Neuigkeiten aus dem WTT


April - Juni 2021


UFZ-Forscher*innen gründen die RWInnoTec GmbH

Team RWInnoTEC Die Entwicklung der Radiowellen-Technologie am UFZ reicht zurück bis in die 1990er Jahre. Damals untersuchten die UFZ-Forscher*innen den Einsatz von Radiowellen zur thermischen Unterstützung der Bodensanierung, indem bei höheren Temperaturen Schadstoffe aus dem Boden abgesaugt oder biologische Abbauprozesse unterstützt wurden. Nachdem dieses Verfahren erfolgreich in die Praxis überführt wurde, suchten die Wissenschaftler*innen nach anderen Einsatzmöglichkeiten dieser innovativen Erwärmungsmethode – etwa um verschiedene technologische Prozesse in der Industrie kostengünstiger und effektiver zu gestalten – mit Erfolg!

Ein sechsköpfiges interdisziplinären Team aus Physikern, Chemikern, Ingenieuren und Betriebswirtschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und der Hochschule für Wirtschaft, Technik und Kultur (HTWK) Leipzig haben nun ein Unternehmen zur Entwicklung und Anwendung von Radiowellen gegründet. Fokus des neuen Unternehmens liegt zunächst darin, Radiowellen-basierte Verfahren in der Bauwirtschaft zu etablieren. Dies betrifft zum Beispiel die Sanierung von Straßenschäden mit vor Ort aufgeheiztem Asphalt – eine Methode, die gegenüber derzeit üblichen Verfahren unabhängig von der Jahreszeit eingesetzt werden kann. Ein entsprechender Prototyp wird noch in diesem Jahr einsatzbereit sein. Weitere Anwendungsfelder sehen die Firmengründer in der Mauerwerkstrocknung und dem chemikalienfreien Holzschutz.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie förderte die Gründung von RWInnoTec über zwei Jahre im Rahmen des Programms EXIST-Forschungstransfer. Die Unternehmensgründung reiht sich ein in die bereits seit vielen Jahren laufende Kooperation zwischen UFZ und HTWK, in der die Grundlagen für zahlreiche gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsprojekte geschaffen wurden.

Weitere Informationen finden Sie hier

Juni 2021


Hochwasser(eigen)vorsorge in Sachsen: Clusterteam Natürliche Ressourcen zu Gast beim BDZ e.V. und der HTW Dresden

Logo NEU e.V. In Zusammenarbeit mit Frau Dr. Gabriele Stich vom Bildungs- und Demonstrationszentrum Dezentrale Infrastruktur – BDZ e.V. Leipzig informierten in zwei Impulsvorträge, die von zahlreichen Rückfragen und intensiven Diskussionen begleitet waren, Frau Antje Lange (ebenfalls BDZ e.V.) und Herrn Dr. Sebastian Golz von der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Dresden über die aktuellen Entwicklungen und Instrumenten in der Hochwassereigenvorsorge in Sachsen.

Das nächste Wirtschaftsgespräch im Clusterteam Natürliche Ressourcen ist für Oktober 2021 geplant.
Das von der Sachsen Wasser GmbH und dem UFZ geleitete Clusterteam Natürliche Ressourcen im Netzwerk Energie und Umwelt (NEU e.V.) der Stadt Leipzig richtet sich an Unternehmen im Bereich Wasser und Umwelttechnologien, die in Leipzig und Region aktiv sind oder werden wollen. Ziel des Clusterteams ist es, diese Unternehmen regional zu vernetzen und den Austausch mit Wissenschaft und Verwaltung zu fördern.

Bei Fragen oder Interesse an kommenden Wirtschaftsgesprächen kontaktieren Sie bitte Dr. Joachim Nöller ( joachim.noeller@ufz.de ), Wissens- und Technologietransfer (WTT), UFZ

Juni 2021


Neue EXIST-Gründerinitiative am UFZ gestartet

Fußball auf Rasen Jährlich werden weltweit Millionen Euro für die Bereitstellung und Pflege von Naturrasenplätzen ausgegeben. Die Instandhaltung von Rasenflächen in Sportvereinen findet allerdings immer noch primär analog statt. Dabei sehen sich Platzwarte (engl.: Greenkeeper) und Sportvereine heute strengeren ökologischen Vorgaben, klimatischen Veränderungen sowie einem erhöhten Spielbetrieb gegenüber. Mit schlechten Platzbedingungen steigt auch das Verletzungsrisiko im Sport und die Vereine riskieren wirtschaftliche Verluste durch Ausfallzeiten und Rehamaßnahmen ihrer Spieler*innen. Obwohl Daten zur Spieloptimierung ein integraler Faktor im Sportbetrieb sind, fehlen Technologien zur Erhebung hochqualitativer Daten über den Rasen.

Das Team von Smart Green Monitoring arbeitet an einer Lösung, welche das traditionelle Greenkeeping revolutionieren wird.

Das geplante Unternehmen Smart Green Monitoring zielt darauf ab, mit Sensoren, die den Zustand von Rasenflächen im Sportbereich erfassen, eine kosteneffiziente ökologische Pflege des Rasens und somit einen optimalen Spielbetrieb zu ermöglichen. Durch eine Kombination innovativer Sensorik werden Daten über die Platzbedingungen erhoben. Diese Daten werden anschließend analysiert, um Handlungsempfehlungen über eine eigene Software auszusprechen.

Das internationale Gründungsteam verfügt über Expertise in den Bereichen Präzisionslandwirtschaft, Sportmedien, maschinelles Lernen, Bewegungs- und Pflanzenforschung und wird von Prof. Dr. Peter Dietrich, Leiter des UFZ-Departments für Monitoring- und Erkundungstechnologien, als wissenschaftlicher Mentor begleitet.

Das Vorhaben wird im Rahmen des EXIST-Programms (EXIST-Gründerstipendium) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie den Europäischen Sozialfonds gefördert.

Das EXIST-Gründerstipendium unterstützt gründungsinteressierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen, ihre Unternehmensgründung vorzubereiten. Wichtigste Voraussetzung ist, dass es sich bei der geplanten Geschäftsidee um ein innovatives technologieorientiertes oder wissensbasiertes Produkt mit signifikanten Alleinstellungsmerkmalen und guten wirtschaftlichen Erfolgsaussichten handelt.

Kontakt:

Milina Rochelle Alber milina.alber@ufz.de , Wissens- und Technologietransfer (WTT) am UFZ

Juni 2021


Auf dem Weg zur Entwicklung nachhaltiger Bioprozesse – der Einfluss von Bioreaktortechnologie auf die kontinuierliche Produktion von Chemikalien mittels Biofilmen

Biofilm aus Cyanobakterien in Petrischale, Foto: UFZ Biofilme sind natürlich immobilisierte Zellen, die in selbstproduzierte polymere Substanzen eingebettet sind. Normalerweise werden Biofilme als Störenfriede angesehen, da sie zu Biokorrosion, Biofouling und Bioverstopfung beitragen und schwer zu beseitigen sind. Ihre Stabilität und Robustheit gegenüber umweltbedingten, chemischen und mechanischen Belastungen kann jedoch für die Katalyse und die Entwicklung kontinuierlicher Prozesse ausgenutzt werden. In diesem Zusammenhang untersucht die Arbeitsgruppe „Katalytische Biofilme“ unter der Leitung von Prof. Dr. Katja Bühler vom UFZ-Department Solare Materialien das Potenzial bakterieller Biofilme als Biokatalysatoren für die Produktion von Wasserstoff, Chemikalien und Energieträgern.

Bisher ist es der Gruppe gelungen, Mikroorganismen so zu manipulieren, dass sie mit Hilfe von suspendierten und immobilisierten Biofilmen auf Cycloalkan basierende Monomere produzieren (1a). Darüber hinaus konnte die Gruppe zeigen, dass die Co-Kultivierung von Biofilmen mit gemischten Spezies, d.h. Biofilmen, die aus einem photoautotrophen Stamm und einem chemoheterotrophen Stamm bestehen, eine bisher unerreichte Langzeitstabilität über mehrere Wochen und deutlich höhere Zelldichten erbrachte (1b).

Um die Effizienz der Bioprozesse weiter zu verbessern und langfristige Anwendungen im Freien zu ermöglichen, wurde in zwei aktuellen Studien die katalytische Leistungsfähigkeit von Biofilmen unter Verwendung unterschiedlicher Reaktordesigns und Materialien evaluiert:

  •  Herkömmliche kapillare Photobioreaktoren aus Polystyrol sind günstig und einfach zu bedienen, haben aber den Nachteil, dass das Material unter UV-Bestrahlung vergilbt und versprödet. Hier wurden Kapillarreaktoren aus Borosilikatglas und Quarzglas getestet (2). Dazu kultivierten die Autoren gemischte Biofilme aus photoautotrophen Synechocystis sp. PCC 6803 und chemoheterotrophen Pseudomonas taiwanensis VLB120, die in der Lage sind, Cyclohexan zu Cyclohexanol umzusetzen. Sowohl das Wachstum als auch die katalytische Leistung der Biofilme wurden in den Glaskapillaren untersucht und Produktionbildungsraten von bis zu 6,4 g m-2 d-1 für die Cyclohexan-Oxidation gefunden. Obwohl die Produktbildung wegen der Ablösung der Biofilme noch instabil war, schlugen die Autoren Lösungsstrategien für zukünftige Anwendungen vor.
  • Zusammen mit Partnern des Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, Dänemark, und SpinChem AB, Schweden, wurde die biokatalytische Leistung einer Baeyer-Villiger-Monooxygenase, die die Reaktion von Cyclohexanon zu ε-Caprolacton in Pseudomonas taiwanensis VLB120 Biofilmen katalysiert, untersucht (3). Die katalytische Aktivität wurde für zwei verschiedene Reaktordesigns - Drip Flow Reactors (DFRs) und Rotating Bed Biofilm Reactors (RBBRs) - erforscht. Heuschkel und Kolleg*innen fanden hohe Produktionbildungsraten von ca. bis zu 90 g m-2 d-1 in DFRs. Allerdings waren die Biofilmstruktur und -verteilung noch inhomogen, was hauptsächlich auf die geringen Scherkräfte zurückzuführen ist. Darüber hinaus sind Anwendungen mit diesem Reaktortyp im technischen Maßstab schwierig zu skalieren. Um diese Herausforderungen zu überwinden, wurde die biokatalytische Leistung in RBBRs untersucht. Durch die Steuerung der Cyclohexanon-Zufuhr wurden im RBBR eine stabile Produktbildungsrate von 14 g m-2 d-1 und ein Substratumsatz von 60 % erreicht.

Damit ist die UFZ-Arbeitsgruppe einen Schritt näher an der kontinuierlichen Produktion von Monomeren aus Cycloalkanen und auf dem Weg zu einer späteren industriellen Anwendung von Biofilmen.


Weitere Informationen:

(1): Patent applications: a) EP3510164A1, b) WO002020052762A1

(2): Heuschkel, I., Dagini, R., Karande, R., Bühler, K. (2020): The impact of glass material on growth and biocatalytic performance of mixed-species biofilms in capillary reactors for continuous cyclohexanol production, Front. Bioeng. Biotechnol. 8, art. 588729

(3): Heuschkel, I., Hanisch, S., Volke, D.C., Löfgren, E., Hoschek, A., Nikel, P.I., Karande, R., Bühler, K.: Pseudomonas taiwanensis biofilms for continuous conversion of cyclohexanone in drip flow and rotating bed reactors, Eng. Life Sci. 2021;1–12.


Kontakt:

Dr. Rohan Karande rohan.karande@ufz.de & Prof. Katja Bühler katja.buehler@ufz.de , Department Solare Materialien

Mai 2021


Unternehmerisches Denken und Handeln wird zum Selbstverständnis

Beratung © pixabay Ziel des „Gründercampus HoMe“ ist es, innovative Potentiale aufzuspüren und Gründungen auch in Technologiefeldern der Zukunft hervorzubringen, die sich in der Wirtschaftsregion ansiedeln können. Dabei unterstützen die Teams der Hochschule Merseburg und des UFZ die Beschäftigten der Einrichtungen im gesamten Gründungsprozess und darüber hinaus. Die Unterstützungsangebote reichen von Beratung und Qualifizierung bis hin zu Fragen der Finanzierung und Förderung sowie dem Erstellen von Businessplänen. Außerdem bekommen alle Gründer*innen Zugang zu regionalen und überregionalen Netzwerken. Das Konzept setzt dabei bewusst auf die Einbindung unternehmerischer Expertise von außen.

„Mit dem ‚Gründercampus HoMe‘ erreicht die Hochschule Merseburg eine qualitativ neue Stufe im Bereich des Entrepreneurship und der Gründungsunterstützung“, unterstreicht Projektleiterin Dr. Annette Henn die strategische Bedeutung des Projektes für die Hochschule Merseburg.

„Das UFZ baut im Rahmen des Projektes seine Beratungsangebote deutlich aus und bringt, neben seinen breiten Kenntnissen und vielfältigen Werkzeugen für die Entwicklung von Transferpipelines zur Umsetzung innovativer Technologien und Produktideen, auch seine langjährige Erfahrung zur Professionalisierung des eigenen Schutzrechtsmanagements inklusive der Auslizenzierung an Unternehmen in das Projekt ein.“ erläutert Dr. Joachim Nöller, Leiter der Abteilung Wissens- und Technologietransfer und Projektverantwortlicher am UFZ.

Das Kickoff-Meeting findet am 28.04.2021 als virtuelle Veranstaltung statt und sieht neben einem Unternehmens-Speed-Talk auch eine Blitzlichtrunde mit zukünftigen Gründer*innen vor. Hier gelangen Sie zur Anmeldung.

Kontakt am UFZ: Milina Alber milina.alber@ufz.de , Abteilung WTT

April 2021


Biomarker zur Detektion und Quantifizierung von Krebsarten entdeckt

Biologische Zelle © pixabay Im Rahmen des BMBF-geförderten Kooperationsprojektes „GlioPATH“ (FKZ: 01ZX1402D) vom Deutschem Krebsforschungszentrum (DKFZ), der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem UFZ wurden zwei neue Biomarker entdeckt. Diese können zur Detektion und Quantifizierung verschiedener Krebsarten und zum Monitoring spezifischer Therapieansätze genutzt werden. Es handelt sich dabei um neue Biomarker von Aryl-Hydrocarbon-Rezeptoren (AHR).

Die Aktivierung von Aryl-Hydrocarbon-Rezeptoren (AHR) spielt in vielen biologischen Prozessen eine wichtige Rolle, z.B. bei der Krebsentstehung, der Tumor-Evasion und Autoimmunerkrankungen. Die AHR-transkriptionellen Gensignaturen wurden als Gemeinschaftserfindungen zum Patent angemeldet und ermöglichen erstmals, den AHR-Aktivierungsstatus in verschiedenen Geweben zu detektieren und zu bewerten.
Darüber hinaus wurde im Projekt ein drittes Enzym Interleukin 4 neu entdeckt, dessen Metabolite ebenfalls AH-Rezeptoren aktivieren und somit auch als neuer Biomarker zur Detektion und Quantifizierung verschiedener Krebsarten genutzt werden kann.
Diese transkriptionellen Biomarker erlauben erstmals auch eine Eingruppierung von Patienten und ein Monitoring spezifischer Therapieansätze.

Die beteiligten Partner vereinbarten nun unter der Federführung des DKFZ eine entsprechende internationale Verwertung der beiden Erfindungen.

Weitere Informationen finden Sie in der Publikation.

April 2021


Elektro-Biosanierung von Grundwasser

Mädchen in Bangladesch füllt Wasser in einen Kanister © UFZ Mädchen in Bangladesh bei der Trinkwasserversorgung © UFZ Arsen und Nitrat treten als Kontaminationen in Grundwässern auf, die einen hohen Gehalt an Bikarbonat mit einer natürlichen Auflösung arsenhaltiger Mineralien in Verbindung mit Trockenperioden oder punktuellen industriellen Einleitungen/Leckagen (z. B. Anlagen zur Herstellung von Insektiziden, Pestiziden oder Holzschutzmitteln) aufweisen. Aufgrund der hohen Gesundheitsrisiken hat die Weltgesundheitsorganisation (WHO) einen Richtwert für belastetes Trinkwasser festgelegt. Etwa 137 Millionen Menschen auf der Welt, davon allein 90 Millionen in Bangladesch und China, konsumieren aber arsenbelastetes Wasser, das diesen WHO-Grenzwert überschreitet.

Zusammen mit Kollegen der Universität Girona haben die UFZ-Wissenschaftler Benjamin Korth und Falk Harnisch vom Department Umweltmikrobiologie nun ein neues bioelektrochemisches Verfahren zur Behandlung von nitrat- und arsenitbelastetem Grundwasser entwickelt - ein wichtiger Schritt, um den betroffenen Ländern helfen zu können.

Die mikrobielle elektrochemische Technologie (MET) basiert auf Systemen, die sich die Fähigkeit elektroaktiver Mikroorganismen zunutze machen und Oxidations- und Reduktionsreaktionen an festen Elektronenleitern (z.B. Elektroden) durchführen. Dabei sind diese elektroaktiven Mikroorganismen in der Lage, die Anode und die Kathode als unerschöpflichen Elektronenakzeptor bzw. -donator zu nutzen.

Weitere Informationen zum Verfahren finden Sie in der Publikation.

Kontakt: Dr. Benjamin Korth, benjamin.korth@ufz.de & Prof. Dr. Falk Harnisch, falk.harnisch@ufz.de ; Department Umweltmikrobiologie, UFZ

April 2021


BiodivERsA-Preis an TALE-Projekt verliehen

Logo des TALE-Projektes Im vom UFZ koordinierten Projekt TALE (Towards multifunctional agricultural landscapes in Europe) untersuchten europaweit Forschende aus verschiedenen Instituten in fünf Fallstudienregionen potenzielle Konflikte und mögliche Synergien zwischen landwirtschaftlichen Dienstleistungen und der Erhaltung der Biodiversität. Für die Ergebnisse dieser Arbeit wurde das Team um Martin Volk vom UFZ-Department Landschaftsökologie nun mit dem BiodivERsA-Preis ausgezeichnet.

Im TALE-Projekt konnten durch die Entwicklung von Landnutzungsszenarien und Optimierungsmodellen Strategien zum Ausgleich der Konflikte sowie der Bewertung und Steuerung von Synergien konstruiert werden. Der Policy Brief "Preserving Ecosystem Services and Biodiversity on Agricultural Land" stellt die Ziele, Ergebnisse und Empfehlungen vor.

Zusätzlich entwickelten die Forschungsteams methodische Materialien, die für die Umsetzung des TALE-Ansatzes in einer eigenen Fallstudie angewendet werden können. Über den offenen Zugang auf die TALE-Lernplattform sind die Methoden und Werkzeuge abrufbar.

Der BiodivERsA Preis für Exzellenz und Impact wird seit 2018 jährlich verliehen. Mit diesem Videopreis werden Leistungen von BiodivERsA-geförderten Projekten ausgezeichnet, die exzellente Wissenschaft mit konkreten Auswirkungen für Politik und Gesellschaft hervorgebracht haben.

April 2021