Forschungsgruppe CARMA
Carbon Management
Die Bereitstellung, Nutzung und Entnahme von erneuerbarem Kohlenstoff sind zentrale Voraussetzungen für eine klimaneutrale Gesellschaft. Ein effektives, sektorübergreifendes Kohlenstoffmanagement – etwa in den Bereichen Energie, Industrie, Landwirtschaft und Landnutzung – kann dabei eine entscheidende Rolle spielen.
Bei CARMA verstehen wir Kohlenstoffmanagement als einen systemischen Ansatz. Unsere Arbeit konzentriert sich auf biomassebasierte Produktionssysteme und biologische Verfahren zur CO₂-Entnahme (Carbon Dioxide Removal, CDR) – insbesondere BECCS (Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung) und deren Verbindung mit naturbasierten Lösungen. Unser Ziel ist es zu verstehen, wie diese Optionen als Teil einer nachhaltigen und integrierten (regionalen und nationalen) Kohlenstoffmanagement-Strategie zusammenwirken können.
Wir entwickeln und nutzen interdisziplinäre Methoden, um:
- Indikatoren und Bewertungssysteme zu entwerfen, die neue Herausforderungen im Kohlenstoffmanagement adressieren und integrierte Machbarkeits- und Nachhaltigkeitsbewertungen ermöglichen – insbesondere im Bereich der CO₂-Entnahme (CDR) und der Bewertung zukünftiger Technologien,
- Potenzialanalysen durchzuführen (z. B. für biomassebasierte CDR-Optionen wie BECCS und naturbasierte Senkungsmaßnahmen), um herauszufinden, was unter welchen Bedingungen möglich ist – und mit welchen Auswirkungen,
- Stoffstromanalysen und Lebenszyklusdenken (Life Cycle Assessment, LCA) anzuwenden, um Umweltauswirkungen und Zielkonflikte zu bewerten, und
- Politische Rahmenbedingungen zu analysieren und evidenzbasierte Politikempfehlungen zu entwickeln.
Unsere Bewertungen konzentrieren sich insbesondere auf die Bereiche Bioenergie, Bioökonomie und CO₂-Entnahme (CDR) – mit dem Ziel, nachhaltige Transformationspfade in Richtung Klimaneutralität zu unterstützen.
Team
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Arbeits-gruppenleiterin |
Postdocs | PhDs und Wissen-schaftler:innen |
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Dr. Malgorzata Borchers |
Dr. Daniela Siedschlag |
M.Sc. Christina Zinke |
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| M.Sc. Andrés Murillo | ||
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Research Assistants |
Fellows | Alumni |
| Geraldine Dambreville |
Bei CARMA entwickeln und bewerten wir lösungsorientierte Strategien für eine klimaneutrale Gesellschaft. Wir untersuchen unter anderem die Potenziale, Grenzen und Wechselwirkungen verschiedener Ansätze des Kohlenstoffmanagements, insbesondere:
- Biobasierte CDR-Optionen, wie BECCS und naturbasierte Senkungsmaßnahmen (z. B. Wiederaufforstung, Moorrenaturierung, Paludikultur),
- Landnutzungsimplikationen sowie ortsspezifische Herausforderungen und Chancen bei der Umsetzung von Maßnahmen,
- Systemische Nachhaltigkeit und Kreislaufführung, einschließlich kaskadierender Effekte über Sektoren und Skalen hinweg, und
- Governance-Rahmenbedingungen, die eine verantwortungsvolle, sektorübergreifende und wirksame Umsetzung unterstützen.
Wir wenden ein breites Spektrum qualitativer und quantitativer Methoden an, darunter:
- Multikriterienanalysen und Entwicklung von Bewertungsrahmen (z. B. für Machbarkeit und Nachhaltigkeit) (Siehe z. B. Borchers et al. 2024; Borchers et al. 2022; Förster et al. 2022)
- Szenarioanalysen und integrierte Bewertungsansätze
- Potenzial- und Geodatenanalysen (Siehe z. B. Wollnik et al. 2025; Borchers et al. 2024; Thrän et al. 2024; Borchers et al. 2022)
- Akteurs- und Governanceanalysen
- Lebenszyklus- und Nachhaltigkeitsbewertungen
- Prospektive Technologieanalysen und Prozessmodellierungen
CARMA engagiert sich aktiv in der akademischen Lehre und im Wissenstransfer. Wir:
- Betreuen Bachelor-, Master- und Promotionsarbeiten
- Lehren zu CO₂-Entnahme in universitären Kursen
- Arbeiten mit Stakeholdern in Workshops, Expertendialogen und Politikberatungen
- Unterstützen den Kapazitätsaufbau zur CO₂-Entnahme in Deutschland und darüber hinaus (Siehe z. B. Thrän et al. 2024)
- Beteiligung an der IEA - IETS Biorefineries task XI
| Laufende Projekte |
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| Biogas2Protein | Biogas upgrading and microbial protein production by enriching phototrophic and sulfur oxidizing microbial consortia |
| Value4Farm | Sustainable renewable energy VALUE chains for answering FARMers’ needs |
| SYMOBIO2Plus | Systemic Monitoring and Modelling of Bioeconomy |
| MoBioInd | |
| BioTrafo | |
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Abgeschlossene Projekte |
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| BioNET | Multi-level Assessment of Bio-based Negative Emission Technologies |
| HI-CAM | Helmholtz Climate Innitiative |
| SYMOBIO 2.0 | Systemic Monitoring and Modelling of Bioeconomy |
| Siehe auch SABE | Abgeschlossene Projekte der ehemaligen SABE-Gruppe |
Inhalt:
Weiterführende Recherchen können Sie in unserem Publikationsverzeichnis durchführen.
2025 (4)
- Lück, S., Callaghan, M., Borchers, M., Cowie, A., Fuss, S., Geden, O., Gidden, M., Hartmann, J., Kammann, C., Keller, D.P., Kraxner, F., Lamb, W., Mac Dowell, N., Müller-Hansen, F., Nemet, G., Probst, B., Renforth, P., Repke, T., Rickels, W., Schulte, I., Smith, P., Smith, S.M., Thrän, D., van der Spek, M., Minx, J.C. (2025):
Scientific literature on carbon dioxide removal revealed as much larger through AI-enhanced systematic mapping
Nat. Commun. 16 , art. 6632 10.1038/s41467-025-61485-8 - Matzner, N., Otto, D., Polzin, C., Hauck, J., Förster, J., Wollnik, R., Siedschlag, D., Thrän, D. (2025):
Bisher mehr Hürden als Chancen für bio-CDR: Berichte aus Stakeholder-Workshops zu biomassebasiertem Carbon Dioxide Removal (CDR)
UFZ Discussion Papers 1/2025
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, Leipzig, 23 S. - Thrän, D., Adetona, A., Borchers, M., Cyffka, K.-F., Daniel-Gromke, J., Oehmichen, K. (2025):
Potential contribution of biogas to net zero energy systems - A comparative study of Canada and Germany
Biomass Bioenerg. 193 , art. 107561 10.1016/j.biombioe.2024.107561 - Yao, W., Morganti, T.M., Wu, J., Borchers, M., Anschütz, A., Bednarz, L.-K., Bhaumik, K.A., Böttcher, M., Burkhard, K., Cabus, T., Chua, A.S., Diercks, I., Esposito, M., Fink, M., Fouqueray, M., Gasanzade, F., Geilert, S., Hauck, J., Havermann, F., Hellige, I., Hoog, S., Jürchott, M., Kalapurakkal, H.T., Kemper, J., Kremin, I., Lange, I., Marquez Lencina-Avila, J., Liadova, M., Liu, F., Mathesius, S., Mehendale, N., Nagwekar, T., Philippi, M., Neves da Luz, G.L., Ramasamy, M., Stahl, F., Tank, L., Vorrath, M.-E., Westmark, L., Wey, H.-W., Wollnik, R., Wölfelschneider, M., Bach, W., Bischof, K., Boersma, M., Daewel, U., Fernández-Méndez, M., Geuer, J., Keller, D.P., Kopf, A., Merk, C., Moosdorf, N., Oppelt, N., Oschlies, A., Pongratz, J., Proelss, A., Rehder, G.J., Rüpke, L., Szarka, N., Thrän, D., Wallmann, K., Mengis, N. (2025):
Exploring site-specific carbon dioxide removal options with storage or sequestration in the marine environment - The 10 Mt CO2 yr-1 removal challenge for Germany
Earth Future 13 (4), e2024EF004902 10.1029/2024EF004902
2024 (10)
- Beck-O'Brien, M., Bringezu, S., Banse, M., Barrelet, J., Bezama, A., Bösch, M., Brüning, S., Bührlen, B., Cabezas, A., Cyffka, K.-F., Dzene, I., Gordillo Vera, F., Helander, H., Henke, J., Hennenberg, K., Hinz, R., Iost, S., Jordan, M., Kilian, D., Köppen, S., Kynast, E., Lutz, C., Pereira, S., Pfeiffer, M., Phuntsho, , Pozo Inofuentes, P., Reiss, T., Reuschel, S., Richter, S., Schaldach, R., Scheffler, M., Schomberg, A., Schüngel, A., Schweinle, J., Thrän, D., Wang, M., Weimar, H., Wiegmann, K., Wijesingha, J., Wilske, B., Wydra, S., Zeug, W., Zinke, C. (2024):
Monitoring der deutschen Bioökonomie - Zusammenfassung
Center for Environmental Systems Research (CESR), Universität Kassel, Kassel, 21 S. 10.17170/kobra-2024111510678 - Beck-O'Brien, M., Bringezu, S., Banse, M., Barrelet, J., Bezama, A., Bösch, M., Brüning, S., Bührlen, B., Cabezas, A., Cyffka, K.-F., Dzene, I., Gordillo Vera, F., Helander, H., Henke, J., Hennenberg, K., Hinz, R., Iost, S., Jordan, M., Kilian, D., Köppen, S., Kynast, E., Lutz, C., Pereira, S., Pfeiffer, M., Phuntsho, , Pozo Inofuentes, P., Reiss, T., Reuschel, S., Richter, S., Schaldach, R., Scheffler, M., Schomberg, A., Schüngel, A., Schweinle, J., Thrän, D., Wang, M., Weimar, H., Wiegmann, K., Wijesingha, J., Wilske, B., Wydra, S., Zeug, W., Zinke, C. (2024):
Monitoring the German Bioeconomy - Summary
Center for Environmental Systems Research (CESR), Universität Kassel, Kassel, 21 pp. 10.17170/kobra-2024111510677 - Beck-O'Brien, M., Bringezu, S., Banse, M., Barrelet, J., Bezama, A., Bösch, M., Brüning, S., Bührlen, B., Cabezas, A., Cyffka, K.-F., Dzene, I., Gordillo Vera, F., Helander, H., Henke, J., Hennenberg, K., Hinz, R., Iost, S., Jordan, M., Kilian, D., Köppen, S., Kynast, E., Lutz, C., Pereira, S., Pfeiffer, M., Phuntsho, , Pozo Inofuentes, P., Reiss, T., Reuschel, S., Richter, S., Schaldach, R., Scheffler, M., Schomberg, A., Schüngel, A., Schweinle, J., Thrän, D., Wang, M., Weimar, H., Wiegmann, K., Wijesingha, J., Wilske, B., Wydra, S., Zeug, W., Zinke, C. (2024):
Monitoring the German Bioeconomy: Status, performance, trends and implications for sustainable development
Center for Environmental Systems Research (CESR), Universität Kassel, Kassel, 193 pp. 10.17170/kobra-2024111510679 - Borchers, M., Förster, J., Thrän, D., Beck, S., Thoni, T., Korte, K., Gawel, E., Markus, T., Schaller, R., Rhoden, I., Chi, Y., Dahmen, N., Dittmeyer, R., Dolch, T., Dold, C., Herbst, M., Heß, D., Kalhori, A., Koop-Jakobsen, K., Li, Z., Oschlies, A., Reusch, T.B.H., Sachs, T., Schmidt-Hattenberger, C., Stevenson, A., Wu, J., Yeates, C., Mengis, N. (2024):
A comprehensive assessment of carbon dioxide removal options for Germany
Earth Future 12 (5), e2023EF003986 10.1029/2023ef003986 - Brellochs, J., Goy, J., Scherdel, C., Brödnerl, R., Lorenz, T., Weiß, K.-A., Kullmann, F., Wern, B., Tavakkol, S., Borchers, M., Otto, D., Berg, H. (2024):
Circular Economy als Basis für resiliente und erneuerbare Rohstoffkreisläufe
Forschung für ein resilientes Energiesystem in Zeiten globaler Krisen. Beiträge zur FVEE-Jahrestagung 2023, Berlin, 10-11 October 2023
FVEE-Themen 2023
ForschungsVerbund Erneuerbare Energien (FVEE), Berlin, 83 - 87 - Köhnke, F., Steuri, B., Baetcke, L., Borchers, M., Brinkmann, T., Dittmeyer, R., Dornheim, M., El Zohbi, J., Förster, J., Gawel, E., Görl, K., Herbst, M., Heß, D., Kalhori, A., Korte, K., Li, Z., Markus, T., Mengis, N., Monnerie, N., Oschlies, A., Prats-Salvado, E., Reusch, T.B.H., Rhoden, I., Sachs, T., Schaller, R., Schill, E., Simon, S., Stevenson, A., Thoni, T., Thrän, D., Xiao, M., Jacob, D. (2024):
A storyline approach: integrating comprehensive, interdisciplinary research results to create narratives – in the context of the net-zero target in Germany
Front. Environ. Sci. 12 , art. 1433491 10.3389/fenvs.2024.1433491 - Thrän, D., Borchers, M., Jordan, M., Lenz, V., Markus, T., Matzner, N., Oehmichen, K., Otto, D., Radtke, K.S., Reshef, N., Sadr, M., Siedschlag, D., Wollnik, R. (2024):
BECCS – ein nachhaltiger Beitrag zur dauerhaften CO2-Entnahme in Deutschland? Diskussionspapier
UFZ Report 2/2024
Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ, Leipzig, 22 S. 10.57699/edk7-mc18 - Thrän, D., Wollnik, R., Borchers, M., Sadr, M., Matzner, N., Otto, D., Förster, J., Siedschlag, D. (2024):
Multilevel assessment of bio-based CDR options - Towards a sustainable implementation of integrated BECCS concepts in Germany
32nd European Biomass Conference and Exhibition, 24-27 June, Marseille, France
EUBCE Proceedings
ETA-Florence Renewable Energies, Florence, p. 8 - 11 10.5071/32ndEUBCE2024-BP.1.3 - Wollnik, R., Borchers, M., Seibert, R., Abel, S., Herrmann, P., Elsasser, P., Hildebrandt, J., Meisel, K., Hofmann, P., Radtke, K., Selig, M., Kazmin, S., Szarka, N., Thrän, D. (2024):
Dynamics of bio-based carbon dioxide removal in Germany
Sci. Rep. 14 , art. 20395 10.1038/s41598-024-71017-x - Wollnik, R., Borchers, M., Thrän, D. (2024):
Designing tomorrow - expenses and temporal dynamics of bio-based carbon dioxide removal
32nd European Biomass Conference and Exhibition, 24-27 June, Marseille, France
EUBCE Proceedings
ETA-Florence Renewable Energies, Florence, p. 327 - 331 10.5071/32ndEUBCE2024-2BV.7.8
2023 (5)
- Abetz, V., Baetcke, L., Ball, C., Bauer, F., Beck, S., Berkel, M., Blome, T., Borchers, M., Brinkmann, T., Bruhn, D., Chi, Y., Dahmen, N., Dittmeyer, R., Dolch, T., Dold, C., Dornheim, M., El Zhobi, J., Fogel, S., Förster, J., Fuchs, S., Gardian, H., Gawel, E., Görl, K., Groth, M., Hamedimastanabad, H., Hampel, U., Harpprecht, C., Herbst, M., Heß, D., Jacob, D., Kalhori, A., Kiendler-Scharr, A., Klassen, T., Köhnke, F., Koop-Jakobsen, K., Korte, K., Kuckshinrichs, W., Li, Z., Markus, T., Mayer, M., Mengis, N., Monnerie, N., O Corcora, T., Oschlies, A., Pardo Parez, L.C., Prats Salvado, E., Pregger, T., Preuschmann, S., Rau, B., Rechid, D., Reusch, T., Rhoden, I., Riehm, J., Roeb, M., Rolletter, M., Sachs, T., Sattler, C., Sauer, J., Schaller, R., Schätzler, K., Schill, E., Schmidt-Hattenberger, C., Schultz, M., Simon, S., Steiner, U., Steuri, B., Stevenson, A., Sun, J., Thoni, T., Thrän, D., Unger, S., Vögele, S., Waczowicz, S., Weihermüller, L., Xiao, M., Yeates, C., Zwickel, P. (2023):
Netto-Null-2050 Wegweiser - Strategische Handlungsempfehlungen und mögliche Wege für ein CO2-neutrales Deutschland bis 2050, Forschung von 2019 bis 2021 - Version 1.0
Helmholtz-Klima-Initiative (HI-CAM), Berlin, 208 S. - Köhnke, F., Steuri, B., El Zohbi, J., Görl, K., Borchers, M., Förster, J., Thrän, D., Mengis, N., Oschlies, A., Jacob, D. (2023):
On the path to net-zero: Establishing a multi-level system to support the complex endeavor of reaching national carbon neutrality
Front. Clim. 5 , art. 1056023 10.3389/fclim.2023.1056023 - Siedschlag, D., Kuhlicke, C., Köhler, S., Masson, T., Bamberg, S., Olfert, A., Hutter, G., Osberghaus, D. (2023):
Risikokommunikation zur Stärkung privater Eigenvorsorge: Abschlussberichts des Vorhabens „Analyse und Anwendung innovativer Instrumente der Steuerung und Kommunikation zur Anpassung an den Klimawandel“. Forschungskennzahl FKZ 3718 48 101 0
Climate Change 3
Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau, 225 S. - Wollnik, R., Borchers, M., Seibert, R., Abel, S., Herrmann, P., Elsasser, P., Hildebrandt, J., Mühlich, M., Eisenschmidt, P., Meisel, K., Henning, P., Radtke, K.S., Selig, M., Kazmin, S., Thrän, D., Szarka, N. (2023):
Factsheets for bio-based carbon dioxide removal options in Germany
Open Agrar 10.48480/x293-8050 - Wollnik, R., Borchers, M., Seibert, R., Abel, S., Herrmann, P., Elsasser, P., Hildebrandt, J., Mühlich, M., Eisenschmidt, P., Meisel, K., Henning, P., Radtke, K.S., Selig, M., Kazmin, S., Thrän, D., Szarka, N. (2023):
Steckbriefe für biobasierte Kohlenstoffdioxid-Entnahmeoptionen in Deutschland
Open Agrar 10.48480/tga8-t109
2022 (3)
- Borchers, M., Thrän, D., Chi, Y., Dahmen, N., Dittmeyer, R., Dolch, T., Dold, C., Förster, J., Herbst, M., Heß, D., Kalhori, A., Koop-Jakobsen, K., Li, Z., Mengis, N., Reusch, T.B., Rhoden, I., Sachs, T., Schmidt-Hattenberger, C., Stevenson, A., Thoni, T., Wu, J., Yeates, C. (2022):
Scoping carbon dioxide removal options for Germany–What is their potential contribution to Net-Zero CO2?
Front. Clim. 4 , art. 810343 10.3389/fclim.2022.810343 - Förster, J., Beck, S., Borchers, M., Gawel, E., Korte, K., Markus, T., Mengis, N., Oschlies, A., Schaller, R., Stevenson, A., Thoni, T., Thrän, D. (2022):
Framework for assessing the feasibility of carbon dioxide removal options within the national context of Germany
Front. Clim. 4 , art. 758628 10.3389/fclim.2022.758628 - Mengis, N., Kalhori, A., Simon, S., Harpprecht, C., Baetcke, L., Prats, E., Schmidt-Hattenberger, C., Stevenson, A., Dold, C., El Zohbi, J., Borchers, M., Thrän, D., Korte, K., Gawel, E., Dolch, T., Heß, D., Yeates, C., Thoni, T., Markus, T., Schill, E., Xiao, M., Köhnke, F., Oschlies, A., Förster, J., Görl, K., Dornheim, M., Brinkmann, T., Beck, S., Bruhn, D., Li, Z., Steuri, B., Herbst, M., Sachs, T., Monnerie, N., Pregger, T., Jacob, D., Dittmeyer, R. (2022):
Net-zero CO2 Germany - A retrospect from the year 2050
Earth Future 10 (2), e2021EF002324 10.1029/2021EF002324
2020 (6)
- Billig, E., Budzinski, M., Borchers, M., Moesenfechtel, U., Thrän, D., Bringezu, S. (2020):
Potenziell Transformative Technologien
In: Bringezu, S., et al. (Hrsg.)
Pilotbericht zum Monitoring der deutschen Bioökonomie
Center for Environmental Systems Research (CESR), Universität Kassel, Kassel, S. 73 - 74 10.17170/kobra-202005131255 - Borchers, M., Cherubini, F., Cowie, A., Egnell, G., Hamelin, L., Harris, Z., Kollai, H., Lodato, C., Röder, M., Thrän, D. (2020):
Summary of the workshop
In: Thrän, D., Cowie, A.L., Berndes, G. (eds.)
Roles of bioenergy in energy system pathways towards a “well-below-2-degrees-Celsius (WB2)” world. Workshop report and synthesis of presented studies. A Strategic Inter-Task Study carried out with cooperation between IEA Bioenergy Tasks 40, 43, 44 and 45
IEA Bioenergy, San Casciano in Val di Pesa, p. 14 - 19 - Bringezu, S., Banse, M., Ahmann, L., Bezama, A., Billig, E., Bischof, R., Blanke, C., Brosowski, A., Brüning, S., Borchers, M., Budzinski, M., Cyffka, K.-F., Distelkamp, M., Egenolf, V., Flaute, M., Geng, N., Gieseking, L., Graß, R., Hennenberg, K., Hering, T., Iost, S., Jochem, D., Krause, T., Lutz, C., Machmüller, A., Mahro, B., Majer, S., Mantau, U., Meisel, K., Moesenfechtel, U., Noke, A., Raussen, T., Richter, F., Schaldach, R., Schweinle, J., Thrän, D., Uglik, M., Weimar, H., Wimmer, F., Wydra, S., Zeug, W. (2020):
Pilotbericht zum Monitoring der deutschen Bioökonomie
Center for Environmental Systems Research (CESR), Universität Kassel, Kassel, 115 S. 10.17170/kobra-202005131255 - Olsson, O., Bang, C., Borchers, M., Hahn, A., Karjunen, H., Thrän, D., Tynjälä, T. (2020):
Deployment of BECCS/U value chains. Technological pathways, policy options and business models
IEA Bioenergy Task 40 6/2020
IEA Bioenergy, San Casciano in Val di Pesa, 24 pp. - Thoni, T., Beck, S., Borchers, M., Förster, J., Görl, K., Hahn, A., Mengis, N., Stevenson, A., Thrän, D. (2020):
Deployment of Negative Emissions Technologies at the national level: A need for holistic feasibility assessments
Front. Clim. 2 , art. 590305 10.3389/fclim.2020.590305 - Thrän, D., Berndes, G., Borchers, M., Hahn, A., Millinger, M. (2020):
Role of bioenergy in global and national studies
In: Thrän, D., Cowie, A.L., Berndes, G. (eds.)
Roles of bioenergy in energy system pathways towards a “well-below-2-degrees-Celsius (WB2)” world. Workshop report and synthesis of presented studies. A Strategic Inter-Task Study carried out with cooperation between IEA Bioenergy Tasks 40, 43, 44 and 45
IEA Bioenergy, San Casciano in Val di Pesa, p. 19 - 28
2019 (1)
- Gee, K., Siedschlag, D. (2019):
A place-based perspective on marine and coastal space
Europa XXI 36 , 61 - 75 10.7163/Eu21.2019.36.6
In Kooperation mit der Arbeitsgruppe können gerne Abschlussarbeiten und Praktika durchgeführt werden, die in einem spezifischen Bezug zu den aktuellen Themen stehen. Dafür bitte Anfragen und Initativbewerbungen an Dr. Malgorzata Borchers richten.
Offene Stellen, falls vorhanden, werden auf der
Karriereseite des UFZ
ausgeschrieben.