des Prozesses dienen. Im Idealfall wird die Plattform zukünftig dafür sorgen, dass unterschiedliche Industriezweige miteinander vernetzt und neue zirkuläre Wirtschaftskreisläufe geschaffen werden.

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Im Juni 2024 veröffentlichte die OECD eine neue Prüfrichtlinie (OECD TG 321) zum Hyallela azteca Bioconcentration Test (HYBIT). Der Test, der einen Nicht-Wirbeltier-Test für die Biokonzentration in der aquatischen Umwelt darstellt, wurde in den letzten Jahren unter der Leitung vom Fraunhofer IME Schmallenberg in Zusammenarbeit mit Partnern aus Behörden, Industrie und Forschung entwickelt. Der HYBIT wurde so entwickelt, dass er dem in der OECD TG 305 (I) beschriebenen Konzept (Fisch-Durchflusstest) so nahe wie möglich kommt. Zusätzlich zu dem etablierten Durchflussregime, das üblicherweise in Biokonzentrationsstudien angewandt wird, sind gemäß der neuen Richtlinie auch semistatische Tests möglich. Beide Testregime wurden im Rahmen eines Multilabor-Ringversuchs validiert. Der internationale Ringversuch hat gezeigt, dass das HYBIT-Protokoll robust ist und selbst in Labors mit begrenzter Erfahrung mit Hyalella azteca oder der Durchführung von Biokonzentrationstests vergleichbare Ergebnisse ermöglicht. Der aquatische Expositionstest ist bevorzugt auf organische Chemikalien mit log K_OW-Werten zwischen 1,5 und 6,0 anwendbar, kann aber auch bei stark hydrophoben Chemikalien (mit log K_OW >6,0) verwendet werden, sofern eine stabile und vollständig gelöste Konzentration der Testchemikalie in Wasser nachgewiesen werden kann. Im Oktober 2024 gab die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) bekannt, dass der Ausschuss der Mitgliedstaaten (MSC) einstimmig den Nicht-Wirbeltier-Test HYBIT als Standardinformationsanforderung im Rahmen von REACH genehmigt hat.

Weitere Informationen zu alternativen Methoden / HYBIT und zur Guideline OECD TG 321

Ansprechpartner: Prof. Dr. Christian Schlechtriem