Bioökonomie ist das Konzept einer nachhaltigen Wirtschaft, die sich an natürlichen Stoffkreisläufen orientiert und im Wirtschaftskreislauf nicht-nachwachsende Ressourcen durch erneuerbare Rohstoffe ersetzt. Proponenten dieser Idee erhoffen sich eine baldige und breit angelegte, politisch verbindliche Umsetzung. Konkrete Forschungsprojekte zeigen beispielhaft vor, wie die "grüne Chemie" funktionieren könnte.

Der Verein "BIOS Science Austria", der die wichtigsten Player im Bereich der angewandten Lebens- bzw. Agrarwissenschaften vernetzt, hat 2013 gemeinsam mit der Österreichischen Vereinigung für Agrar- Lebens- und Umweltwissenschaftliche Forschung (ÖVAF) ein Positionspapier entwickelt, das laut Boku dazu führte, "dass die Bioökonomie auf die Agenda der österreichischen Bundesregierung genommen wurde".

Konkretere Schritte sollen unmittelbar bevorstehen, zeigt sich Boku-Rektor Martin Gerzabek gegenüber APA-Science optimistisch: "Wir stehen nun aus meiner Sicht vor dem Durchbruch - das heißt dem Start eines österreichweiten Strategieprozesses mit den relevanten Bundesministerien und Stakeholdern. Beim Europäischen Forum Alpbach 2015 organisieren wir gemeinsam mit der ÖVAF eine Breakout Session zum Thema."

"Pflanzenwachstumsfördernde Bakterien"

Die Bioökonomie ist in Alpbach auch Thema einer Plenarsitzung im Rahmen der Technologiegespräche. Teresa Berninger, Junior Scientist im Health & Environment Department des Austrian Institute of Technology (AIT) vertritt bei dieser Session "das Thema nachhaltige Landwirtschaft, das eines der Haupthandlungsfelder einer Bioökonomiestrategie ist", erklärte sie auf Anfrage von APA-Science.

Vorstellen wird sie dabei ihr eigenes Forschungsfeld, bei dem es um die Entwicklung eines Biodüngers basierend auf "pflanzenwachstumsfördernden Bakterien" geht. Diese sogenannten "positiven" Bakterien kommen natürlich im Wurzelbereich oder sogar im Inneren einiger Pflanzen vor. Beispielsweise unterstützen sie deren Nährstoffaufnahme, erhöhen ihre Resistenz gegen Krankheitserreger oder stimulieren ihr Wachstum - besonders unter klimatisch extremen Bedingungen. Ziel ihres Forschungsprojektes ist es, diese "guten" Bakterien so zu stärken oder zu vermehren, dass sie Pflanzen gegen Schädlinge oder Stress wie Trockenheit resistenter machen. Dadurch seien sie auch eine vielversprechende Alternative zu chemisch-synthetischen Düngern und Pestiziden.

"Zum einen können die Bakterien die Nährstoffaufnahme aus dem Boden verbessern, das betrifft zum Beispiel Phosphor, der ja auch Bestandteil von Dünger ist", so Berninger. Phosphor komme zwar oft in großen Dosen im Boden vor - auch durch die häufige Düngung -, sei aber für die Pflanzen nicht verfügbar, weil es im Boden zu fest gebunden ist. Die Bakterien produzieren jedoch verschiedene Stoffe, die den Phosphor in eine Form bringen, die die Pflanze aufnehmen kann.

Wie stark sich solche Effekte im Ertrag niederschlagen, komme auf die Umstände an. Bei optimalem Boden und Klimabedingungen mag die Wachstumssteigerung marginal sein. "Aber wenn der Boden schon ein wenig degradiert ist oder Stressfaktoren wie Dürre oder Frost ins Spiel kommen - was angesichts des Klimawandels auch in Österreich immer häufiger der Fall ist -, dann wird der Effekt von den positiven Bakterien auf das Pflanzenwachstum deutlich sichtbar", erklärt die Wissenschafterin. Einzelne Papers würden gar einen Effekt von bis zu 50 Prozent Ertragsteigerung beschreiben.

Widerstand erhöht

Dadurch, dass die Bakterien den Hormonhaushalt der Pflanzen beeinflussen, könnten sie deren Widerstandskraft erhöhen: "Sie können hormonähnliche Substanzen produzieren, die das Wachstum direkt fördern oder zum Beispiel auch die Zellwände in den Pflanzen verstärken und dadurch einfach den Gesamtzustand der Pflanze verbessern", so Berninger. Zudem würden die Bakterien sozusagen auch als Konkurrenz fungieren, so dass sich "schlechte" Bakterien weniger ansiedeln können oder auch Substanzen produzieren, die andere Bakterien dezimieren können. Die positiven Bakterien seien durch die Produktion von einem bestimmten Zucker - Trehalose - auch in der Lage, die Pflanze vor Gefrierschäden zu schützen.

Diese nützlichen Mikroorganismen will man in der "Unit Bioresources" des AIT am Standort Tulln nun in ausreichender Zahl in die Pflanzen schleusen. Das Problem dabei: Die Bakterien sind nur gering lagerfähig und beim Ausbringen auf das Feld labil. Gefahren drohen durch Umwelteinflüsse wie Sonneneinstrahlung und Temperaturschwankungen oder auch die Konkurrenz mit anderen Bodenmikroorganismen.

Kapselsystem schützt Bakterien

In den Griff kriegen will man dieses Problem mithilfe eines eigens entwickelten Kapselsystems aus "kostengünstigen, allgemein verfügbaren und biologisch abbaubaren Materialien wie Alginat oder Gelatine". Dabei werden die Bakterien in diesen Kapseln eingeschlossen, getrocknet und so in einem robusten, schlummernden Zustand gehalten, ähnlich einer "künstlichen Spore". Das Saatgut wird dann vor dem Ausbringen auf das Feld mit diesen Kapseln beschichtet.

Bei der Trocknung und Haltbarmachung der Bakterien müsse man noch einige Hürden überwinden, dann ist für 2016 in Kooperation mit einem Saatbau-Unternehmen ein Feldversuch geplant, von dem sich Berninger einiges verspricht. "Ich will mich nicht so weit aus dem Fenster lehnen und sagen, die Bakterien sind das Allheilmittel und man kann auf alle anderen landwirtschaftlichen Technologien verzichten. Aber ich denke, es wäre schon ein großer Erfolg, wenn man es in der herkömmlichen Landwirtschaft schafft, den Einsatz von Pestiziden zu reduzieren", hofft die Jungforscherin.

Von Mario Wasserfaller / APA-Science