SafranMatters: Wir bringen Robotik aufs Feld!

Die Vision des Start-Ups Innovation Matters ist es, landwirtschaftliche Prozesse, die mit viel Handarbeit verbunden sind, mithilfe von Robotik effizienter, nachhaltiger und wirtschaftlicher zu gestalten. Safran ist eines der wertvollsten Gewürze und wird zum Großteil aus dem Iran importiert.

Safran lässt sich auch regional im Süden Deutschlands anbauen. Die Innovation Matters GbR zielt mit ‚SafranMatters‘ auf einen ganzheitlichen Ansatz ab. Ihr Konzept umfasst die Bepflanzung, Pflege und Ernte. Der Prototyp der Erntemaschine ‚Oscar‘ erkennt Safranblüten automatisch. Der Schneidkopf wird zur Position gefahren und trennt die Safranblüte ab, welche dann in den Erntetank befördert wird. Die elektrisch angetriebene Fahreinheit ermöglicht eine hohe Wendigkeit und einen geringen Energieverbrauch. Unter Verwendung mehrerer Robotereinheiten lässt sich die Ernterate auf beliebige Anbauflächen skalieren. Oscar soll es künftig jedem Landwirt ermöglichen, Safran im kleinen oder großen Stil gewinnbringend anzubauen. Somit können Endkunden ein faires, regionales und dennoch exotisches Gewürz zu erwerben. Als nächstes werden das Design optimiert und neue Funktionalitäten implementiert. So soll beispielsweise eine Datenerhebung für individuelle Pflanzen eingeführt werden und damit langfristig eine Anwendung über den Safran Anbau hinaus ermöglichen.

Gewinnerin des Bioökonomie-Innovationspreises 2022 des Landes Baden-Württemberg.

Nutzungskaskade bei der urbanen Lebensmittelproduktion mit Keimlingen und Gourmet-Pilzen

Die Lebensmittelproduktion und Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung steht vor vielfältigen Herausforderungen. Die begrenzten Ressourcen müssen effizient genutzt werden, daher sollten auch Reststoffe bestmöglich verwertet werden. Weite Transportwege sind oft mit hohem Energieverbrauch und Umwelteinflüssen verbunden. Insbesondere bei frischen, leicht verderblichen Gütern bergen sie zudem das Risiko von Lebensmittelverlusten. Intelligente, regionale Konzepte sind hier im Vorteil.

Die Geschäftsidee der Kleinblatt GmbH ist die wetterunabhängige, ganzjährige Produktion von frischen Keimlingen, wie bspw. Radieschen, und Gourmet-Pilzen mit hoher ernährungsphysiologischer Qualität für Stuttgarter Gastronomen. Dazu produziert Kleinblatt nach dem Controlled Enviroment Agriculture (CEA) Konzept in Räumen im Stadtgebiet Stuttgart. Zum Anbau der Keimlinge wird Nutzhanf als Substrat genutzt. Die dabei anfallenden Produktionsreste des Substrats dienen als Grundlage für den Anbau von Gourmet-Pilzen. Die Speisepilze werden direkt an lokal ansässige Gastronomen verkauft, sodass regionale Wertschöpfung und kurze Lieferketten entstehen. Somit trägt Kleinblatt zu einer regionalen Kreislaufwirtschaft und zur gelebten Bioökonomie bei.

Gewinnerin des Bioökonomie-Innovationspreises 2022 des Landes Baden-Württemberg.

CO2-neutrale Fasern und bio-basierte Polymere aus Einjahrespflanzen

Derzeit werden Einjahrespflanzen, analog zu Holz, meist in großen zentralen Anlagen mittels Chemikalien aufgeschlossen. Dies erfordert einen hohen Energieeinsatz und geht mit chemisch verunreinigten Reststoffströmen einher. Das Steam Explosion Verfahren bietet eine chemikalienfreie Alternative. Auf eine Dampfdruckerhitzung folgt dabei eine explosive Dekompression, um ligno-zellulosehaltiges Material für weitere Verarbeitungsschritte zugänglich zu machen. Technische, betriebliche und wirtschaftliche Herausforderungen haben die dezentrale Faserproduktion aus Einjahrespflanzen bisher eingeschränkt.

Die Fibers365 GmbH verarbeitet Einjahrespflanzen aus regionalem Anbau mit der „Steam-Explosion-Technologie“. Fibers365 produziert damit Fasern aus Stroh und anderen zellulosehaltigen Einjahrespflanzen. Das Konzept sieht eine Kombination von sogenannten modularen „Steam Fiber Units“ mit Biogasanlagen vor. Die bei der Produktion der Fasern entstehenden Reststoffe werden als Gärsubstrat zur Biogas-Erzeugung und zur Energieversorgung des Prozesses verwendet. Die Flüssigphase eignet sich als Substrat für Bioraffinerien, fermentative Prozesse und Biofabriken. Die Neuheit besteht in der technischen Konzeption und der Konstruktion, womit eine dezentrale Steam Explosion im landwirtschaftlichen Umfeld und in Nähe von Biogasanlagen möglich wird. So können überschaubare, regional anfallende Biomassemengen aufgeschlossen und zu transportwürdigen bio-basierten Wertstoffen für die Industrie veredelt werden.

Gewinnerin des Bioökonomie-Innovationspreises 2022 des Landes Baden-Württemberg.

‚RECOU‘ - ein ökologisches Verpackungspolstermaterial aus Getreidespelzen

Verpackungsmaterialien wie EPS (Styropor) werden aus fossilen Rohstoffen hergestellt, nur teilweise rezykliert und können bei der nicht-sachgemäßen Entsorgung als Mikroplastik die Umwelt belasten. Die Herstellung ist zudem energie- und CO2-intensiv. Papierbasierte Verpackungen besitzen nur eingeschränkte Polstereigenschaften. Umweltverträgliche und ressourcenschonende Verpackungsmaterialien sind gefordert, um den großen Bedarf zu decken.

PROSERVATION stellt aus Getreidespelzen, den Deckblättern (Hüllen) des Getreidekorns, formschlüssige Verpackungen her. Diese Spelzen fallen beispielsweise bei der Verarbeitung von Dinkel in großen Mengen an. Zusammen mit einem biologischen Bindemittel entsteht aus diesem Reststoff in wenigen energiearmen Prozessschritten das Verpackungspolstermaterial ‚RECOU‘, welches vollständig aus natürlichen, organischen Inhaltsstoffen besteht. RECOU ist beliebig formbar und zeichnet sich durch vergleichbare Materialeigenschaften wie petrochemische Polsterverpackungen (z. B. Styropor) aus. Es stellt somit für viele Anwendungen eine ökologisch sinnvolle Alternative dar. Indem landwirtschaftliche Reststoffe als Verpackungsmaterial verwendet werden, können Energie, Ressourcen und CO2-Emissionen beim Warenversand fragiler Güter eingespart werden.

Gewinner des Bioökonomie-Innovationspreises 2022 des Landes Baden-Württemberg.

Nachhaltige regionale Produktion hochwertiger Speiseöle sowie Verwertung von Nebenprodukten

Äpfel pressen, Bananenchips herstellen, Sauerkraut stampfen – bereits in jungen Jahren zeigte Paul Belthle großes Interesse an der Herstellung und Verarbeitung von Lebensmitteln. Mit zwölf Jahren bekam er eine Ölpresse geschenkt. Dies bereitete die Grundlage für ‚Die Ölfreunde‘, welche 2019 im Donautal entstanden. Dabei waren für Paul regionale und nachhaltige Konzepte bereits von Anfang wichtig.

Die Ölfreunde produzieren hochwertige Speiseöle aus den Saaten Raps, Leindotter, Hanf sowie Schwarzkümmel und vermarkten diese selbst. Die Ölsaaten werden von Landwirten aus der unmittelbaren Umgebung bezogen, um den CO2-Fußabdruck gering zu halten. Bei der mechanischen Kaltpressung entstehen nährstoffreiche Presskuchen als Nebenprodukt. Diese werden zu hochwertigen Mehlen und Proteinprodukten für Mensch und Tier weiterverarbeitet. Inzwischen ist das Familienunternehmen im Einzelhandel präsent und plant eine Ausweiterung ihrer Kapazitäten. Zudem beraten ‚Die Ölfreunde‘ Kunden im hauseigenen Hofladen. Paul bietet Führungen durch den Betrieb an, bei denen er die Idee, Intention, Produktion sowie den Vertrieb erklärt. Mit ihrem Konzept werden möglichst nachhaltige und regionale Wertschöpfungs- und Lieferketten gestärkt. ‚Die Ölfreunde‘ sind damit Beispielgeber für junge Gründer und den Aufbau einer kreislauforientierten Bioökonomie.

Gewinner des Bioökonomie-Innovationspreises 2022 des Landes Baden-Württemberg.

Eine knusprige und nachhaltige Zukunft

Löffel, Rührstäbchen, Gabeln, Messer: im To-Go Bereich werden diese Produkte täglich in riesigen Stückzahlen genutzt und in der Regel nach nur einmaligem Gebrauch entsorgt. Hierdurch entsteht eine enorme Menge vermeidbarer Plastikmüll. Das EU-weite Einweg-Plastikverbot zeigt, dass hier ein drastisches Umdenken und zeitgemäße Alternativen notwendig sind.

„Don't waste it, taste it!“ - unter diesem Motto will Spoontainable einen Beitrag zur Nachhaltigkeit und der Vermeidung von Plastik liefern. Das Unternehmen entwickelt essbare Eislöffel und Rührstäbchen als Alternativen zu herkömmlichen Produkten aus Plastik. Die neuartigen Produkte werden aus bislang wenig genutzten Reststoffströmen der Lebensmittelindustrie hergestellt. Es handelt sich dabei um Hafer- und Kakaoschalen, die bei der Getreide- bzw. der Schokoladenverarbeitung zurückbleiben. Diese ballaststoffreichen Rohstoffe werden zu Fasern verarbeitet und bilden die Basis der Alternativen zum Plastik-Besteck. Somit wird nicht nur Einweg-Plastik vermieden, sondern auch die hochwertige Nutzung von Reststoffen im Sinne der Kreislaufwirtschaft gefördert. Die Produktpalette soll noch erweitert werden und weitere Reststoffströme aus der Lebensmittelindustrie sollen identifiziert und genutzt werden, um die Rohstoffbasis zu erweitern.


Gewinnerin des Bioökonomie-Innovationspreises 2021 des Landes Baden-Württemberg.

Nachhaltige und gesunde Lebensmittelversorgung neu denken

Eine der großen Herausforderungen unserer Zeit besteht darin, die wachsende Bevölkerung zu ernähren und gleichzeitig unseren Planeten zu erhalten. Daher sind effiziente Prozesse und Verfahren gefragt. Gleichzeitig wünschen sich Verbraucherinnen und Verbraucher gesunde, schmackhafte und bezahlbare Lebensmittel. Proteine hergestellt aus Bierhefe zeichnen sich durch ausgezeichnete funktionelle Eigenschaften wie die gute Umsetzung in Muskelmasse, die hervorragende Texturbildung, ein ansprechendes Geschmacksprofil sowie Allergenfreiheit aus. Daher sind sie ein vielversprechender Baustein für zukünftige Ernährungskonzepte.

Das Unternehmen Saccha hat einen Prozess entwickelt, mit dem aus Nebenströmen der Bierproduktion Proteine für die Nahrungsmittelindustrie hergestellt werden können. Nach Angaben des Unternehmens wird im Vergleich zur Herstellung von pflanzlichen Proteinen weniger Wasser und weniger Fläche benötigt. Auch der CO2 Ausstoß ist vergleichsweise geringer. Hochrechnungen von Saccha kommen zu dem Schluss, dass der jährliche Eiweißbedarf von mehr als 6,2 Mio. Menschen alleine mit Proteinen aus Bierhefe aus deutscher Produktion gedeckt werden könnte. Durch dieses Koppelnutzungskonzept bietet sich die Chance, den Flächenbedarf für die Proteinherstellung zu reduzieren.Ein Teil des weiteren Entwicklungsbedarfs erstreckt sich auf die Skalierung des Prozesses in den Pilotmaßstab sowie die Optimierung der Aufbereitung. Zudem werden Anwendungsmöglichkeiten bzw. Endprodukte unter Verwendung des Bierhefeproteins entwickelt. Es wird erwartet, dass die Rohstoffkosten für die Herstellung von Proteinen aus Bierhefe in Zukunft deutlich unter den heutigen Rohstoffkosten für vergleichbare pflanzliche Proteine, beispielsweise aus Nüssen, bleiben.


Gewinnerin des Bioökonomie-Innovationspreises 2021 des Landes Baden-Württemberg.

Guter Holzweg: Sprossenschützer – für den Wald

Durch den Klimawandel und den damit verbundenen Waldumbau haben Schutzvorrichtungen für junge Waldbäume eine hohe Bedeutung. Der Eintrag von Fremdmaterialien in Waldökosysteme soll dabei möglichst vermieden werden. Konventionelle Schutzvorrichtungen für Jungpflanzen haben daher den Nachteil, dass diese am Ende der Nutzungsdauer wieder eingesammelt und sachgerecht entsorgt werden müssen.

Bernd Schairer hat patentierte „Schutzvorrichtungen“ für junge Forstpflanzen entwickelt, die zu 100% aus heimischem Holz hergestellt werden. Durch den Verzicht auf Metall, Chemie und Kunststoffe entfallen der aufwändige Abbau und die Entsorgung der Materialien. Das Produkt bietet mit seinen Holzstäben und –sprossen einen wirksamen Fege- und Verbissschutz für die Jungpflanzen. Die Fertigung der Sprossenschützer erfolgt vollständig regional in Werkstätten für Menschen mit Behinderung der Lebenshilfe Zollernalb. So wird mithilfe dieser Innovation der Aufbau von naturnahen und stabilen Waldbeständen unterstützt, Fremdstoffeinträge in natürliche Ökosysteme reduziert und regionale Wertschöpfung generiert. Die Sprossenschützer werden zunehmend nachgefragt, sodass in Zukunft nach weiteren regionalen Kooperations- und Fertigungspartnern Ausschau gehalten wird.


Gewinner des Bioökonomie-Innovationspreises 2021 des Landes Baden-Württemberg.

Naturfaserverstärkte biobasierte Kunststoffe für Li-Ionen-Batterie-Gehäuse in der Großserienproduktion

Aktuell werden neue Akku-Gehäuse auf Grund geänderter Normen vorwiegend aus Metall gefertigt. Mobile Anwendungen, wie beispielsweise E-Bikes oder E-Autos, profitieren in besonderer Weise von einer Gewichtsreduktion durch den Einsatz alternativer Materialien. Bislang werden primär fossilbasierte Carbonfasern als Leichtbaumaterialien genutzt. Als Alternativen kommen naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) in Frage. Durch ihre geringe Dichte, gute mechanische Eigenschaften, geringe Neigung zum Splittern sowie die vergleichsweise geringen Kosten können diese NFK fossilbasierte Materialien, wie Kohle- oder Glasfaser, ersetzen.

Die Ansmann AG hat, gemeinsam mit Fraunhofer LBF, Batteriesysteme auf Basis naturfaserverstärkter und biobasierter Kunststoffe entwickelt. Unter Einsatz biogener Rohstoffe werden neue biobasierte Verbundwerkstoffe für zahlreiche Anwendungen hergestellt. Die benötigten Faserverbundwerkstoffe (Organobleche) und Formteile durchlaufen einen vollautomatisierten Herstellungsprozess. Somit wird der zentrale Leitgedanke einer effizienten und umweltschonenden Ressourcennutzung unter Vermeidung von Treibhausgasen adressiert. Im nächsten Schritt wird das Herstellungsverfahren weiterentwickelt und hinsichtlich einer Großserienproduktion hochskaliert.


Gewinnerin des Bioökonomie-Innovationspreises 2021 des Landes Baden-Württemberg.

Bioökonomische Produktionsanlage zur Insektenaufzucht

Die Nutzung von Insekten als nachhaltige Proteinquelle für die Versorgung einer stetig wachsenden Weltbevölkerung wird nach Meinung von Experten ein Teil der Lösung sein, um in Zukunft mehr Lebensmittel mit einem geringeren Ressourcenverbrauch bereit stellen zu können. Effiziente Verfahren zur Aufzucht und Verwertung von Insekten in der Lebensmittel- als auch Tierfutterindustrie stehen jedoch noch am Anfang. Vergleichbare konventionelle Futtermittel sind außerdem derzeit noch deutlich günstiger am Markt verfügbar.

Das Start-Up Alpha-Protein GmbH hat ein Konzept für eine automatisierte, skalierbare und damit kosteneffiziente industrielle Aufzuchtanlage für Mehlkäfer (Tenebrio molitor) entwickelt. Das Ziel ist es, Insekten als nachhaltige Alternative zu Fischmehl und Soja in großen Mengen sowie zu einem wettbewerbsfähigen Preis am Markt verfügbar zu machen. Die hochgradige Automatisierung der Anlagen sowie die Verwendung von Nebenprodukten aus der Lebensmittelindustrie sollen dies ermöglichen. Kernbestandteil des innovativen Geschäftsmodells von Alpha-Protein ist das patentierte Versorgungsportal, mit dem die automatische Versorgung der Insekten realisiert wird. Darin wird u. a. die Fütterung der Insekten auf einer mit Aufzuchtkisten gestapelten Palette ermöglicht, ohne diese abzustapeln. Sie erlaubt es somit, bestehende Technologien auf dem Markt zu nutzen. Der nächste große Meilenstein in der Entwicklung von Alpha-Protein ist der Aufbau der ersten kommerziellen Produktionsanlage.


Gewinnerin des Bioökonomie-Innovationspreises 2021 des Landes Baden-Württemberg.