Aktuelles

10.06.2020

Deutscher Nachhaltigkeitspreis: urbane Bioökonomie

9. Deutscher Nachhaltigkeitspreis Forschung

Forschungsverbund SUSKULT entwickelt Zukunftsideen für die urbane Bioökonomie

Die urbane Bioökonomie bietet Lösungen, um Umweltaspekte mit wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Interessen zu vereinen. Eine der großen Herausforderungen ist die Versorgung einer wachsenden städtischen Bevölkerung mit nachhaltigen Agrarprodukten. Das Verbundprojekt SUSKULT entwickelt technologische Lösungen für die Versorgungssicherheit und erforscht damit verbundene gesellschaftspolitische Anforderungen der urbanen Bioökonomie. Die Ideen hinter SUSKULT werden jetzt auch im Rahmen des Makeathons zum Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung aufgegriffen.

Alleine in Berlin fallen täglich ca. 1 Million Bananenschalen, 62 Tonnen Kaffeesatz, 40 Tonnen Grünschnitt und 2 200 Tonnen Lebensmittelabfälle an – riesige Stoffmengen, die bisher größtenteils im Abfall landen. Forscherinnen und Forscher sehen hier eine gigantische Quelle für biologische Roh- und Reststoffe: Organische Stoffströme könnten intelligent geleitet und dadurch biologische Ressourcen nachhaltig genutzt werden. Die Vision der urbanen Bioökonomie sieht eine Stadt als System großer und kleiner Kreisläufe und Stoffströme, in dem nichts vergeudet wird. Nahrungsmittel etwa können schon heute mit innovativen Urban-Farming-Methoden und Kreislaufsysteme innerstädtisch produziert werden. Intelligente IT-Lösungen optimieren Transport, Lagerung und die bedarfsorientierte Verteilung und Nutzung von Ressourcen. Sektorenübergreifende, großräumige und dauerhafte bioökonomische Lösungen haben allerdings auch weitreichende gesellschaftliche Auswirkungen und erfordern daher in besonderer Weise die Behandlung gesellschaftspolitischer Aspekte und Herausforderungen der urbanen Bioökonomie.

Auszeichnung für urbane Bioökonomie

Die Bundesregierung unterstützt die Entwicklung mit einer Vielzahl von Förderprogrammen. So lobt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in diesem Jahr den 9. Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung zum Thema urbane Bioökonomie aus. Auch das vom Fraunhofer UMSICHT koordinierte Verbundprojekt SUSKULT geht mit ins Rennen um den Preis. Die stellv. Projektkoordinatorin Dr. Sandra Schwindenhammer, Politikwissenschaftlerin an der Justus-Liebig-Universität Gießen, wird zentrale Ideen aus dem SUSKULT-Vorhaben in den begleitenden Makeathon einbringen.

Deutscher Nachhaltigkeitspreis. © Frank Fendler
Dr. Sandra Schwindenhammer, stellv. Projektkoordinatorin SUSKULT. © Justus-Liebig-Universität Gießen
Prototyp einer vertikalen Kultivierung im Projekt SUSKULT. © Hochschule Osnabrück

Kläranlagen produzieren Lebensmittel

Besonders in urbanen Räumen ist es schwierig, dem Trend zu nachhaltigen, lokalen und qualitativ hochwertigen landwirtschaftlichen Produkten nachzukommen. Neuartige Agrarsysteme sind gefragt. Das Besondere an SUSKULT ist der Produktionsstandort: Das Agrarsystem wird an städtische Kläranlagen angedockt. Hier befinden sich die wesentlichen Komponenten für eine Pflanzenkultivierung, nämlich Nährstoffe (Dünger), CO2, Wärme und Wasser, bereits vor Ort. Hinzu kommt der Standortvorteil – Kläranlagen sind, bedingt durch das Wachstum der Städte und Metropolregionen, häufig zentrumsnah verortet.

Damit aus der Vision SUSKULT Realität wird und aus reinen Abwasserbehandlungsanlagen Ressourcenlieferanten (sog. NEWtrient®-Center) werden, arbeiten insgesamt 15 interdisziplinäre Partner an dem Vorhaben. Es müssen Prozesse an die schwankenden Mengen und Konzentrationen von Ressourcen im Abwassersystem intelligent angepasst werden. Die Rückgewinnung der Ressourcen muss bewertet und entwickelt werden. Hinzu kommt ein auf die jeweiligen Pflanzenarten zugeschnittenes Nährstoffmanagement.

Demokratische Rückbindung: Vertrauen in politische Entscheidungen stärken

Doch nicht nur die technischen Herausforderungen stehen bei SUSKULT im Fokus, weiß Sandra Schwindenhammer. Sie betrachtet die gesamtgesellschaftlichen Auswirkungen: »Für effektive bioökonomische Problemlösungen wie SUSKULT liegt es zunächst nahe, sich auf das Wissen von Expertinnen und Experten aus Forschung und Entwicklung zu stützen. Um die Gemeinwohlziele zu berücksichtigen, müssen jedoch das öffentliche Interesse berücksichtigt werden und die Möglichkeit der Einflussnahme von Bürgerinnen und Bürgern gegeben sein. Des Weiteren sind Transparenz und Kontrollmechanismen der politischen Prozesse vonnöten.« Der Makeathon stecke den Rahmen, um aus unterschiedlichen Blickwinkeln an einem zukunftsorientierten Model zur demokratischen Rückbindung bioökonomischer Lösungen zu arbeiten. In Zeiten des schwindenden Vertrauens in etablierte politische Institutionen sei ein solches Model eine große Chance für alle Beteiligten.

Deutscher Nachhaltigkeitspreis Forschung: der Weg ins Finale

Eine 16-köpfige Jury hat die innovativsten Bewerbungen auf den Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung ausgewählt. In einem virtuellen Makeathon am 18. und 19. Juni erarbeiten interdisziplinäre Teams auf Basis der eingereichten Ideen neuartige Konzepte und Lösungsansätze im Bereich der urbanen Bioöknomie. Am 15. September werden drei Projektideen ausgewählt und im Anschluss der Öffentlichkeit vorgestellt. Über die Sieger-Idee entscheidet ein Public Voting, die Preisverleihung findet am Deutschen Nachhaltigkeitstag (3. und 4. Dezember) statt.

18.12.2019

Erfolgreicher Projektstart: 2. Verbundtreffen an der Hochschule Osnabrück bestätigt positive Entwicklung in 2019

Zum zweiten Mal in 2019 traf sich der SUSKULT-Verbund inkl. des Beirats und konnte sich bereits über einen positiven Verlauf des noch jungen Projekts freuen. Gastgeber des Verbundtreffens Ende November war die Hochschule Osnabrück.

In den ersten sechs Monaten konnten schon erste Ergebnisse in allen vier Teilprojekten erarbeitet werden. Im Anschluss an die Vorstellung der Teilprojekte wurden diese lebhaft im Verbund und mit dem Beirat diskutiert und die weiteren Schritte festgelegt. Bei einem Rundgang durch die Einrichtung in Osnabrück wurden den Teilnehmern aktuelle Kultivierungsversuche im Rahmen von SUSKULT, Testeinrichtungen und ein Prototyp einer Indoorfarm gezeigt. Neben der fachlichen Arbeit ist auch das große Engagement der Projektpartner in der Öffentlichkeitsarbeit und den wissenschaftlichen Publikationen hervorzuheben. Schon zu diesem frühen Zeitpunkt des spannenden Agrarprojekts konnte SUSKULT auf nationalen und internationalen Tagungen präsentiert werden und wurde im Rahmen der Messe Agritechnica 2019 in Hannover der Fachwelt präsentiert. Besonders erfreulich ist auch der Nachwuchspreis der Verbraucherzentrale NRW an Sabrina Großkopp.
Der Verbund kommt im Frühjahr 2020 zum 3. Projekttreffen zusammen.


Einige der Projektteilnehmer bei der Besichtigung des Indoorfarm-Prototypens.
Bild: © Fraunhofer UMSICHT


Die Teilnehmer des Verbundprojekts.
Bild: © Fraunhofer UMSICHT

17.12.2019

SUSKULT macht Schule – Volkmar Keuter diskutiert mit Schülerinnen und Schüler über die Zukunft deutscher Agrarsysteme

Verbundkoordinator Volkmar Keuter diskutiert am 30. Januar 2020 mit Schülerinnen und Schülern in Mülheim im Rahmen der Schulkinowochen NRW über die Zukunft deutscher Agrarsysteme.

Statt Mathe, Deutsch oder Latein steht für die Schülerinnen und Schüler, die sich in diesem Jahr an dem bundesweiten SchulKinoWochen beteiligen, an diesem Tag Bioökonomie, nachhaltige Landwirtschaft und Ernährung auf dem Stundenplan. Drei Animations- und Dokumentarfilme bieten dann alters- und fächerübergreifende Zugänge, um grundlegende Zukunftsfragen zu diskutieren: Wie werden wir die wachsende Weltbevölkerung ernähren, wie wollen wir den notwendigen Umstieg auf eine klimaneutrale Welt gestalten? Welchen Beitrag kann die Bioökonomie hierzu leisten? SUSKULT-Verbundkoordinator Volkmar Keuter diskutiert am Beispiel des Films 2040 – Wir retten die Welt! mit den Schülerinnen und Schülern über diese wichtigen Themen und Fragestellungen.

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Das Wissenschaftsjahr 2020 widmet sich der Frage wie wir unsere heutige erdölbasierte Wirtschaftsform wandeln – hin zu einer nachhaltigen Nutzung nachwachsender Rohstoffe: der Bioökonomie! Im Rahmen der bundesweiten SchulKinoWochen, einem jährlich stattfindenden Filmbildungsprojekt für alle Schularten, präsentiert VISION KINO bereits zum neunten Mal ein Filmprogramm zum Wissenschaftsjahr.

Am 30. Januar 2020 diskutiert Volkmar Keuter, SUSKULT-Verbundkoordinator mit den Schülerinnen und Schülern über Bioökonomie, nachhaltige Landwirtschaft und Ernährung am Beispiel des Films 2040 – Wir retten die Welt! zu sprechen und stellt den Schülerinnen und Schülern sowie den Lehrkräften SUSKULT vor. Das Gespräch wird von einem Medienpädagogen*einer Medienpädagogin moderiert.

In dem Dokumentarfilm geht der Regisseur Damon Gameau auf die Suche nach Menschen, die Lösungen für ökologische Probleme entwickeln, etwa für die Energieversorgung, die Mobilität, Landwirtschaft oder die Gestaltung von Innenstädten. Aus Ideen, die bislang erst im Kleinen realisiert werden, formt der Dokumentarfilmer eine große Vision für eine lebenswerte zukünftige Welt.

19.11.2019

Von SUSKULT inspiriert – Wir gratulieren Sabrina Großkopp zum Nachwuchspreis der Verbraucherzentrale NRW

Im Rahmen des Nachwuchspreises MehrWert NRW 2019 überzeugte die Studentin der Folkwang Universität der Künste die Jury mit ihrer Designfiktion »Schlaraffenstadt 2040« und erhielt jetzt den Nachwuchspreis in der Kategorie »Vision« der Verbraucherzentrale NRW. Große Ideen benötigen einen Nährboden – das SUSKULT-Team gratuliert Sabrina Großkopp für ihre visionäre Umsetzung des SUSKULT-Grundgedankens.

Die Idee der jungen Designerin: Sie überträgt den Kreislaufgedanken konsequent auf die urbane Lebensmittelproduktion. Biomüll und menschliche Ausscheidungen werden in einem neuartigen Recyclingsystem zu Flüssigdünger aufbereitet, der wiederum den Anbau von Nahrungspflanzen ermöglicht. Industriedünger sind damit verzichtbar. Für die »Schlaraffenstadt 2040« entwirft Sabrina Großkopp unter anderem eine interaktive öffentliche Toilette und einen Müllschlucker als konkrete Objekte. Zudem skizziert sie ein Liefersystem für die in der Stadt produzierten Lebensmittel und ein Bonusprogramm für die teilnehmenden Verbraucherinnen und Verbraucher. Ihre Entwürfe laden zur Diskussion über eine mögliche Stadt der Zukunft ein.

Die Jury sieht das hohe transformative Potenzial dieser Arbeit und unterstreicht mit dem Preis, wie wichtig mutiges utopisches Denken auf dem Weg zu einer nachhaltigen Gesellschaft ist.

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Zum zweiten Mal hat das MehrWert-Projekt in Kooperation mit der Effizienz-Agentur NRW den Nachwuchspreis MehrWert NRW vergeben. Als Unterstützerin war 2019 erstmals auch die NRW.BANK dabei.

Studierende und Hochschulabsolventen aus unterschiedlichen Studiengängen in ganz NRW konnten sich mit ihren ressourcenschonenden Innovationen um den Preis bewerben. Gesucht wurden Verbraucherprodukte und Dienstleistungen, die es Konsumentinnen und Konsumenten leicht machen, Rohstoffe und Energie zu sparen.

Eine fachkundige Jury wählte aus zahlreichen Einreichungen drei Preisträgerinnen und Preisträger in drei Kategorien aus. NRW-Umweltministerin Ursula Heinen-Esser übergab die Nachwuchspreise am 19. November 2019 im Rahmen der Verleihung des Effizienz-Preises NRW im Deutschen Sport- und Olympiamuseum in Köln.

14.05.2019

NEWtrient® – Center-Standorte einer neuen Lebensmittelproduktion

Pressemeldung Fraunhofer UMSICHT

Immer mehr Menschen zieht es in die Städte – die Versorgung der wachsenden Bevölkerung mit Agrarprodukten ist eine große Herausforderung. Besonders in urbanen Räumen ist es schwierig, dem Trend zu nachhaltigen, lokalen und qualitativ hochwertigen Produkten nachzukommen. Daher sind neuartige Agrarsysteme notwendig. Im BMBF-Verbundprojekt SUSKULT geht das Fraunhofer UMSICHT gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Praxis einen auf den ersten Blick ungewöhnlichen Weg, der sich bei genauerem Hinsehen allerdings als geniale Idee entpuppt.

Qualität und Nachhaltigkeit der Ernährung stehen vermehrt im Fokus. Was in landwirtschaftlich geprägten Regionen noch relativ einfach umzusetzen ist, gestaltet sich in den Städten jedoch weitaus schwieriger. Darüber hinaus besteht eine zentrale Zukunftsfrage, wie Ertragssteigerungen in der Agrarwirtschaft bei endlichen Phosphatressourcen, hohem Energieaufwand bei der Düngemittelproduktion und der Verschmutzung von Gewässern und Böden durch Phosphor und Stickstoff künftig möglich sein werden. Ein Team unter Koordination des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT will dieses Problem nun lösen und entwickelt im Rahmen des im April gestarteten BMBF-Verbundprojekts SUSKULT ein neuartiges Agrarsystem. »Das Besondere dabei ist der Standort: Wir docken das Agrarsystem an städtische Kläranlagen an«, erklärt Volkmar Keuter, Leiter der Abteilung Photonik und Umwelt beim Fraunhofer UMSICHT und Koordinator von SUSKULT. Am 10. Mai fand die Auftaktveranstaltung mit 35 Teilnehmern des Projektverbunds und des Projektbeirats in Oberhausen statt.

Doch warum gerade Kläranlagen? Hierzu lohnt sich ein Blick auf die Komponenten, die für eine Pflanzenkultivierung benötigt werden: Für den geschlossenen Anbau von gartenbaulichen Produkten, z. B. in Gewächshäusern, sind das im wesentlichen Nährstoffe (Dünger), CO2, Wärme und Wasser. »All diese Ressourcen sind auf Kläranlagen zu finden«, so Keuter. Hinzu komme der Standortvorteil. Zunächst am Stadtrand gebaut, sind Kläranlagen mittlerweile – bedingt durch das Wachstum der Städte und Metropolregionen – häufig zentrumsnah verortet.

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Die Idee, Ressourcen aus Kläranlagen im Sinne der Kreislaufführung zu nutzen, ist nicht neu. So gibt es bereits Verfahren, die Phosphor aus Schlamm und Asche in Kläranlagen – teils unter erhöhtem Energieeinsatz – rückgewinnen, um ihn in Form von Dünger oder Futterzusatz in die Agrarwirtschaft zu bringen. »Allerdings wird Phosphor dabei aus der Stadt in agrarwirtschaftlich geprägte Regionen transportiert, von wo aus später dann Obst und Gemüse wieder zurückgebracht werden«, erklärt Keuter.

Um eine agrarwirtschaftliche Produktion direkt an Kläranlagen andocken zu können, entwickelt ein interdisziplinäres Konsortium im Rahmen von SUSKULT ein entsprechendes Bausteinsystem. Das Ergebnis soll regional angebautes, qualitativ hochwertiges Gemüse sein.

Insgesamt 15 Partner arbeiten bei SUSKULT in vier Teilprojekten an dem Vorhaben. Die Arbeitspakete beinhalten neben der Weiterentwicklung der Kläranlagen zu sogenannten NEWtrient®-Centern und der Entwicklung einer Aufbereitungstechnik eine angepasste Nahrungsmittelproduktion in geschlossenen Kultursystemen und die dazugehörige Umfeld- und Systemanalyse. Um möglichen Schwankungen in Menge und Konzentrationen im Abwassersystem möglichst frühzeitig begegnen zu können, sind auch eine intelligente Prozesssteuerung und entsprechende Vorhersagemodelle im Projektplan verankert. Keuter wagt einen Ausblick: »Wir haben die Vision, dass 2050 keine Kläranlagen mehr im Sinne einer Entsorgungsanlage existieren, sondern NEWtrient®-Center. Ressourcenströme, die sämtliche Nährstoffe in Städten umfassen, können hier gehandelt werden.«

Auf dem Weg zum Agrarsystem der Zukunft nach der SUSKULT-Vision ab dem Jahr 2050 gibt es eine Vielzahl an Herausforderungen. Nicht nur die technischen Ziele stehen im Fokus, bereits jetzt müssen die normativen Grundlagen erarbeitet und möglichst viele Stakeholder in den Entwicklungsprozess eingebunden werden. Direkt am Projekt beteiligt sind auch die Partner Metro AG und REWE Markt GmbH, hinzu kommen zahlreiche Interessensvertreter im Projektbeirat. Weite Teile der Zivilgesellschaft sind im Rahmen von Dialogprozessen involviert. Gemeinsam betrachten sie auch den zukünftigen Weg der Produkte zu den Kunden: »Ich kann mir z. B. ganz neue Standorte von Wochenmärkten vorstellen«, schildert Keuter eine weitere Vision von SUSKULT.

In den ersten drei Jahren legen die Forschenden den Grundstock für das neue Agrarsystem. Im Anschluss soll dann eine Demonstrationsanlage auf dem Gelände des Klärwerks Emschermündung an der Stadtgrenze zwischen Dinslaken, Oberhausen und Duisburg aufgebaut werden. Das Ziel ist ehrgeizig: »Nach einer Phase der Optimierung der einzelnen Komponenten möchten wir vor Ort pro Jahr mehrere Tonnen Gemüse produzieren«, so Keuter. Wenn alles optimal funktioniert, könnte man damit beispielsweise den jährlichen Bedarf an Blattsalaten der Gemeinde  Anröchte[1] im Kreis Soest decken (durchschnittlicher jährlicher Verbrauch in Deutschland: etwa 3 kg Blattsalat/Kopf[2]).
SUSKULT: die Partner

Unter der Koordination vom Fraunhofer UMSICHT arbeiten 15 Partner in den vier Teilprojekten »TP1 NEWtrient®-Center«, »TP2 NEWtrient®-Aufbereitungssystem«, »TP3 Nahrungsmittelproduktion« und »TP4 Umfeld- und Systemanalyse« zusammen:

  • Fraunhofer UMSICHT  (Verbundkoordinator)
  • A3 water solutions GmbH
  • Deutsches Forschungszentrum für künstliche Intelligenz GmbH – DFKI
  • Emschergenossenschaft K. ö. R
  • Helmholtz Zentrum für Umwelt-forschung GmbH – UFZ
  • Hochschule Osnabrück
  • ILS-Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung
  • Justus-Liebig-Universität Gießen
  • Metro AG
  • Montanuniversität Leoben
  • PACELUM GmbH
  • Rewe Markt GmbH
  • Ruhrverband
  • TU Kaiserslautern
  • Yara GmbH & Co. KG

Förderhinweis
Das Projekt »SUSKULT – Entwicklung eines nachhaltigen Kultivierungssystems für Nahrungsmittel resilienter Metropolregionen« (FKZ 031B0728) wird im Rahmen der Fördermaßnahme »Agrarsysteme der Zukunft« im Rahmen der »Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030« der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

[1] Einwohnerstatistik Gemeinde Anröchte. Quelle: https://www.anroechte.de/fileadmin/user_upload/Wohnen_Leben/Einwohnerstatistik/Monatsstatistik_03_2019.pdf

[2] Verbrauch von Gemüse pro Kopf. Quelle: https://www.bmel-statistik.de/landwirtschaft/gartenbau/markt-und-marktbeobachtung-weitere-fachinformationen/  

Die Auftaktveranstaltung zu SUSKULT fand mit 35 Teilnehmenden des Projektverbunds und des Projektbeirats in Oberhausen statt.

© Fraunhofer UMSICHT
Schematische Darstellung der SUSKULT-Vision.

 

Klärwerk Emschermündung.

Bild links und Grafik: © Fraunhofer UMSICHT
Bild rechts: © EGLV Rupert Oberhäuser