Dank Biotechnologiedurchbruch bauen Landwirtschaftsbetriebe mit weniger mehr an
Die europäischen Landwirtschaftsbetriebe stehen unter zunehmendem Druck, aus weniger Ressourcen mehr zu produzieren. Sprunghaft steigende Kosten und immer mehr Vorschriften zielen auf synthetische Düngemittel ab, bei denen eine starke Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und energieintensiven Produktionsverfahren besteht. Gleichzeitig fallen in Europa riesige Mengen ungenutzter landwirtschaftlicher und organischer Abfälle an, die eine unerschlossene Ressource für die kreislauforientierte Bioökonomie darstellen.
Nachhaltigere Landwirtschaft aus Rückständen aufbauen
Zur Lösung dieses Problems wurde im Rahmen des vom Europäischen Innovationsrat(öffnet in neuem Fenster) finanzierten Projekts N-Spire(öffnet in neuem Fenster) eine innovative und skalierbare Produktionsplattform entwickelt. Dort werden Wärme und nützliche Mikroorganismen genutzt, um landwirtschaftlichen Abfall in natürliche Produkte umzuwandeln, die das Pflanzenwachstum und die Gesundheit verbessern. Die technische Lösung bietet den Landwirtinnen und Landwirten nachhaltigere Alternativen zu den konventionellen chemischen Mitteln. „Das Projekt befasste sich mit einer der größten Herausforderungen an die europäische Landwirtschaft: Wie die Abhängigkeit von synthetischen Düngemitteln verringert sowie gleichzeitig Produktivität und Resilienz der Anbaupflanzen erhalten werden können“, erklärt Branwen Miles, Projektmanagerin bei Zymofix, dem belgischen Biotechnologieforschungsunternehmen, das das Projekt koordinierte. Das Team von N-Spire demonstrierte, wie landwirtschaftliche Nebenströme, die nützlichen Rückstände aus der Landwirtschaft und der Lebensmittelproduktion, in wertvolle biobasierte Produkte umgewandelt werden können, die ein stärker kreislauforientiertes und regeneratives Landwirtschaftssystem unterstützen.
Die Wissenschaft hinter einer saubereren, intelligenteren pflanzlichen Erzeugung
Die Forschungsgruppe führte mit Erfolg das integrierte Herstellungsverfahren im Pilotmaßstab vor, das die thermische Vorbehandlung und die Feststofffermentation innerhalb einer gekoppelten Produktionsplattform vereint. Mit diesem entscheidenden Schritt wurde bewiesen, dass landwirtschaftliche Rückstände unter realen Bedingungen zuverlässig in hochwertige mikrobielle Produkte umwandelbar sind. Eine der größten Herausforderungen für die Forschungsgruppe bestand darin, den gesamten Produktionsprozess sauber und verunreinigungsfrei zu halten. Durch die Entwicklung eines vollständig angeschlossenen Systems mit modernsten Reinigungsmethoden, sorgfältig gesteuerten Transferbedingungen und optimierten Fermentationsstrategien gelang es, qualitativ hochwertige mikrobielle Produkte zu erzeugen, die für die industrielle Nutzung geeignet sind. Dies bedeutete einen wichtigen Schritt in Richtung Großproduktion, der die Technologie einer praktischen kommerziellen Nutzung annäherte und gleichzeitig die mit der zukünftigen Herstellung verbundenen Herausforderungen reduzierte. „Der Meilenstein hat gezeigt, dass die Technologie nicht nur wissenschaftlich realisierbar, sondern auch skalierbar und industriell relevant ist“, erläutert Miles. Den Forscherinnen und Forschern gelang es außerdem, den mikrobiellen Wachstumsprozess zu optimieren, sodass hochreine und stabile mikrobielle Produkte im Pilotmaßstab mit kommerziell relevanten Titern produziert werden konnten. Zudem stellten sie verschiedene Formulierungsstrategien für den Einsatz in der Landwirtschaft vor, darunter Granulate, Flüssigformulierungen und Saatgutbeschichtungskonzepte. Dabei zeigte sich, dass die Plattform an ein breites Spektrum von Anbaukulturen und landwirtschaftlichen Methoden anpassbar ist. Gewächshaus- und Feldversuche lieferten ermutigende Ergebnisse, die eine bessere Keimung des Saatguts und potenziell höhere Ernteerträge, auch bei geringerem Düngemitteleinsatz, zeigten.
Vom Start-up zur Maßstabserweiterung
Im Rahmen von N-Spire konnte Zymofix mit seiner Initiative zur Maßstabserweiterung beginnen und sich von einer Start-up-Firma in der Frühphase zu einem schnell wachsenden Unternehmen mit einer Pilotinfrastruktur, einem Portfolio an geistigem Eigentum, strategischen Partnerschaften und einem klaren Geschäftsplan entwickeln. Während der Projektzeit wuchs das Unternehmen von 4 auf 22 Mitarbeitende und sicherte sich eine 2-Millionen-EUR-Startkapitalrunde zur Unterstützung der Skalierung und kommerziellen Entwicklung. „Der von N-Spire erarbeitete Mehrwert liegt im innovativen Ansatz zur Mikroorganismenkultivierung, bei dem landwirtschaftliche Rückstände über eine Produktionsplattform in hochwertige mikrobielle Produkte umgewandelt werden“, schließt Miles. „Durch die Kombination aus kontinuierlicher Vorwärmebehandlung und Feststofffermentation konnte im Zuge des Projekts eine stärker kreislauforientierte, kostengünstigere und potenziell kohlendioxidärmere Alternative zu konventionellen Düngemitteln und mikrobiellen Produktionssystemen aufgezeigt werden.“
