Pionierarbeit für eine effizientere Lebensmittelproduktion
Das Startup Mimotype und die Hybrid Devices Group der HU Berlin entwickeln Proteindünnfilme für die spektrale Umverteilung von Sonnenlicht zur Steigerung des Ernteertrages
Die Herausforderungen sind klar: Der weltweite Nahrungsmittelbedarf wird bis 2050 um 56% steigen, extreme Wetterereignisse führen zu einer zunehmenden Unsicherheit bei der Nahrungsmittelversorgung. Die Lösungen sind greifbar: Die Steigerung der Nahrungsmittelproduktion durch den Gewächshausanbau beträgt 20%, wobei noch viel mehr möglich ist.
Der Aufbau einer widerstandsfähigen und nachhaltigen Gewächshausindustrie beginnt mit der Beleuchtung. Im Gewächshausanbau wird künstliche LED-Beleuchtung eingesetzt, um das Pflanzenwachstum zu fördern. Die Energiekosten können schwindelerregend sein. Künstliche Beleuchtung ist auf begrenzte fossile Energiequellen angewiesen, was zu übermäßigen Emissionen und schwankenden Kostenstrukturen für die Erzeuger führt. Entscheidend für die globale Ernährungssicherheit: Wenn wir die Vorteile des Gewächshausanbaus nutzen und über die bereits bestehenden 30.000 km2 weltweit hinaus expandieren wollen, müssen wir die richtigen Potenziale für exponentielles Wachstum schaffen. Gleichzeitig müssen wir die Umweltauswirkungen minimieren.
Unter Nutzung der hochmodernen Einrichtungen des „Center for the Science of Materials Berlin“ (CSMB) und unterstützt durch einen von der Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIND) vergebenen Validierungsvertrag, leistet das Bionanotechnologie-Unternehmen Mimotype Pionierarbeit für eine Lösung, die nicht nur die Effizienz und Energiesicherheit in der Lebensmittelproduktion im Gewächshaus erhöht, sondern auch die Nachhaltigkeit als Teil ihrer Grundlage integriert. Und so geht's:
Aus dem Spektrum des einfallenden Sonnenlichts nutzen Pflanzen vor allem die roten und blauen Wellenlängen für die Photosynthese. Mimotype stellt Verbundwerkstoffe her, die unproduktive Teile des Sonnenlichts, wie ultraviolettes oder grünes Licht, in photosynthetisch aktive Wellenlängen umwandeln, die für das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen optimal sind.
Die bahnbrechende Technologie: Protein-Photokonversionsfolien
Anstatt die Pflanzen mit künstlichem blauen oder roten LED-Licht zu bestrahlen, wandeln die Folien von Mimotype die spektrale Zusammensetzung des einfallenden Sonnenlichts durch ein Phänomen um, das als Photolumineszenz bekannt ist. Die ungenutzte Energie des Sonnenlichts wird den Gewächshausbauern zugänglich gemacht, ohne dass ein Nettoenergieaufwand entsteht.
Das Geheimnis? Fluoreszierende Proteine, die von Quallen stammen und sich auf natürliche Weise entwickelt haben, um spektrale Farbumwandlungen vorzunehmen. Durch den Einsatz technisch entwickelter, farblich abstimmbarer und vielseitiger fluoreszierender Proteine ist Mimotype in der Lage, noch nie dagewesene bio-optische Dünnschichttechnologien anzubieten. Anstatt giftige und unwirksame Photokonverter zu verwenden, bietet Mimotype vollständig biologisch abbaubare und biokompatible Materialsysteme an. Die neuen Folien sollen Gewächshauswände bedecken und das Wachstum von Pflanzen in sonnengesättigten und ungünstigen Klimazonen fördern, ohne dass dafür Strom benötigt wird. Sie fügen sich nahtlos in die Pflanzenwelt ein und hinterlassen keine Spuren.
Auftragsforschung zur Erreichung der Marktreife
2021 gründeten Claudio Flores und sein Zwillingsbruder Danilo das Nanotechnologie-Startup Mimotype, das neuartige Materialsysteme für bioinspirierte, organische Halbleitertechnik entwickelt, die eine Lichterzeugung nach dem Vorbild der Natur ermöglichen soll. Um das Produkt zur Marktreife zu bringen wurde eine Forschungskooperation zwischen dem jungen Berliner Nanotechnologieunternehmen und der von Prof. List-Kratochvil geleiteten Hybrid Devices Group an der Humboldt-Universität zu Berlin geschlossen.
Weitere Informationen
Website von Mimotype
Website vom Center for the Science of Materials Berlin
Pressemitteilung Humboldt Innovation vom 26.03.2024