Leibnitz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim eV (ATB)

Leibniz-Institut für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
Wissenschaftlicher Direktor
Prof. Dr. Reiner Brunsch
Verwaltungsleiterin
Dr. Uta Tietz
Mitarbeiter
170
Mitglied der
Das Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim
e.V. (ATB) ist eine gemeinsam
vom Bund und dem Land Brandenburg getragene
Forschungseinrichtung. Aufgabe
des Instituts ist es, mit Methoden anwendungsorientierter
Grundlagenforschung
Verfahren und Technik für eine wirtschaftlich
effiziente und nachhaltige Landbewirtschaftung
zu entwickeln und innovative
Lösungen für die Wirtschaft im ländlichen
Raum und für die Industrie bereitzustellen.
Hauptgebäude des ATB
Die Forschungsaktivitäten konzentrieren
sich auf die Entwicklung umweltverträglicher
und wettbewerbsfähiger landwirtschaftlicher
Produktionsverfahren, auf die
Qualität und Sicherheit von Lebens- und
Futtermitteln sowie auf nachwachsende
Rohstoffe und Energie im ländlichen
Raum. Dabei ist die Nutzung von Sensorund
Informationstechnik zur komplexen
Steuerung und Dokumentation von Prozessabläufen
von zentraler Bedeutung,
künftig auch verstärkt im Bereich der Produktsicherheit
und Rückverfolgbarkeit von
Nahrungsmitteln. Gleichzeitig kommt der
Anwendung biotechnologischer Wirkprinzipien,
zum Beispiel zur Erzeugung hochwertiger
Energieträger aus Biomasse, eine
wichtige Rolle zu. Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts-
und Sozialwissenschaften wirken
am ATB stets eng zusammen. Die Forschung
trägt den zum Teil sehr unterschiedlichen
Erwartungen des Verbraucher-,
Tier- und Umweltschutzes Rechnung.
Insbesondere der Klimawandel und
der sich abzeichnende Strukturwandel in
der Landwirtschaft stellen die agrartechnische
Forschung vor neue Herausforderungen.
Mit seinen Forschungsarbeiten
greift das Institut aktuelle wissenschaftliche
Fragestellungen auf und trägt zum
praktischen Beratungs- und Unterstützungsbedarf
für Politik, Industrie, Landwirtschaft
und Gartenbau bei.
Kooperationen und Netzwerke
Das ATB arbeitet intensiv mit Universitäten,
Hochschulen, außeruniversitären Forschungseinrichtungen
im In- und Ausland
zusammen, z. T. auf Basis langjähriger
Rahmenvereinbarungen. Die FuE-Zusammenarbeit
mit Unternehmen der klassischen
Landmaschinenindustrie und neuer
Technologiebereiche hat die Erarbeitung
Leibniz-Institut
für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V.
Max-Eyth-Allee 100
14469 Potsdam
Tel.: +49 (0)331 5699-0
Fax: +49 (0)331 5699-849
atb@atb-potsdam.de
www.atb-potsdam.de
12 Forschen für den ländlichen Raum

Leibniz-Institut für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
praxisnaher Lösungen, deren Verifizierung
und den Transfer der Forschungsergebnisse
zum Ziel. Das Institut verfügt über
keinen eigenen landwirtschaftlichen Versuchsbetrieb
und kooperiert deshalb eng
mit Praxisbetrieben und Verarbeitern in
Landwirtschaft und Gartenbau. Dank der
engen Vernetzung mit Forschung und
Wirtschaft – vor allem auf regionaler Ebene
– können Ressourcen effizienter genutzt
und der Technologie- und Wissenstransfer
gezielt befördert werden.
Geschichte des Instituts
Am heutigen Standort des ATB befand
sich bis Mitte des letzten Jahrhunderts
das Gebäudeensemble der Domäne Bornim.
König Friedrich Wilhelm IV. hatte die
Domäne in den 40er Jahren des 19. Jahrhunderts
neu einrichten lassen.
Die von Ludwig Persius entworfenen Bauten
und die von Peter Joseph Lenné gestaltete
Feldflur bildeten eine harmonische
Verbindung von Landschaft, Architektur
und Landwirtschaft. 1927 wurde die Domäne
Bornim zum Versuchsgut für Landarbeit
der Landwirtschaftlichen Hochschule
zu Berlin. Parallel dazu entstand 1929 in
Bornim das erste „Schlepper-Prüffeld“ in
Deutschland. Es schuf die wissenschaftlichen
Grundlagen für die Entwicklung und
Eignungsprüfung von Traktoren.
Aus beiden Einrichtungen ging 1933 die
selbständige Preußische Versuchs- und
Forschungsanstalt für Landwirtschaft hervor.
In den Nachkriegswirren des Jahres
1945 kam es zu einem verheerenden
Brand, dem das historische Gebäudeensemble
zum Opfer fiel.
Unter Leitung von Prof. Sylvester Rosegger
wurde das Institut für Landtechnik,
wie es seit 1952 offiziell hieß, bis Anfang
der 60er Jahre völlig neu aufgebaut. 1992
ist das Gründungsjahr des heutigen Leibniz-Instituts
für Agrartechnik Potsdam-
Bornim e.V. – ein Ergebnis der ersten positiven
Evaluierung durch den Wissenschaftsrat.
Heute zählt das ATB zu den
führenden agrartechnischen Forschungsstätten
in Europa.
Abbildung: ATB
Historische Ansicht der Domäne Bornim
Organisation der Forschung
Die Fachabteilungen des ATB halten die
fachliche und methodische Kompetenz im
jeweiligen Wissensgebiet vor und entwickeln
diese weiter. Dazu zählen:
Bioverfahrenstechnik: Mikro- und Molekularbiologie,
Biokonversion, Biogeochemie,
Umweltbioverfahrenstechnik
Technikbewertung und Stoffkreisläufe:
Prozessgrundlagen und Zielsysteme, Bewertung
von Umweltwirkungen, ökonomische
Analysen, sozialwissenschaftliche
Begleitung, Gesamtbewertungen
Technik der Aufbereitung, Lagerung und
Konservierung: Strömungsmechanik, Klimaregelung,
thermische Verfahrenstechnik,
Energieverfahrenstechnik
Technik im Pflanzenbau: bodenschonende
Landbewirtschaftung, Sensortechnik zur
Felddatenerfassung, teilflächenspezifische
Bestandesführung, Informationsgewinnung
und -management
Technik in der Tierhaltung: Stallklimagestaltung,
Emissionen und Immissionen,
Haltungssysteme, Prozessdatenerfassung,
Tier-/Umweltwechselwirkungen, Melktechnik,
Rheologie und Fördertechnik
Technik im Gartenbau: physiologische
Produkteigenschaften, Sensortechnik, Klimatechnik
und Frischhaltung, Ernte und
Aufbereitung, Verfahrens- und Prozesstechnik,
Arbeitsgestaltung und -systeme.
Die Komplexität der Forschungsaufgaben
erfordert eine problemorientierte Herangehensweise
und eine Bearbeitung durch
interdisziplinäre, in der Regel abteilungsübergreifende
Forschergruppen.
Beispiele regionaler
Vernetzung
NEMO-Netzwerk EMiL-NET für
die „Entwicklung von
Mikrosystemtechnik für
innovative Lebensmittelerzeugung“
(gefördert durch BMWi)
Leibniz AGRI RESEARCH plus
(Plattform für den Bereich der
„Knowledge Based Bio-Economy“)
Forschungsplattform
Klimawandel
Literatur
Preußische Versuchs- und
Forschungsanstalt für Landarbeit
und das Schlepperprüffeld in
Bornim – 1927 bis 1945.
Bornimer Agrartechnische
Berichte, Heft 7 (1995)
Institut für Landtechnik der
Deutschen Akademie der
Landwirtschaftswissenschaften
zu Berlin – 1951 bis 1965.
Bornimer Agrartechnische
Berichte, Heft 24 (1999)
J. Hahn und J. Zaske (Hrsg.):
Agrartechnik. Tradition –
Sachstand – Visionen. 100 Jahre
agrartechnische Lehre,
Forschung und Prüfung in Berlin
und Brandenburg. VDI Reihe 14
Fortschritt-Berichte, Nr.113. VDI-
Verlag, Düsseldorf (2003)
Forschen für den ländlichen Raum 13

Leibniz-Institut für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
Ressourcenbewirtschaftung
und Klimawandel
Kontakt
PD Dr. rer. agr.
Annette Prochnow
Abteilung Technikbewertung und
Stoffkreisläufe
aprochnow@atb-potsdam.de
Projekte
Biomasse für SunFuel
(Volkswagen AG, Landwirtschaftsministerien
Niedersachsens und
Brandenburgs)
Ökologische Optimierung der
Produktion und energetischen
Nutzung von Biomasse –
Natur- und raumverträglicher
Ausbau energetischer
Biomassepfade –
SUNREG2 (DBU)
Sensorgestützte
Informationsgewinnung und
Informationsmanagement
Kontakt
Dr.-Ing. Detlef Ehlert
Technik im Pflanzenbau
dehlert@atb-potsdam.de
Projekte
Detektion von Mykotoxin
bildenden pilzlichen
Schaderregern an der
Getreideähre – ProSenso.net2
(BMBF/PtJ)
Teilflächenspezifische
Grunddüngung (DBU)
Forschungsprogramme
Ressourcenbewirtschaftung
und Klimawandel
Die Landwirtschaft nutzt die natürlichen
Ressourcen wie Boden, Wasser, Energie
und die biologische Vielfalt. Dabei beeinflusst
sie sowohl diese als auch das Klima
wesentlich und vielschichtig. Die Landwirtschaft
als Mitverursacher des Klimawandels
muss die Bewirtschaftung der Ressourcen
verstärkt auf die Reduzierung von
Treibhausgasemissionen ausrichten. Durch
die Bereitstellung von Biomasse für die
energetische Nutzung kann sie aber auch
erheblich zum Klimaschutz beitragen.
Rückwirkend führt der Klimawandel zu Veränderungen
der Beschaffenheit und Verfügbarkeit
von Ressourcen, an die sich die
Landwirtschaft anpassen muss. Ziel des
Forschungsprogramms ist es, Klima- bzw.
Umweltwirkungen sowie sozioökonomische
Auswirkungen von Verfahren der
Landbewirtschaftung zu bewerten. Die hierfür
erforderlichen Prozessgrundlagen und
Methoden werden entwickelt und übergreifende
Systemzusammenhänge bearbeitet.
Ein am ATB entwickeltes Lasersensorsystem erfasst die
örtlich ausgebildete Pflanzenmassedichte.
Foto: ATB
Untersuchungen von Stoffumsätzen und
-transportprozessen richten sich verstärkt
auf den Anbau nachwachsender Rohstoffe
sowie auf optimierte Düngungsstrategien.
Hier kann die Landwirtschaft einen Beitrag
zur Senkung klimarelevanter Emissionen
(CO 2 , CH 4 , N 2 O) leisten. Das Ziel ist eine
hohe Biomasseproduktion und damit verbundene
C-Sequestrierung bei gleichzeitig
geringer Umweltbelastung. Die Forschung
beinhaltet auch die ökologische
und ökonomische Bewertung der Biomassebereitstellung
auf betrieblicher und regionaler
Ebene. Technisch und logistisch
realisierbare, ökonomisch attraktive und
ökologisch verträgliche Biomassepfade
für einen Ausbau der energetischen und
stofflichen Nutzung werden aufgezeigt
und deren Etablierung unterstützt.
Weitere Schwerpunkte sind die Erarbeitung
von Konzepten für ein betriebliches
und regionales Wassermanagement, die
Entwicklung von Verwertungsstrategien
für Reststoffe und Abwässer sowie die
Energiebilanzierung in der Tierhaltung.
Sensorgestützte Informationsgewinnung
und Informationsmanagement
Zukunftsfähige Produktionsverfahren im
Pflanzenbau und in der Tierhaltung erfordern
eine höhere Effizienz des Einsatzes
an Betriebsmitteln. Ein bedarfsgerechter
bzw. teilflächenspezifischer Einsatz von
z. B. Dünge-, Pflanzenschutz-, Futtermitteln
und Wasser ist nur realisierbar, wenn
die natürliche Variabilität von Boden,
Pflanzen und Tieren in den Produktionsverfahren
berücksichtigt wird. Mit Hilfe
geeigneter Sensoren sowie eines effektiven
Datenmanagements lassen sich relevante
Boden-, Pflanzen- und Tierparameter
in ausreichender räumlicher und zeitlicher
Dichte erfassen, um die Verfahren
entsprechend gestalten zu können. Sensortechnische
Lösungen werden für die
Nutzung im Agrarbereich angepasst bzw.
entwickelt und anschließend praxisnah erprobt.
Die Bewertung der produktionstechnischen
und ökonomischen Effekte
des Technikeinsatzes und nicht zuletzt der
Auswirkungen auf die Umwelt und die
Tiergesundheit ist elementar für die weitere
Entwicklung der Präzisionslandwirt-
14 Forschen für den ländlichen Raum

Leibniz-Institut für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
Neue euterschonende Melktechnik entlastet auch den
Melker
schaft und des Präzisionsgartenbaus. Anwendungsbeispiele
sind die sensorgestützte
Detektion von pilzlichem Schaderregerbefall
in Getreidebeständen und die
berührungslose Erfassung der Bestandesdichte
zur Steuerung von Applikations-
und Erntetechnik. Darüber hinaus
werden Möglichkeiten einer automatisierten
und gegebenenfalls autonomen Informationsgewinnung
entwickelt, um künftig
den Arbeitsaufwand in der Produktion reduzieren
zu können.
Umweltverträgliche und
tiergerechte Haltung von Nutztieren
Vor dem Hintergrund des erwarteten Klimawandels
zählt die Minderung der Emissionen
aus der Tierhaltung zu den primären
Zielen. Hauptsächlich untersucht werden
Ammoniak, Methan und Lachgas,
Gerüche und Lärm. Ausbreitungsverhalten
und stallnahe Immissionen werden erfasst,
um das Belastungspotenzial für benachbarte
Ökosysteme und Bewohner
abzuschätzen und daraus Ansätze für umweltschonendere
Produktionsverfahren
abzuleiten.
Auch die Haltungsverfahren müssen weiterentwickelt
werden. Beispielsweise sind
Stallgebäude und Haltungstechnik an differenzierte
Produktionsintensitäten und
klimatische Bedingungen anzupassen.
Die Notwendigkeit einer tiergerechteren
Verfahrensgestaltung zeigt sich u. a. in der
Milchviehhaltung. Trotz zahlreicher technischer
Verbesserungen stellt der maschinelle
Milchentzug für das Tier eine physiologische
Belastung dar. Forschungsaufgabe
am ATB ist es, die beim Melken auf das
Euter einwirkenden Kräfte zu quantifizieren
und das Melkzeug hinsichtlich der belastenden
Technikkomponenten zu analysieren.
Die Ergebnisse bilden die Basis für
konstruktive Verbesserungen am Melkzeug.
Vielversprechend ist die technische
Weiterentwicklung der sogenannten viertelindividuellen
Melksysteme, die zudem
mit Sensoren zur Überwachung der Eutergesundheit
ausgestattet werden sollen.
Auch die Belastungen des Melkpersonals
stehen im Forschungsfokus: ergonomische
Untersuchungen tragen dazu bei, sie
zu reduzieren.
Messung der Emissionen aus der Tierhaltung (Messstation
mit Windmast in Storkow).
Foto: ATB
Umweltverträgliche
und tiergerechte Haltung
von Nutztieren
Kontakt
Dr. Werner Berg
Technik in der Tierhaltung
wberg@atb-potsdam.de
Projekte
Reduzierung von gasförmigen
Emissionen aus der
Rinderhaltung (BMELV)
Pump- und Abscheidetechnik für
hochviskose,
fremdkörperbelastete
Suspensionen (BMWi/AiF)
Entwicklung einer zentralen
Online-Analyse- und
Steuerungseinheit zur
Milchgewinnung – OASE (BLE)
Forschen für den ländlichen Raum 15

Leibniz-Institut für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
Qualitätssicherung
bei leichtverderblichen
Produkten
Kontakt
Dr. agr. Martin Geyer
Technik im Gartenbau
geyer@atb-potsdam.de
Projekte
Integrating Safety and
Environment Knowledge In Food
towards European Sustainable
Development – ISEKI_Food 2 (EU)
Highly Efficient
Sensors for Perishable fruit
products to Evaluate the Role and
Impact of technologies on
nutritional Damage and Elaborate
optimising Strategies –
HESPERIDES (DFG)
Prozessbegleitende
Charakterisierung von
Lebensmitteln auf Basis
mikrosystemtechnischer
Detektorvarianten – FreshScan
(VDI/VDE Innovation + Technik
GmbH)
Nutzung innovativer
Sensortechnologien und
ganzheitlicher
Bewertungsmodelle in der
Produktionskette von
pflanzlichen Lebensmitteln –
PSn2 (BMBF/PtJ)
Qualitätssicherung bei
leichtverderblichen Produkten
Höchste Qualität und Sicherheit leichtverderblicher
Produkte in der Nachernte sind
zentrale Forschungsziele am ATB. Dabei
geht es um die Entwicklung innovativer
Produktionskonzepte sowie um die Weiterentwicklung
und Bewertung bewährter
technischer Verfahren und Prozesse. Betrachtet
wird dabei stets die gesamte Wertschöpfungskette
– vom Feld bis zum Verbraucher.
Im Blickpunkt stehen leichtverderbliche
Produkte wie Obst, Gemüse und
Kartoffeln, aber auch Milch und Fleisch.
Frisches Obst und Gemüse – ob Apfel
oder Zuckerhut – sind lebende Produkte.
Sie entwickeln sich nach der Ernte weiter
und verderben meist rasch. Kennt man
das spezifische Verhalten z. B. von Äpfeln
gegenüber äußeren Einflüssen genau, lassen
sich messbare – und damit objektive –
Qualitätskriterien definieren. Die Ergebnisse
werden direkt zur Verbesserung verfahrenstechnischer
Nachernteprozesse genutzt.
Sie liefern auch die Basis für mikrosystemtechnische
Entwicklungen der Industrie.
Analyse von Nachernteprozessen bei Gemüse
Reifebestimmung mit Hilfe optischer Verfahren
Foto: ATB
Um Qualitätsverlusten vorzubeugen,
müssen die Abläufe in der gesamten
Produktions- und Handelskette optimal
auf das jeweilige Produkt abgestimmt
sein. Eine wesentliche Aufgabe ist die
Anpassung und Optimierung von Sensorsystemen
zur kostengünstigen, nicht
destruktiven und schnellen Qualitätsund
Sicherheitsanalyse. Integriert in
die Lebensmittelkette können diese optimal
zur Qualitätskontrolle genutzt werden.
Sie erhöhen die Produktsicherheit
und verbessern die Rückverfolgbarkeit.
Mikroorganismen können insbesondere
bei empfindlichen Lebensmitteln wie
Obst, Gemüse, Milch oder Fleisch große
Verluste verursachen. Ziel ist es, durch
den Einsatz verschiedener mikro- und
molekularbiologischer Nachweisverfahren
den Befall mit mikrobiellen Verderbund
Schaderregern kontinuierlich zu detektieren.
Die Anwendung neuartiger physiko-chemischer
Methoden zur Stabilisierung,
z. B. die Behandlung mit UV-C,
Essigsäure, Ozon, Chlor oder Niedertemperatur-Plasma,
soll den Verderb
deutlich reduzieren und auch das Gesundheitsrisiko
für die Verbraucher durch
16 Forschen für den ländlichen Raum

Leibniz-Institut für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
humanpathogene Keime minimieren. Die
Entwicklung neuer Verfahren, beispielsweise
zur produktschonenden und wassersparenden
Gemüsewäsche, zielt dabei
stets auch auf die Schonung der natürlichen
Ressourcen.
Sensible Produkte erfordern nach wie
vor viel Handarbeit. Die Arbeitsplätze in
diesem Umfeld sind häufig wenig entwickelt
und werden daher hinsichtlich
Qualität der Arbeit, Leistung und
menschlicher Belastung untersucht und
weiterentwickelt.
Qualitätssicherung bei Futtermitteln
Eine hohe Futterqualität ist elementar für
die Tiergesundheit und Voraussetzung
für hochwertige Lebensmittel tierischen
Ursprungs. Bei der Trocknung und Lagerung
von Agrarprodukten kommt es trotz
zum Teil weit entwickelter Konservierungsmethoden
immer wieder zu Qualitätseinbußen
und damit zu ökonomischen
Verlusten. Ursachen sind häufig
die Bildung von Schimmelpilzen und Toxinen,
thermische Schädigungen oder
Energieeffiziente Trocknungstechnik für Arznei- und
Gewürzpflanzen
Foto: ATB
der Verlust an wertbestimmenden Inhaltsstoffen
– hervorgerufen durch fehlerhafte
Behandlung.
Die Forschungsarbeiten konzentrieren
sich auf die Optimierung der Prozesse im
Nacherntebereich, insbesondere auf die
Entwicklung neuer und die Optimierung
bestehender thermischer Verfahren zur
energieeffizienten, umweltverträglichen
und produktschonenden Konservierung.
Mathematische Modelle zur Wärme- und
Stoffübertragung in der bewegten Getreideschüttung
sowie die Entwicklung eines
neuartigen, mikrowellenbasierten Sensorsystems
zur Inline-Messung der Gutfeuchte
bilden die Grundlagen für die Weiterentwicklung
und Erprobung einer optimierten
Regelung für Getreide-Schachttrockner.
Ein weiterer Anwendungsbereich ist die
Trocknung von Sonderkulturen, z. B. Arznei-
und Gewürzpflanzen. Ziel ist die Optimierung
eines neuen Flächentrocknungsverfahrens
mit kombinierter Wärmepumpen-
und Gasbeheizung, das für verschiedene
Pflanzenarten nutzbar sein soll.
Futtergetreide und Grüngut werden häufig
feucht konserviert. Untersucht werden
u. a. Verfahren zur Feuchtgetreide-
Zerkleinerung, Maßnahmen zur Gutverdichtung
und der Einsatz von Silierhilfsmitteln
bei der Silierung von Gras. Innovative
Sensoren, die am ATB beispielsweise
zur Detektion von Schimmelpilzen
und Mykotoxinen sowie zur Inline-Messung
der Gutfeuchte in der Nachernte
entwickelt werden, können künftig für erhöhte
Produktsicherheit sorgen und zu
einer verbesserten Prozesskontrolle und
Rückverfolgbarkeit beitragen.
Stoffliche Nutzung
nachwachsender Rohstoffe
Die Nutzungsmöglichkeiten nachwachsender
Rohstoffe sind sehr vielfältig. Insbesondere
für die Gewinnung von Chemikalien,
Synthesebausteinen, Polymeren und
Werkstoffen bergen sie großes Potenzial. In
der chemischen Industrie werden gegenwärtig
bereits ca. 10 % biogene Rohstoffe
eingesetzt. Mit Hilfe biotechnologischer
Verfahren lassen sich aus Pflanzeninhaltsstoffen
z. B. Basischemikalien für die wei-
Qualitätssicherung
bei Futtermitteln
Kontakt
Dr.-Ing. Jochen Mellmann
Technik der Lagerung,
Aufbereitung und
Konservierung
jmellmann@atb-potsdam.de
Projekte
Wissenschaftliche Grundlagen für
Entwicklung und Erprobung einer
Getreidezerkleinerungsmaschine
(BMWi/AiF)
Entwicklung eines zur
Prozesskontrolle geeigneten
In-line-Mikrowellen-
Getreidefeuchtesensors –
ProSenso.net2 (BMBF/PtJ)
Optimierung von
Trocknungsverfahren für Arzneiund
Gewürzpflanzen hinsichtlich
Energieeinsatz, Wirtschaftlichkeit
und Produktqualität –
Flächentrocknung (BMELV/FNR)
Forschen für den ländlichen Raum 17

Leibniz-Institut für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
Stoffliche Nutzung
nachwachsender Rohstoffe
Kontakt
Dr.-Ing. Joachim Venus
Bioverfahrenstechnik
jvenus@atb-potsdam.de
Netzwerke und Projekte
Länderübergreifende
Zukunftsinitiative
„Biomasse-basierte
Stoffproduktion Deutschland Ost“
Innovationsforum „Bioraffinerien
und Biobasierte Industrielle
Produkte“ (BMBF)
Herstellung von
Verbundwerkstoffen unter
Verwendung von Holz, Hanf und
Gewebeeinlagen auf Hanfbasis
(BMELV/FNR)
Voraussetzungen und
Rahmenbedingungen der
Anlagenindustrialisierung für die
Faseraufbereitung (BMELV/FNR)
tere Verarbeitung zu Biokunststoffen gewinnen.
Die fermentative Stoffwandlung
steht daher gegenwärtig im Fokus von Forschung
und Entwicklung. Mit der am ATB
entwickelten kontinuierlichen Fermentation
von Stärke zu Milchsäure soll ein Verfahren
zur Praxisreife geführt werden, dessen
mögliche Produktivität weit über dem konventioneller
batch-Verfahren liegt. Um es
technologisch beherrschen zu können,
werden Kenntnisse über die Kinetik dieser
Prozesse benötigt. Die erforderlichen
Grundlagen erstrecken sich von der Rohstoffaufbereitung
über die mikrobielle
Stoffwandlung bis hin zur Produktabtrennung,
-reinigung und -aufarbeitung. Großes
Potenzial bietet auch die Produk tion
und Verarbeitung von Naturfasern. Genutzt
werden sie hauptsächlich in Faserverbundwerkstoffen
und für die Herstellung von
Dämm- und Baustoffen. Die gegenwärtig
existierenden Aufschlussanlagen für Naturfasern
arbeiten jedoch unwirtschaftlich.
Außerdem genügt die Faserqualität oft
nicht den Ansprüchen der Verarbeiter. Mit
den neuartigen Verfahrenslinien der Gewinnung
von Fasern aus dem Erntegut
Herstellung von Milchsäure aus stärkehaltiger Biomasse in
einer ATB-Pilotanlage
Foto: ATB
Foto: ATB
Vom Rohstoff zur fertigen Bauplatte: Verarbeitung von
Hanfpflanzen in der ATB-Pilotanlage
sowie der Aufbereitung und Verarbeitung
von Hanfkonservat werden am ATB neue
Verfahren der Herstellung von Werkstoffen
entwickelt und untersucht. Das Ziel ist
eine deutliche Verminderung der Verfahrenskosten
und Anlageninvestitionen bei
Sicherung der Qualitätsanforderungen.
Die Verfahren sind weitgehend witterungsunabhängig
und lassen sich in die
Produktionsabläufe von Landwirtschaftsbetrieben
gut einpassen.
Am ATB sind beide Bereiche der stofflichen
Verwertung nachwachsender Rohstoffe
bereits im Stadium von Pilotanlagen
angesiedelt. Die Bearbeitung vollständiger
Verfahrenslinien – vom Rohstoff zum
Produkt – ermöglicht neben der Grundlagenforschung
eine praxisnahe Prozessoptimierung
und die Bereitstellung von
Produktmustern für spezifische Anwendungen.
Im Sinne möglichst geschlossener
Stoffkreisläufe werden die bei der
Milchsäureherstellung aus Roggen anfallenden
Reststoffe bereits mit Erfolg als
natürliche Bindemittel für die Faserverarbeitung
eingesetzt.
18 Forschen für den ländlichen Raum

Leibniz-Institut für Agrartechnik
Potsdam-Bornim e.V. (ATB)
Ermittlung des Energiepotenzials verschiedener Substrate
zur Biogaserzeugung
Erzeugung und Nutzung
von Bioenergieträgern
Die Produktion und Aufbereitung von Biomasse
eröffnet dem Landwirt neue Möglichkeiten
der Einkommenssicherung.
Eine verstärkte Nutzung von Bioenergieträgern,
die aus organischen Reststoffen
oder als Energiepflanzen bereitgestellt
werden können, trägt auch bei zur Reduzierung
der CO 2 -Emissionen.
Offen ist bislang, welche der etwa 60 in
Frage kommenden Energiepflanzenarten
akzeptable Energieerträge bei geringem
Aufwand und hoher Umweltverträglichkeit
gewährleisten. Ziel der Forschung ist die
Identifikation energieeffizienter, umweltverträglicher
und kostengünstiger Energiepflanzenarten
und Produktionsverfahren.
Der Schwerpunkt liegt dabei auf Energiepflanzen,
die für die Biogasproduktion geeignet
sind, sowie auf schnell wachsenden
Baumarten für die Kraftstoffgewinnung.
Für schnell wachsende Gehölze wird an
der Optimierung der Erntetechnologie gearbeitet
und die Möglichkeiten verlustarmer
und hygienischer Lagerung von Holzhackschnitzeln
untersucht. Ein weiterer
Schwerpunkt ist die Entwicklung optimierter
Anbausysteme für Energiepflanzen unter
verschiedenen Standortbedingungen
Deutschlands.
Zunehmend werden nachwachsende Rohstoffe
für die Biogaserzeugung eingesetzt.
Der Einsatz energiereicher Substrate stellt
höhere Anforderungen an die Prozesskontrolle
als bei der traditionellen Biogasgewinnung
aus Gülle. Um kritische Belastungszustände
in den Anlagen zu verhindern, wird
beispielsweise an der Entwicklung eines
Frühwarnsystems durch ein Gassensorarray
gearbeitet. Grundlegende Analysen der
Methan-bildenden Bakterien und Untersuchungen
zum Einsatz von Enzymen zielen
auf die Optimierung der Biogaserzeugung.
Darüber hinaus werden leistungsfähigere
Fermentersysteme für die ausschließliche
Vergärung von pflanzlicher Biomasse entwickelt.
Eine Alternative zur Nutzung von Biogas
in Gasmotoren ist die Verwertung in einem
Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)
Brennstoffzellensystem. Am ATB werden
hierfür die Grundlagen erarbeitet.
Neues Aufstromverfahren zur effizienteren Fermentation
organischer Feststoffe
Erzeugung und Nutzung
von Bioenergieträgern
Kontakt
Prof. Dr. agr. habil. Bernd Linke
Bioverfahrenstechnik
blinke@atb-potsdam.de
Projekte
European biogas initiative
to improve the yield of
agricultural biogas plants –
EU-AGRO-BIOGAS (EU)
Klon-Standort-
Wechselwirkungen bei Pappel
und Weide auf
landwirtschaftlichen Standorten
in kurzen Umtriebszeiten –
ProLog (BMELV/FNR)
Dynamische Regelung von
Prozessen zur Vergärung
nachwachsender Rohstoffe unter
Verwendung eines Propionsäure
erkennenden Gas-Sensor-Arrays
(BMELV/FNR)
Vergärung von nachwachsenden
Rohstoffen im Aufstromverfahren
(BMELV/FNR)
Nutzung von Biomasseaschen für
die Phosphor-Versorgung im
Pflanzenbau (BMELV/FNR)
Entwicklung und Vergleich von
optimierten Anbausystemen für
die landwirtschaftliche
Produktion von Energiepflanzen
unter den verschiedenen
Standortbedingungen
Deutschlands – EVA (BMELV)
Forschen für den ländlichen Raum 19