Gesundheit und Umwelt – Bio- und Umwelttechnologie

Bio- und Umwelttechnologie dient auch der Gesundheitsforschung. Fraunhofer-Forscher entwickeln Verfahren zur synthetischen Herstellung von Biomolekülen für die Pharma-, Lebensmittel- und chemische Industrie. Sie forschen an Technologien für sauberes Trinkwasser oder prüfen die Toxizität von Schadstoffen, etwa von Nanopartikeln und suchen nach Lösungen, diese in der industriellen Produktion zu ersetzen.

Gesundheit und Umwelt

Referenzprojekte – Bio- und Umwelttechnologie

Fraunhofer-Leitprojekt »Cognitive Agriculture«

Fraunhofer-Leitprojekt »Cognitive Agriculture«
© iStock/Fraunhofer IESE

Im Leitprojekt »Cognitive Agriculture« forschen acht Fraunhofer-Institute unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern gemeinsam an Grundlagen, um landwirtschaftliche Produkte ebenso umwelt- und ressourcenschonend wie hocheffizient zu produzieren. Lösungsansätze liegen in der Sensorik zur Datenerfassung sowie in der Digitalisierung und Automatisierung der landwirtschaftlichen Prozesse. Die Analyse hochkomplexer Wechselwirkungen zwischen Biosphäre und Produktion soll in einem Ökosystem vernetzter Daten und Dienste (»Agricultural Data Space«) nutzbar werden und Entscheidungen unterstützen.

Hausmüll schnell und automatisiert direkt beim Verbraucher charakterisieren

14.10.2019

Haushalts- bzw. Siedlungsabfälle stellen für das Recycling eine besondere Herausforderung dar, da sie einen stark variierenden Materialmix enthalten. Dies reicht von Küchenabfällen, über Kunststoffverpackungen und Papier bis hin zu Glas oder Textilien. Um die Vorsortierung zu erleichtern, setzen viele Länder daher auf selektive Sammelsysteme. Dieser Ansatz birgt jedoch auch Nachteile: So ist für den Verbraucher nicht immer ersichtlich, welcher Abfallstoff in welchen Sammelbehälter gehört und daraus resultierende Fehlwürfe erschweren eine anschließende automatisierte Sortierung und letztlich ein hochwertiges Recycling der enthaltenen Materialien.

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Fraunhofer-Forschungszentrum Maschinelles Lernen gewinnt Syngenta Crop Challenge

Wie Künstliche Intelligenz die Landwirtschaft gegen den Klimawandel rüstet

Der Klimawandel und die stetig wachsende Bevölkerung stellen die Agrarindustrie vor eine zentrale Frage: Wie werden wir in der Lage sein, genügend Nahrung anzubauen, um die global wachsende Nachfrage zu decken? Heute setzen Industrie und Wissenschaft auf datengetriebene Strategien für eine robustere und effizientere Pflanzenzucht. Anhand von Umwelt- und Wachstumsdaten sowie profundem Expertenwissen haben das »Fraunhofer-Forschungszentrum Maschinelles Lernen« und das »Exzellenzcluster Phenorob« der Universität Bonn jetzt eine Künstliche Intelligenz entwickelt, die Umweltbedingungen in der Landwirtschaft und deren Auswirkung auf das Pflanzenwachstum ermittelt. Mit ihrer Technologie haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der »Syngenta Crop Challenge« in diesem Jahr den ersten Platz belegt.

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Neuer Wasserfilter entfernt Mikroplastik mit lasergebohrten Kleinstlöchern

Mikroplastik – das sind winzige Teilchen in unserem Abwasser. Sie herauszufiltern, stellt die Abwasserbetriebe vor große Herausforderungen. Eine Gruppe von fünf Partnern aus Industrie und Forschung will jetzt einen neuen Filter entwickeln, der mit lasergebohrten Löchern bis zu 10 Mikrometer kleine Partikel effizient auch bei großen Wassermengen herausfiltert.

KKH-Vacc: Impfstoffe für Karpfen

Bei einem Ausbruch des Koi-Herpesvirus (KHV) drohen Karpfenzuchtbetrieben hohe Verluste. Um die Seuche einzudämmen und nicht infizierte Karpfenbestände zu schützen, sind verbesserte Diagnosemethoden und Präventivmaßnahmen nötig. Das Projekt KHV-Vacc-Projektes der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik EMB entwickelt robuste Zellkulturen aus Karpfengewebe. Sie sollen die Voraussetzung für eine verbesserte Diagnostik von KHV sowie eine effiziente Impfstoffentwicklung schaffen.

Abwasser effektiv reinigen

Die Keramik-Membranen des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS erreichen erstmals eine molekulare Trenngrenze von 200 Dalton. Dadurch lassen sich Abwässer noch effizienter reinigen.

Keramik-Membranen des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS.
© Fraunhofer IKTS

Keramik-Membranen des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS.

 

Wasser ist lebenswichtig – Abwässer müssen daher möglichst effizient gereinigt werden. Möglich machen das keramische Membranen. Forschende vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Hermsdorf konnten die Trenngrenze dieser Membranen nun deutlich herabsetzen und erstmals auch gelöste organische Moleküle mit einer Molaren Masse von nur 200 Dalton zuverlässig abfiltrieren. So lassen sich selbst Industrie-Abwässer effizient reinigen.

 

 

 

 

Algen überleben Wärme, Kälte und kosmische Strahlung

Experiment auf der Raumstation ISS

Die Proben von der ISS bildeten nach knapp zwei Wochen Kultur neue Populationen. Die Grünalge (obere zwei Reihen) bildete nach einiger Zeit auch wieder orange-farbene Dauerstadien, während Cyanobakterien (untere zwei Reihen) die typische petrol-farbenen Kolonien heranwachsen ließen.
© Thomas Leya / Fraunhofer IZI

Die Proben von der ISS bildeten nach knapp zwei Wochen Kultur neue Populationen. Die Grünalge (obere zwei Reihen) bildete nach einiger Zeit auch wieder orange-farbene Dauerstadien, während Cyanobakterien (untere zwei Reihen) die typische petrol-farbenen Kolonien heranwachsen ließen.

Mit einem Langzeit-Experiment auf der Raumstation ISS haben Fraunhofer-Forscher getestet, wie Algen auf die extremen Bedingungen im Weltraum reagieren. Der Versuch wurde in enger Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Partnern durchgeführt. Die Ergebnisse könnten nicht nur für industrielle Anwendungen, sondern auch für eine mögliche Mission zum Mars bedeutsam sein.

  • Experiment im All: Algen verbringen zwei Jahre auf der Außenhaut der Raumstation ISS.
  • Organismen aus der CCCryo Biobank des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI am Standort Potsdam-Golm waren extremen Temperaturschwankungen, Vakuum und kosmischer Strahlung ausgesetzt.
  • Praktische Anwendung in der Nahrungsmittel- und Kosmetikindustrie.
 

Trinkwassergewinnung aus Luftfeuchtigkeit – WaLu

In trockenen Gebieten ist aufgrund des geringen Niederschlags und der gleichzeitig hohen Verdunstungsrate eine sichere Trinkwasserversorgung oft eine große Herausforderung. Das Grundwasser ist, soweit vorhanden, meist versalzen und vielfach sinkt der Grundwasserspiegel. Eine nachhaltige Wassergewinnung aus Oberflächengewässern oder Grundwasserquellen ist unter diesen Bedingungen nicht realisierbar. Eine alternative Trinkwasserproduktion, die ohne Zugang zu Oberflächen- oder Grundwasser auskommt, bietet die Gewinnung von Wasser aus Luftfeuchtigkeit. Dazu entwickelt das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB eine Technologie, die auf einem Absorptionsprozess basiert und ausschließlich mit regenerativen Energiequellen betrieben werden kann.

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Umweltprobenbank - Humanproben

Das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT sammelt im Auftrag des Umweltbundesamtes seit Januar 2012 jährlich an vier Standorten in der Bundesrepublik (Münster, Halle, Ulm, Greifswald) Blut- und Urinproben von jeweils 120 freiwilligen Probandinnen und Probanden für die Umweltprobenbank des Bundes. Die Umweltprobenbank liefert dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) eine wichtige wissenschaftliche Grundlage, um Maßnahmen im Umwelt- und Naturschutz ergreifen und deren Erfolg kontrollieren zu können. 

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Themenspezial »Raumluftforschung«

Fraunhofer-Forscher entwickeln Systeme, die eine bessere Raumluft in Gebäuden, Flugzeugen und Autos oder ein optimales Klima in Museen mit empfindlichen Exponaten gewährleisten.

Fraunhofer-Einrichtungen

Fraunhofer-Verbund Life Sciences

Im Fraunhofer-Verbund Life Sciences sind die biologischen, biomedizinischen, pharmakologischen, toxikologischen und lebensmitteltechnologischen Kompetenzen der Fraunhofer-Gesellschaft gebündelt.

Fraunhofer-Allianz SysWasser

In der Fraunhofer-Allianz SysWasser bündeln die Fraunhofer-Institute ihre Kompetenzen in der Forschung und Entwicklung nachhaltiger Wasserinfrastruktursysteme und -technologien.

Fraunhofer-Allianz Nanotechnologie

Die Nanotechnologie hat auch im Gesundheitswesen Einzug gehalten. Nanotechnologische Verfahren sollen zu neuen Diagnostika und Therapeutika führen.

Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP

Das CBP in Leuna ermöglicht es Partnern aus Forschung und Industrie, biotechnologische und chemische Prozesse zur Nutzung nachwachsender Rohstoffe bis in produktrelevante Dimensionen zu entwickeln.