Im Rahmen des geplanten Vorhabens sollen hochdämmende Bau- und Werkstoffe aus Nachwachsenden Rohstoffen entwickelt werden, die grundsätzlich ohne erdölbasierte Produkte mechanische Stabilität, geringe Wärmeleitfähigkeiten, und Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse verbinden. Die Nutzung von Schutzstoffen ohne den Eintrag von umweltbelastenden Substanzen erlaubt Cradle-to-Cradle Recycling oder/und Kompostierbarkeit als substanziellen Beitrag zu kreislaufgerechtem Bauen

Recent studies confirmed that plant parasitic nematodes can be a serious threat to medicinal and aromatic plants. Neither growers nor consultants usually know about this problem. Thus, there there is an acute need for action. In order to ensure high yields and optimum quality, losses due to plant parasitic nematodes need to be identified in time and the causual organisms reduced or eliminated as part of a sustainable nematode management system. This results to the following objectives of this applied research project: 1) investigations on the occurrence of plant parasitic nematodes on medicinal and aromatic plants, 2) identification of the primary harmful nematode species, 3) determination of the damage potential of plant parasitic nematodes on selected medicinal and aromatic plants, 4) effects of nematode infestation on relevant compounds of selected medicinal and aromatic plants, 5) development of sustainable nematode management and 6) transfer of the acquired knowledge into practice. Overall, these measures should result in a significant increase of the productivity and competiveness of farms producing medicinal and aromatic plants. To achieve these goals a powerful and competent team has been formed that covers the entire value chain in medicinal and aromoatc plant cultivation: research (JKI Münster, University of Bonn), consultancy (University of Bonn, Ökoplant e.V.) and producers (agrimed Hessen, MAWEA / Calbe) and processors. To ensures that results are available in time, only established methods will be used to address the research questions. This will allow transferring the generated results into practice within the project period.

The use of hyperspectral data for quality assessment is an emerging field and holds great potential for the application at the interface of agronomy and food research. In this proposed research, quality parameters of the medicinal plant Mentha sp. will be evaluated from both the hyperspectral and biochemical approach with the aim of building valid models for quantification of important plant compounds non-invasively. The data generation is supported by field and greenhouse trials that will cover a range of environmental and management factors to provide a solid knowledge base for interpreting sensor data. The goal is a better understanding of the relations between genotypes, environment, management and biochemicals as well as hyperspectral sensor data. To achieve this goal, close collaboration between the INRES - Renewable Resources institute and the IEL groups of Food Chemistry and Molecular Food Technology are established. The translation of hyperspectral data to agronomic and biochemical traits can build a starting point for non-invasive quality assessment of medicinal and aromatic plants in producing and processing industries.

The reduction of CO2 emissions presents a key strategy for the mitigation of climate change. However, recent studies state that a simple reduction will not be sufficient. Negative CO2 emissions seem necessary to reach the goals set for 2050 (Detz & van der Zwaan, 2019). In this, technologies are to be developed for fixating CO2 from the atmosphere. For fixating carbon, complex technologies might not be needed. Perennial crops like fruit trees or perennial and fast-growing renewable resources fixate high amounts of CO2 in their plant organs over the time of usage. If bio-based products are fabricated from renewable resources the CO2 is bound in them for their operating life. For monetary assessment of the performance provided by fruit trees and perennial, fast-growing renewable resources, ZertiFix aims at examining the possibilities of such CO2 certification models. Thus, financial incentives shall be provided for farmers to do their bit in reducing atmospheric CO2 concentrations. Therefore, detailed analysis of carbon sequestration in different parts of plants as well as investigations on plant’s carbon dynamics in developmental stages and over vegetation periods are necessary. The project aims to further investigate fruit trees and perennial renewable resources (including their products) for certification models for CO2 fixation (ZertiFix).

Um den hohen Torf-, Energie- und Ressourcenverbrauch für die Herstellung von Gartenbausubstraten zu reduzieren, ist es Ziel des Vorhabens, auf Basis der Nachwachsenden Rohstoffe Miscanthus und Silphium sowie weiterer Reststoffe und nicht belasteter Abfälle umweltfreundliche Substrate für den intensiven Gartenbau in NRW herzustellen. Auf Basis bereits vorliegender Vorversuche und Erfahrungen sollen drei verschiedene Substrate für häufige Anwendungen zur Serienreife entwickelt werden: für Baumschul-Container mit höherer Dichte (Standfestigkeit!), für Anbau unter Folien (Erdbeeren, Kräuter) leichtere mit guter Wasserführung und für den Gemüseanbau unter Glas (Tomaten, Paprika, Gurken) besonders strukturstabiles Material für Fertigation. Diese Substrate weisen folgende positive Umweltwirkungen auf: 1. Schutz von Feuchtgebieten und Minderung der CO₂ Emissionen durch Torfabbau (ca. 1 Mio t CO₂-äq in D), 2. Minderung des Energieverbrauchs für Steinwollsubstrate (z.B. 10 g CO₂/kg Tomate), 3. CO₂ Bindung/Senke durch NaWaRos und Reststoffe, 4. Erhöhung der Biodiversität bei mehrjährigem Anbau der NaWaRo (Insekten, Spinnen, Vögel), 5. Nutzung von Brach- und Rekultivierungsflächen als CO₂ Senke, 6. Wiederverwertbarkeit als Bodenhilfsstoffe, Pflanzerden oder zur thermischen Verwertung. Das Konsortium verfügt über umfangreiche Erfahrungen in den Bereichen NaWaRo und gärtnerischer Pflanzenernährung. Mit Herstellung und Vertrieb dieser Substrate werden zudem zusätzliche Arbeitsplätze in NRW geschaffen.

Das Vorhaben konzentriert sich auf die Anwendungsoptimierung der mechanischen Unkrautregulierung im Arznei- und Gewürzpflanzenanbau. Die bearbeiteten Kulturen stehen als Beispiele für konkurrenzschwache, unkrautsensible Kulturen mit intensivem Pflegeaufwand. In umfangreichen Untersuchungen werden praxisnahe Tests unter Versuchsbedingungen durchgeführt und die standort- und artspezifische Beschreibung geeigneter Einstellvariationen und Einsatzzeitpunkte einer Auswahl von Maschinen und Geräten geprüft. Die untersuchten Faktoren sind wesentliche Voraussetzung für hohe Wirkungsgrade in der mechanischen Unkrautregulierung am Beispiel von gepflanzter Pfefferminze, Melisse und Arnika, sowie gesäter Petersilie und Engelwurz. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Prüfung kombinierter Unkrautregulierungsstrategien für gesäte Melisse und Kamille. Diese bilden den Bereich der indirekten Maßnahmen vor der Saat ab, berücksichtigten innovative Regulierungsmaßnahmen in der Bestandesetablierungsphase und sollen schließlich die Substitution eines Herbizideinsatzes durch mechanische und pflanzenbauliche Maßnahmen ermöglichen.

Die Becherpflanze (Silphium perfoliatum) ist durch die lange Blütezeit und den hohen Biomasseertrag eine mögliche nachhaltige Ersatzkultur für den ausufernden Maisanbau. Im Rahmen des Vorhabens wird die weltweit größte Sammlung an Genotypen phänotypisch am CKA analysiert. Durch die systematische Sammlung von über 45 neuen Ökotypen direkt vom Naturstandort in den USA konnte so erstmalig eine Basis für die Selektion von Sorten geschaffen werden. Die neu eingeführten Akzessionen von Silphium perfoliatum zeigten bereits in den ersten generativen Jahren eine zuvor bei dieser Kultur unbekannte Fülle an Varianz für agronomisch wichtige Eigenschaften wie beispielsweise Blütezeit, Wuchshöhe und Blattmorphologie. Weiterhin sollen im Projekt GEniuS dringend notwendige methodische Grundlagen für die Züchtung von Silphium geschaffen werden. Es sollen die Möglichkeiten einer künstlichen Generationszeitverkürzung evaluiert werden. Hierzu soll durch den Einsatz von in vitro Kultur unreifer Embryonen und Analyse der notwendigen Vernalisationsdauer eine Methodik für ein praktikables „speed-breeding“-Verfahren entwickelt werden.

Im Rahmen des Vorhabens soll eine nachhaltige Rohstoffquelle für Phyllodulcin auf der Basis von Anbau und Prozessierung verbesserter Teehortensien-Genotypen etabliert werden. Daraus ergeben sich die folgenden Ziele für das Vorhaben: 1. Ermittlung und Etablierung von nachhaltigen Vermehrungs-, Anbau-, Ernte- und Prozessierungsbedingungen und –verfahren im Freiland und im Gewächshaus für phyllodulcinreiche Hydrangea-Kultivare in Deutschland zur Gewinnung von Phyllodulcin 2. Schaffung der Grundlage für eine zielgerichtete Züchtung neuer Genotypen mit gesteigertem Phyllodulcin-Gehalt (möglichst stabil über 3, besser 5% der Trockenmasse) und verbessertem Pflanzenwuchs von für den Feldanbau geeigneten neuen Teehortensien-Kultivaren durch gezielte Kreuzung und Identifizierung von genetischen Traits und Markern sowie Identifizierung von Allelen in neuen Genotypen, die zu einer Steigerung des Phyllodulcin-Ertrages führen

The production of poppy for human nutrition in Germany is happening on a very small scale. The project aims at integrating this old cultivar in modern crop rotations for regional production that also has a positive effect on biodiversity. There is great demand of high quality poppy seed, regional and securely produced, by bakeries and oil mills. Right now this demand cannot be supplied by german poppy cultivation. Further, imported seed is often contaminated with morphine and of inferior quality. That is why questions of cultivation practices will be addressed in this project to ensure stable yield and quality with minimal resource consumption. Building so called regio-partnerships between farmers and processors is a key element in establishing transparent collaborative supply chains to produce a regional, biological product of high quality. Additionally ecosystem services, like a possible increase in biodiversity, will be in the focus of the project. Especially due to its enormous pollen reservoir poppy is of interest to many flying insects.

The development of biobased products like plant protection products, pharmaceutical or other natural platform chemicals, or biotechnological techniques can be divided into three phases: (1) invention and research resulting in at least a proof of principle. (2) Development of a prototype / product, which can extensively be tested and would be ready for market. (3) Market release and commercial product. While the first two phases are covered within the different BioSC projects, the step from a prototype to registered / approved product within the EU or Germany is still the bottleneck in developing a value chain. The authorization of plant protection products is lined out in Regulation EC 1107/2009. For chemicals Regulation EC 1907/2006 (REACH) is setting the legal frame Registration, Evaluation, Authorization and Restrictions of chemicals.
During the past years in almost every BioSC project (SEED- and BOOST-project) new product ideas were developed. And more important, in the running FocusLabs innovative approaches are made from which new techniques and products for the bioeconomy will be developed.

Aufklapp-Text

The EFRE (European Regional Development Fund) project is executed through a collaboration of the University of Bonn, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, and Alanus Hochschule. The project coordinator is Professor Dr. Ralf Pude. Working in different subprojects are nine PhD students, supervised by seven Professors.
The aim of the project is the improvement of the research infrastructure of the three institutions through the development of biobased products along the threefold interconnected categories of packaging materials, building materials, and biozidic additives.
The ‚Baustoffe‘ (building materials) section is focused on the development of building materials from renewable resources in cooperation with other institutions and regional industry partners. Our focus resides on the biomass feedstream for building materials. Depending on the precise nature of the materials or products to be designed, the processing and analysis of the final properties are evaluated as result of the feedstock input. Additionally, optimized biomass type, harvest, production, and processing are to be evaluated and optimized. Herein the main tasks are the identification of biomass sources for different goals and the evaluation of agricultural parameters influencing relevant feedstream properties.
As a fast growing renewable biomass source, the focus is set on Miscanthus for the conversion to higher valued products. In this context some developments in the production of fiberboards have been made. Further research is pursuing applications for other construction materials.

Innerhalb dieses Forschungsprojektes, welches vom FNR gefördert (FKZ: 22001116) wird, wird ein Bestäubermanagement entwickelt, welches eine Steigerung der Erträge induzieren soll und gleichzeitig eine Erhöhung der ökosystemaren Dienstleistungen mit sich bringt. Für dieses Vorhaben werden die Blütenbesucher in drei verschiedenen Zielkulturen (Lein (Linum usitatissimum), Fenchel (Foeniculum vulgare var. vulgare), Bohnenkraut (Saturaja hortenis, Saturaja montana)) erfasst und die Ertragsrelevanz der Bestäuber analysiert. Zudem werden systematisch Agrarstrukturmaßnahmen ergriffen, die zu einer gezielten Förderung relevanter Bestäuber und Blütenbesucher führen sollen. Es wird außerdem quantifiziert in welchem Umfang es zu einer Steigerung der Erträge in Nachbarkulturen (Gemüse) der Zielkulturen kommt. Ein Vergleich des Bestäuberspektrums der Zielkulturen und der Agrarumweltmaßnahmen soll schließlich Aufschluss darüber geben, inwiefern sich der Anbau von Gewürz- und Arzneipflanzen eignet um die Biodiversität in Agrarökosytemen zu fördern und somit die ökosystemare Funktion und Serviceleistung sicherzustellen. Dadurch würde außerdem die ökonomische Relevanz der Sonderkulturen weiter gefördert, da diese im Vergleich zu Agrarumweltmaßnahmen eine produktionsorientierte Agrarfläche darstellen. Basierend auf diesen Untersuchungen, kann dann fundiert ein praxistaugliches Bestäubermanagement entwickelt werden, welches die wechselseitige Beziehung zwischen Bestäuberleistung und Ertragssteigerung umfasst.