Teil A: Nachwuchsforschungsprojekt

Im Projekt ASHtoCASH wurde untersucht, ob bislang wenig genutzte Nebenströme der Bioökonomie eine Quelle neuer, natürlicher Wirkstoffe für den Pflanzenschutz sein können. Im Mittelpunkt stand die Idee, biologische Reststoffe nicht als Endpunkt einer Produktionskette zu betrachten, sondern als Ausgangspunkt für eine neue Wertschöpfung: Inhaltsstoffe sollten identifiziert werden, die Pflanzen entweder direkt vor Krankheitserregern schützen oder ihre eigenen Abwehr- und Stressreaktionen aktivieren.

Dazu wurden unterschiedliche Reststoffquellen erschlossen, geeignete Extraktionsverfahren entwickelt und die gewonnenen Extrakte in verschiedenen biologischen Testsystemen untersucht. Mehrere Materialien zeigten vielversprechende Aktivitäten. So konnten bestimmte Hefe- und andere Fermentationsfraktionen aus Brauereiprozessen pflanzliche Abwehrreaktionen stimulieren. Besonders interessant erwiesen sich jedoch Seitenströme aus der Speisepilzproduktion. Extrakte aus Pilzmyzel und den Myzel-durchwachsenen Kultursubstraten zeigten eine direkte antifungale Wirkung gegenüber verschiedenen phytopathogenen Pilzen. Damit eröffnet sich eine besonders attraktive Kreislaufperspektive: Speisepilze können auf landwirtschaftlichen Reststoffen produziert werden und die nach der Ernte verbleibenden, bislang geringwertig genutzten Substrate könnten wiederum als Rohstoff für neue Pflanzenschutzlösungen dienen. Die identifizierten Extrakte wurden deshalb auch in anwendungsnäheren Systemen untersucht, unter anderem gegen Cercospora beticola an Zuckerrüben und Botrytis cinerea an Erdbeeren. Gerade solche Pathogene verursachen erhebliche Schäden im Pflanzenbau und erfordern wiederholte Pflanzenschutzmaßnahmen. Die Versuche zeigten zugleich eine zentrale Herausforderung für die weitere Entwicklung: Eine starke antifungale Aktivität unter Laborbedingungen lässt sich nicht unmittelbar in eine ebenso robuste Schutzwirkung an der Pflanze übertragen. Extraktionsverfahren, Wirkstoffkonzentration, Formulierung und Applikation müssen daher gezielt weiterentwickelt werden.

ASHtoCASH zeigt damit, welches Potenzial in vermeintlichen Reststoffen der Bioökonomie steckt. Gleichzeitig wurde deutlich, dass für den Weg zu einer praktischen Anwendung biologische Wirksamkeit, Rohstoffverfügbarkeit, reproduzierbare Herstellung und regulatorische Anforderungen gemeinsam betrachtet werden müssen. Besonders vielversprechende Ansätze aus der Speisepilzproduktion werden deshalb in weiterführenden Forschungsarbeiten aufgegriffen. Langfristig können solche kreislauforientierten Konzepte dazu beitragen, neue biobasierte Pflanzenschutzlösungen zu entwickeln und den Einsatz konventioneller Pflanzenschutzmittel zu reduzieren.

Teil B: Mentoring-Tandem-Projekt

Die generationen- und fachbereichsübergreifende Zusammenarbeit im Mentoring-Tandem ergänzte die pflanzenwissenschaftliche Ausrichtung von ASHtoCASH insbesondere um regulatorische und anwendungsbezogene Perspektiven. Ein wesentlicher Mehrwert bestand darin, Fragen einer möglichen späteren Verwertung bereits frühzeitig zu berücksichtigen. Dadurch konnten wissenschaftliche Entscheidungen auch hinsichtlich ihrer praktischen Konsequenzen bewertet und potenzielle Entwicklungshürden früh erkannt werden.

Dies spielte bereits bei der Auswahl geeigneter Reststoffströme eine wichtige Rolle. Neben Verfügbarkeit und biologischem Potenzial wurden Herkunft und Zusammensetzung der Materialien sowie mögliche regulatorische Anforderungen berücksichtigt. So wurde sich z.B. auf definierte Substrate aus der Edelpilzzucht konzentriert, auch wenn diese deutlich weniger stark verfügbar sind als z.B. Substrat aus der Champignonproduktion. Hier werden aber oft tierische Bestandteile wie Hühnermist zur Düngung genutzt welches folglich zusätzliche regulatorische Fragestellungen aufwirft. Die Zusammenarbeit half somit, die Suche auf Reststoffströme zu fokussieren, die neben wissenschaftlichem Potenzial auch eine realistische Anwendungsperspektive besitzen. Ähnliche Überlegungen flossen in die Entwicklung der Extraktionsverfahren ein. Da die Wahl des Extraktionsmittels auch die spätere technische und regulatorische Umsetzbarkeit beeinflussen kann, wurden potenziell kritische Lösungsmittel und aufwendige Verfahren frühzeitig hinterfragt und, soweit wissenschaftlich sinnvoll, einfachere und anwendungsnähere Ansätze bevorzugt. Darüber hinaus unterstützte das Mentoring bei der Einordnung möglicher Kooperations- und Verwertungspartner. Der Austausch verdeutlichte, dass für die Auswahl vielversprechender Kandidaten neben der biologischen Aktivität auch eine langfristig verfügbare und reproduzierbare Rohstoffquelle, skalierbare Aufarbeitungsverfahren sowie ein realistischer regulatorischer und wirtschaftlicher Entwicklungspfad entscheidend sind. Gerade auch die Erweiterung des Netzwerks auf einschlägigen Tagungen und Messen half dabei, den potentiellen Verwertungshorizont zu erweitern.

Insgesamt half die fachbereichs- und generationenübergreifende Zusammenarbeit, wissenschaftliche Fragestellungen frühzeitig mit den Anforderungen einer späteren Umsetzung zu verbinden, potenzielle Sackgassen zu erkennen und Entwicklungsressourcen auf aussichtsreiche Ansätze zu konzentrieren.

Bioeconomy Generation Mentoring Tandem

Nachwuchswissenschaftler und Projektleiter

Dr. Patrick Schwinges
Institut für Pflanzenphysiologie
RWTH Aachen
email: patrick.schwinges[at]rwth-aachen.de

Mentor

Dr. Rüdiger Hauschild
APIS Applied Insect Science GmbH
Stade
email: r.hauschild[at]appliedinsectscience.com

Projektlaufzeit

01.07.2023 - 30.06.2026