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

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.
© Foto 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.
 

Mikroalgen – kommerziell produziert

Mikroalgen produziert Fraunhofer CBP
© Foto Fraunhofer IGB

180-Liter-Reaktormodule der Freilandanlage am Fraunhofer CBP in Leuna.

Seien es Nahrungsergänzungsmittel, Kosmetika oder Biodiesel: Mikroalgen dienen als Ausgangsstoff für viele Substanzen. In einer vollautomatischen Pilotanlage von Fraunhofer in Leuna können sie nun in großem Maßstab produziert werden: Die Algenkonzentration in diesen Reaktoren ist fünfmal so hoch wie in üblichen Modellen. 

Abwasserreinigung mit UV-Licht – Light4CleanWater

Industrieabwässer oder Prozesswässer enthalten mitunter organische Bestandteile, die in Kläranlagen nicht entfernt werden können. Das Fraunhofer IGB bietet verschiedene oxidative Verfahren und mobile Anlagen zur Reinigung solchen Wassers an. Fraunhofer-Forscher haben ein Reaktorsystem entwickelt, in dem sich Wasser mit Hilfe von UV-Licht zuverlässig und mit hohem Durchsatz aufbereiten lässt – ohne dass chemische Katalysatoren zugesetzt werden müssen. 

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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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Dezentrales urbanes Wasser- und Abwassermanagement der Zukunft – DEUS 21

Für Ortschaften, die noch nicht an zentrale Kläranlagen angeschlossen sind, und für Entwicklungs- und Schwellenländer – häufig ohnehin Wassermangelgebiete – untersucht das Fraunhofer IGB ökonomische und ökologische Alternativen zu herkömmlichen Abwasserreinigungssystemen im Projekt DEUS 21 (Dezentrale urbane Wasserinfrastruktursysteme).

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Rückgewinnung von Nährstoffen als Dünger

Der Bedarf an Nährstoffen ist weltweit gestiegen, aber mineralische Reserven wie Phosphaterze werden knapp. Das Fraunhofer IGB entwickelt Technologien zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus Abwasser und organischen Reststoffen wie Klärschlamm, Gülle oder Abfällen der Lebensmittelindustrie. Dabei werden Nährstoffe so ausgefällt oder pelletiert, dass sie direkt als Dünger in der Landwirtschaft zur Verfügung stehen. 

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Biowachspartikel als Alternative zu Mikroplastik

Mikroplastik ist im wahrsten Sinne des Wortes in aller Munde. Abrasionspartikel in der Zahnpasta sind nur ein Beispiel für die unterschiedlichsten Anwendungen von Mikroplastik in der Kosmetikindustrie. Doch das Material steht seit einiger Zeit in der Kritik, da es sich in der Umwelt ansammelt und häufig Schadstoffe aufnimmt, die über Umwege auch in den menschlichen Körper gelangen können. Laut IKW, dem Industrieverband Körperpflege- und Waschmittel e. V., möchte die Kosmetikindustrie schon in naher Zukunft auf den Einsatz von Mikroplastik verzichten. Fraunhofer UMSICHT stellt mit einem innovativen Verfahren marktfähige Alternativen her, die Oberhausener Forscher setzen dabei auf natürliche Materialien.

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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, Leuna

Die Infrastruktur und die Technikumsanlagen des Fraunhofer-Zentrums für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna ermöglichen es Partnern aus Forschung und Industrie, biotechnologische und chemische Prozesse zur Nutzung nachwachsender Rohstoffe bis in produktrelevante Dimensionen zu entwickeln und zu skalieren.