Strategisches Forschungsfeld Bioökonomie am Fraunhofer ISC

Das Konzept der Bioökonomie ist eng verknüpft mit der „Circular Economy“ und soll zu einer „Circular Bioeconomy“ ausgebaut werden.
Bioökonomie hat aber nicht nur die Optimierung der Stoffströme und das Ressourcenmanagement im Blick, sondern zielt auf gesellschaftliche Veränderungsprozesse und eine Biologisierung vieler Industriezweige, welches ganz neue Produkte und Lösungen hervorbringt.

Das Fraunhofer ISC bietet nachhaltige Lösungen für die Veredelung und die effiziente stoffliche Nutzung biogener Werkstoffe
 

Unsere Kompetenzen

Fine Chemicals Bioeconomy Fraunhofer ISC
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Biohybride

  • (Nicht-)kovalente Bindung von Biomolekülen (Antikörper, Proteine, …) an anorganische/hybride Werkstoffe (beispielsweise Partikel oder (bio)funktionale Oberflächen)
  • Klebstoffe durch Integration synthetisch hergestellter Miesmuschelpeptide (Dopamin/Hybridpolymer)

 

Biogene hybride Werkstoffe

 

Ausserdem

  • Verarbeitung und Veredelung von Naturfasern und Garnen
  • Extraktion und Modifikation von biogenen Basischemikalien

 

Biobased Products Bioeconomy Fraunhofer ISC
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Material-Design für eine nachhaltige Land-/Forstwirtschaft (Werkstoffe für modernen Pflanzenanbau)

 

Wertschöpfung aus der Land-/Forstwirtschaft

Refinement Bioeconomy Fraunhofer ISC
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(Biohybrides) Material-Design für Bio-Reaktoren

  • Immobilisierung von Enzymen auf porösen (Glas)-Trägerstrukturen zur Synthese von Feinchemikalien
  • Metall-oxidische Partikel und poröse Oberflächen als Trägerstrukturen für kontinuierliche, photochemisch-assistierte Biokatalyse zur Synthese von Feinchemikalien
  • (Nicht)/-kovalente Bindung von Biomolekülen (Antikörper, Proteine, …) auf Trägersysteme für Katalysatoren (Biokatalyse)
  • Magnetische Separation von Algen

 

Funktionale Beschichtungen aus biogenen (Rest)Stoffen

Processing Bioeconomy Fraunhofer ISC
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Verfahrens- und Materialentwicklung für eine nachhaltige Wasserwirtschaft

  • Magnetische poröse Scavenger-Partikel zur Aufreinigung von Grund-/Trinkwasser gegenüber Stickstoff / Phosphor (Überdüngung), Hormonen (Medikamentenrückstände), (Schwer)metallen, Mikro- und Nanoplastik etc.
  • Verfahren für kontinuierliche Ultrafiltration/Aufreinigung von Grund-/Trinkwasser (oder anderen Fluiden)

 

Biosensorik

  • Detektion von mikrobiellen Keimen (Bakterien, Viren, Pilze) mittels Sensorchips (z. B. Partikel-basierte Sensoren, Schnelltests)

 

Nachhaltige Energiegewinnung

  • Partikuläre, metall-oxidische Elektrodenschichten als Trägerstrukturen zur Synthese von Methanol aus CO2
  • Nachhaltige Wasserstoff-Produktion mittels biohybridem, skalierbarem solarbetriebenem Stand-alone System durch CO2-Fixierung für erneuerbare Energieträger

Circular Bioeconomy Fraunhofer ISC
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»Design for Recycling« auf Ebene des Werkstoffes (Kreislaufführung)

  • Selektive Abtrennung von Schichten/Separation von Werkstoffverbünden:
    • Elektrohydraulische Zerkleinerung (Auftrennung von Verbünden an Materialgrenzflächen)
    • „Bonding-Debonding“ (lokales Erhitzen von beispielsweise Klebstoffen durch magnetischen Partikel (MAGSILICA®) in einem oszillierenden magnetischen Feld
  • Triggerbar abbaubare Silicone

 

Toxikologische und metabolische Bewertung

  • Humane 3D-in-vitro-Testsysteme für Nahrungsmittel (z. B. Futtermittel, Nahrungsergänzungsmittel) und Wirkstoffe (Herbizide/Fungizide/Dünger) hinsichtlich ihrer Interaktion und Verstoffwechselung im Menschen und in Nutztieren

 

Testsystem neuer Werkstoffe

  • Testsysteme von biogenen Wirkstoffen (z. B. anti-mikrobielle Wirkung von Pflanzenfarbstoffen)
  • Testsysteme von nicht biogenen Wirkstoffen (Herbizide/Fungizide/Dünger) für die Land-/Forstwirtschaft

Services Bioeconomy Fraunhofer ISC
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Toxikologische und metabolische Bewertung

  • Humane 3D-in-vitro-Testsysteme für Nahrungsmittel (z. B. Futtermittel, Nahrungsergänzungsmittel) und Wirkstoffe (Herbizide/Fungizide/Dünger) hinsichtlich ihrer Interaktion und Verstoffwechselung im Menschen und in Nutztieren

 

Testsystem neuer Werkstoffe

  • Testsysteme von biogenen Wirkstoffen (z. B. anti-mikrobielle Wirkung von Pflanzenfarbstoffen)
  • Testsysteme von nicht biogenen Wirkstoffen (Herbizide/Fungizide/Dünger) für die Land-/Forstwirtschaft

 

Bio-Analoga (organo)typische Gewebemodelle

  • Künstliche dreidimensionale Gewebemodelle für eine „Tierversuchsfreie“ präklinische Risikobetrachtung  und Wirksamkeitstests neuer Produkte aus den Bereichen Pharma, Kosmetik, Ernährung und Chemie (3D-in-vitro-Testsysteme)

 

Akkreditierte Werkstoffanalytik

 

Gerätebau

  • Spezial-Gerätebau für Kompostierungs-/ Abbaubarkeitstests und andere Testmethoden

Unsere Ziele

Das Fraunhofer ISC will nachhaltige Lösungen für die Veredelung und effiziente stoffliche Nutzung biogener Werkstoffe entwickeln.

Dabei wollen wir mit Partnern aus der Landwirtschaft (Erzeuger) bis hin zu Wiederverwertung/Recycling eng zusammenarbeiten.

Zunächst sollen höherwertige Anwendungen für biogene Werkstoffe (Refinement) entwickelt werden. Mittelfristig soll eine Kreislaufführung (Circular Bioeconomy) etabliert werden. In langfristigen Projekten arbeiten wir an der Nutzung moderner Methoden (etwa Biochemie) für revolutionäre biobasierte Technologien, wie der künstlichen Photosynthese.

Positioning Bioeconomy Fraunhofer ISC
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Strategy Bioeconomy Fraunhofer ISC
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