KU - Bioressourcer og Fødevareproduktion

Bioressourcer og Fødevareproduktion Introduktion

Den globale efterspørgsel efter fødevarer, foder, bioenergi, naturbaseret medicin og andre biobaserede produkter forventes at vokse markant frem mod 2050. Dette kan potentielt føre til stigende priser og ressourceknaphed især i de fattigere lande og det øger behovet for ressourceeffektivitet og udvikling af nye fødevarer af hensyn til den globale forsyningssikkerhed. Samtidig har jordbrug, husdyrbrug, akvakultur, fiskeri, og medicinproduktion indvirkning på landskabet, vandmiljøet, fiskebestandene, klimaet og biodiversiteten (økosystemtjenester). I Danmark såvel som i udlandet stiller forbrugerne stigende krav til produkter og produktionsmetoder samtidig med at forfalskning er et stigende problem. Kombinationen af krav til effektivitet, sikkerhed, sundhed, kvalitet, miljøhensyn, dyrevelfærd og udnyttelse af nye biologiske muligheder stiller den biologiske produktion over for en række miljø- og højteknologiske, organisatoriske, økonomiske og politiske udfordringer og muligheder over de kommende årtier.

Der er således behov for at implementere ny biologisk viden i skov-, jord- og husdyrbrug; fx er der stort potentiale for at udnytte synergieffekter i samspillet mellem planter, dyr og mikroorganismer til at øge udbytte og mindske miljøbelastning. Ligeledes er der behov for udvikling af nye metoder til plantebeskyttelse som alternativ til de nuværende pesticider og forædling af mere klima robuste og resourceeffektive planter, samt øget viden om biodiversitet som kilde til nye løsninger og produkter. Her indgår ulandsområdet som et område for særlig opmærksomhed og potentiale.

Der er behov for at kombinere effektiv og konkurrencedygtig biologisk produktion med skånsom og bæredygtig landskabs- og havudnyt­telse ved fx i højere grad at undgå spild og øge recirkulering og modernisere reguleringsværktøjer. I Danmark er der gjort markante landvindinger på disse områder, men der er stadig et væsentligt potentiale inden for både effektivitet og bæredygtighed bl.a. set i lyset af høje omkostninger i erhvervene og af, at jord- og husdyrbruget fortsat er en væsentlig kilde til udledning af drivhusgasser og tab af næringsstoffer til jord og vandmiljø.

Fødevarer spiller en central rolle for menneskers sundhed, og der er behov for ny viden om, hvordan forbrug, kvalitet og produktion af fødevarer kan bidrage til at løse en række sundhedsmæssige udfordringer i både høj- og lavindkomstlande.

Der er også behov for viden om udvikling af nye non-food produkter, som fx råstoffer til erstatning for petrokemisk baserede materialer, nye biomaterialer fra jord- og skovbrug, enzymer til anvendelse i grønne produktionsformer, biobaserede farmakologiske stoffer, fødevareingredienser, og bioenergi, der repræsenterer markante fremtidige muligheder for nye markeder. Der ligger et stort potentiale i at udnytte planternes, mikroorganismerne og insekternes egne synteseveje til at udvikle og producere biobaserede produkter. Ligeledes er udnyttelse af biomasse via bioraffinering til biobrændsler og højværdiprodukter en nødvendig del af omstillingen til et fossilfrit råvare- og energisystem og vil give industriel synergi mellem fødevareproduktionen og fx energiproduktion og biotekområdet.

Strategiske investeringer i forskning skal bidrage til at realisere nye muligheder inden for bæredygtig produktion samt styrke erhvervslivets konkurrencekraft og forbedre befolkningens sundhed. Forskningsindsatsen skal også bidrage til at forebygge negative konsekvenser af menneskelig aktivitet i relation til ressourceudnyttelsen og den biologiske mangfoldighed. Endelig skal forskningen fremme produkt sikkerhed, autencitetskontrol, og dyresundhed, der har stor betydning for at fastholde landets stærke position på eksportmarkederne.

Københavns Universitet har identificeret 11 forskningsområder, som bør gives prioritet blandt fremtidens forskningsinvesteringer.

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Fremtidens bæredygtige og sunde fødevarer – fokus på teknologi, næringsværdi og forbrugeraccept

1. Resumé

Dette forslag har fokus på nytænkning af fødevareproduktionen og på at sikre tilpasning til forbrugerønsker og markedspotentialer. Forbrugerpræferencer spiller en stadig stigende rolle for succesparametrene ved lancering af nye fødevareprodukter på markedet og digitale platforme udgør en væsentlig faktor i meningsdannelserne. Et voksende forbrugerønske om naturlige fødevarer, som opfattes som værende sundere, åbner nye markeder for produkter skræddersyet til konkrete målgrupper. Disse nye strømninger og tendenser giver et øget behov for agilitet og fleksibilitet i fremtidens fødevareproduktion, som skal omlægges fra at bygge på højtoprensede enkeltkomponenter til at benytte minimalt processerede fødevareingredienser. Dette kræver reelt en systemforandring baseret på en tværvidenskabelig tilgang, som inddrager hele værdikæden.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

Fremtidig sikring af tilstrækkelige mængder af fødevarer og global tilgængelighed er en aktuel samfundsudfordring. Verdens befolkning er i stadig hastig vækst, og klimaforandringer lægger pres på den fremtidige fødevareproduktion både i forhold til volumen, kvalitet, sikkerhed og bæredygtighed, så sektoren bør tage del i ansvaret for at minimere fremtidige klimaforandringer.

Dansk såvel som europæisk fødevareindustri spænder over et mindre antal store virksomheder og en meget stor andel af SMV'er, som på europæisk plan tegner sig for 99% af virksomhederne og  50% af omsætningen. Det afspejles i generelle lave forsknings- og udviklingsinvesteringer bortset fra den danske ingrediensindustri, som også er repræsenteret ved en større andel af store virksomheder. Den økonomiske vækst i den samlede danske fødevareindustri er koblet til succesen på eksportmarkederne hvor sunde og sikre fødevarer giver særlige muligheder på nye eksportmarkeder i bl.a. Asien. Det stiller især krav til forbrugerforståelse og fleksibel produktudvikling i hele kæden fra råvaretilgængelighed til endeligt produkt, så ændrede forbrugertrends hurtigt kan imødekommes med nye typer råvarer, fødevareingredienser og smarte fødevareløsninger.

På europæisk plan er der generelt en forbrugerforståelse af behovet for bæredygtig fødevareproduktion og ønske om sunde og sikre fødevarer. Det giver en fælles platform for den europæiske fødevareindustri for at profilere sunde, sikre og bæredygtige fødevarer af høj kvalitet. Dette fokus udgør kernen i FOOD NEXUS ansøgningen om et bredt europæisk samarbejde gennem et fødevare-KIC (Knowledge and Innovation Community). Dansk forskning indenfor fødevareområdet i bred forstand er stærkt positioneret i denne fødevare-KIC med et ønske om at øge innovationshøjden i dansk og europæisk industri. Med udgangspunkt i et stærkt dansk innovationsmiljø har Danmark en særlig mulighed for også at påvirke den langsigtede udvikling af fødevareområdet. Det kræver udvikling af en grundvidenskabelig platform, som gennem en systemforandring vil omfatte fødevareproduktion ud fra en mere holistisk tilgang. Den skal inkludere hele værdikæden fra råvareproduktion. kvalitet og sikkerhed over fødevareingredienser og -produkter til forbrugerforståelse som katalysator for udvikling af ny forståelse af fødevarers betydning for sundhed og velvære, ny systemforståelse af bæredygtighed og råvarekvalitet i produktionssammenhæng og udvikling af nye, kvalitetsfremmende teknologier til fødevareproduktion.  Hertil kommer problematikker omkring bl.a. fødevareallergier, som kan imødekommes ved introduktion af nye råvarekilder; behov for balanceret ernæring, som kan tilpasses såvel under- som overernærede befolkningsgrupper og grupper med særlige behov for mikronæringsstoffer samt nye fødevaresikkerhedsmæssige problemstillinger affødt af ændret forbruger adfærd og produktionsformer.

Der er således god samfundsøkonomi i at løse problematikker forankret i fødevarer, sundhed og bedre udnyttelse af råvarer i en helhedstænkning, som omfatter fødevarer, der er individualiseret til mindre befolkningsgrupper. I den forbindelse kommer behovet for at udvikle og processere naturlige ingredienser og betydningen af deres evt. sundhedsfremmende effekter til at spille en stadig stigende rolle. Produktion af naturlige ingredienser kan ske gennem nøje tilpasset processering af råvaren, som vil kræve udvikling af nye, skræddersyede teknologiske løsninger. Derfor er fødevareprocessering af naturlige ingredienser kombineret med nye gennemtænkte designede fødevareløsninger og forbrugernes accept af processerede, ernæringsrigtige fødevarer helt centralt for en fremtidig ressourceeffektiv fødevareproduktion til en sund befolkning.

3. Forskningsbehov

Produktion af tilstrækkelige mængder sunde og bæredygtige fødevarer til alle i fremtiden kræver således en særlig indsats. Der vil blive knaphed på gængse råvarer og gennemtænkt udnyttelse af råvarer (herunder udvikling af nye råvarekvaliteter og mulige nye råvarer) er derfor helt nødvendig. Det kan ske ved processering, som åbner mulighed for nye typer af råvarer, og bedre udnyttelse af eksisterende sidestrømme, således at alle elementer af råvarerne anvendes i fødevareproduktionen evt. som ingredienser. Der er samtidig et stærkt forbrugertræk henimod anvendelse af naturlige ingredienser og cleaner label. Forbrugernes forventning til naturlige ingrediensers større sundhedsværdi skal understøttes videnskabeligt, ligesom forståelse af fødevarematricer på et makromolekylært niveau skal danne grundlag for design af bedst mulig stabilitet, holdbarhed og funktionelle egenskaber i de endelige fødevarer.

For at sikre bedst mulige løsninger på verdens fødevareproblematikker, er der derfor behov for en tværfaglig indsats: Foruden forskning i fødevarer og fødevareteknologi skal forskning i råvarer, i sundhed og ernæring, i forbrugervidenskab og i markedsøkonomi inddrages, så de økonomiske potentialer af nye fødevarer kan vurderes. Og der skal skabes bro til andre satsningsområder som fx ICT/big data samt ESS.

Fødevareindustrien er Europas største industri målt i omsætning og beskæftigelse, men samtidig er sektoren ift. virksomhedsfordeling karakteriseret ved et meget stort antal SMV, hvilket også gør sig gældende for Danmark, med behov for at øge innovationskapaciteten gennem adgang til grundlagsskabende viden fra universiteterne.

Der er behov for forskning i højteknologiske løsninger til fremtidens fødevareproduktionssystemer, hvor særligt optimal / minimal processering af råvarer til naturlige, sundhedsfremmende ingredienser er nødvendig. Herunder er det centralt, at der er sikret øget forståelse og udvikling af råvaren, således at man målrettet kan foretage processeringen og sikre komplet udnyttelse af råvaren. Samlet set skal de nye teknologiske løsninger være sikre og vurdering af fødevaresikkerhed udgør et væsentligt element.

Der er behov for forskning i de nye ingrediensers struktur og funktionalitet for bedst mulig udnyttelse i nye fødevareløsninger. Dette indebærer også forståelse af vekselvirkninger mellem flere ingredienser samt deres ernæringsmæssige kvalitet.

Der er behov for forskning i fordøjelsesmekanismerne af de nye ingredienser og af de endelige fødevarer, således at de optages mest effektivt og har den ønskede sundhedseffekt. Dokumentation af sundhedseffekter udgør en stigende konkurrenceparameter for fødevareproducenter. Her er det afgørende, at universiteterne kan levere uafhængig dokumentation af fødevarernes effekt på menneskers sundhed og sygdomsrisiko i både høj- og lavindkomst lande.

Der er behov for forskning i forståelse af forbrugeradfærd og -præferencer for de nye ingredienser for at sikre vidensbaserede forbrugervalg og endelig forbrugeraccept. Integration af ICT baserede metoder er nødvendig for at dansk industri hurtigt kan tilpasse sig globale forbrugertrends og dermed fortsat have en væsentlig position på markedet for fødevareprodukter og -ingredienser. 

Der er behov for forskning i integration af bæredygtighedsbegrebet i dansk fødevareproduktion både i forhold til økonomisk bæredygtighed ved introduktion af nye råvarer og nye procesteknologier og den miljømæssige bæredygtighed, som skal danne grundlag for en fortsat stabil fødevareforsyning under hensyntagen til biodiversitet og klimaforandringer.

Der er behov for forskning i nye løsninger af fødevaresikkerhedsmæssige udfordringer forbundet med ændrede produktionssystemer og forbrugeradfærd såsom begrænsning af antibiotika resistente bakterier i og deres spredning via fødevarer samt i stabilisering af ready-to-eat og minimalt processerede fødevarer således at sikkerheden bevares.

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

Som nævnt bygger dette forslag på en stærk tværfaglig indsats, hvor synergi mellem højteknologi, sundhed og bæredygtighed vil danne grundlag for fortsat vækst af dansk fødevareindustri på de globale markeder.  En vigtig forudsætning for at forskningsindsatsen lykkes er derfor, at en bred vifte af aktører aktivt inddrages i forskningen. Foruden forskere indenfor de nævnte områder skal forbrugere engageres i både interventionsstudier og adfærds/præferencestudier og industrien skal inddrages i udviklingen af teknologiske løsninger og af nye ingredienser samt fødevareløsninger.

5. Danske forudsætninger

Der er optimale forudsætninger for at forskningsindsatsen kan lykkes, idet Danmark har særdeles stærk og veletableret international forskningsmæssig position på de nævnte forskningsfelter. Desuden har den danske fødevareindustri et stærkt brand internationalt og vil kunne bidrage positivt i den videre indsats. Særligt ingrediensbranchen er en dansk styrkeposition og har derfor et godt udgangspunkt for at være medansvarlig til at levere løsninger på de nævnte fødevareudfordringer. Danmark er også kendt for meget høj fødevaresikkerhed som kan spille afgørende rolle i branding af danske produkter.

Indsatsen forudsætter adgang til infrastruktur både når det gælder f.eks. fødevareteknologi og humane testfaciliteter samt adgang til avancerede teknologier som f.eks. ESS.

6. Mål, effekt og perspektiver

Målet er at sikre grundlagsskabende viden for fortsat global positionering og vækst af dansk fødevareindustri med særlig fokus på ingrediensindustrien og dens sammenhæng med råvareindustrien. En integreret indsats for optimal værdiskabelse af regionalt producerede råvarer kan bidrage til en systemisk forandring for den danske agro-food sektor med øget økonomisk bæredygtighed for hele kæden og mulighed for styrkelse af det danske fødevarebrand på de globale markeder. Indsatsen vil bidrage til ressourceeffektiv fødevareproduktion og en sund befolkning via optimal processering til højværdi naturlige ingredienser og sunde fødevarer. En forskningsindsats på fødevareområdet med ovenstående fokus vil skabe meget mere værdi ud af såvel eksisterende som nye råvarer og vil sikre sunde fødevarer til langt flere. Markedet for fødevarer med dokumenterede sundhedsfremmende effekter er i stor vækst, og med tilsvarende forbrugeraccept af naturlige ingredienser er der skabt et øget marked for nye produkter og individuelle kostløsninger. På længere sigt er der desuden klare digitale muligheder indenfor naturlige ingredienser og fødevareproduktion inkl. 3D printing af fødevarer.

7. Kontaktperson

Nanna Viereck, nav@food.ku.dk, 3533 3502

Susanne Sørensen, sus@food.ku.dk, 3533 2440

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Raffinering af biomasse til biobrændstoffer og højværdibioprodukter

1. Resumé

Udnyttelse af biomasse til biobrændsler og højværdiprodukter er en nødvendig del af omstillingen til et fossilfrit råvare- og energisystem. Nationalt og globalt opbygges infrastruktur til produktion af 2G bioethanol og biogas. Med baggrund i denne infrastruktur vil udviklingen af biobrændsler gå imod bioraffinaderier som fremstiller biokemikalier og foder/fødevarer fra et bredt spektrum af biomasse. Den strategiske forskning bør understøtte denne udvikling og fokusere på teknologibehov 10-20 år fremad. Den strategiske forskning bør drage fordel af tidens lave energiomkostninger, og netop nu fokusere på investeringer i teknologiudvikling, pilot- og demonstrations anlæg mens det er billigt at opbygge og drive denne infrastruktur.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

En stor del af vores industrielle produktion er afhængig af kulstof, det være sig brændstoffer som kemikalier og materialer. Også i et fossilfrit samfund vil der være et stort behov for kulstofbaserede materialer og brændstoffer. Her er plantebaseret biomasse anvendt til biobrændstoffer, foder- og fødevareingredienser og biokemikalier et vigtigt element i en succesfuld teknisk og økonomisk omstilling til et fossilfrit, biobaseret samfund. Biobrændsler og højværdiprodukter vil i denne sammenhæng skulle baseres på affald, rester fra landbruget og andre ikke-fødevare afgrøder.

Som en del af denne omstilling skal der udvikles egentlige bioraffinaderier der producerer protein, sukker og lignin, der konverteres til bio-kemikalier. I en dansk kontekst åbner en sådan udvikling helt nye muligheder for interaktion og værdiskabelse på tværs af landbrug-, biotek- og (bio)raffinaderi-sektorer.  

3. Forskningsbehov

Området bioraffinering har udviklet sig væsentligt over de sidste 10 år. Det er lykkedes at udvikle en kommerciel teknologi til fremstilling af 2G bioethanol på baggrund af afgrøderester og affald. Dansk forskning hos både industri og universiteter har en væsentlig andel i denne udvikling. Den kommercielle platform opfylder de grundlæggende behov for bæredygtighed, men teknologiens nuværende stade muliggør ikke at alle dele af biomassen kan forædles til brændsler, hvorfor økonomien i den kommercielle platform kun i ringe grad kan konkurrere med fossile produkter. Der er derfor behov for forskning som bidrager til yderligere værdiskabelse og effektivisering. Et tydeligt potentiale for yderligere værdiskabelse ligger i at koble produktion af bioenergi med foder/fødevare aksen, hvor mere bæredygtigt fremstillet protein i høj grad efterspørges af producenter og forbrugere. Også forskning i anvendelsen af 2G sukker og ligninstrømme til biokemikalier vil bidrage kraftigt til teknologiernes konkurrencedygtighed. Ligeledes er udviklingen af selve biomasseforsyningen, det være sig nye eller forbedrede afgrøder og forsyningskæder, af stor vigtighed.

I takt med at teknologier til biobrændsler og bio-kemikalier udvikles, sker der i stadig højere grad en integration på tværs af teknologier og produktionsplatforme. Derved opnås store synergieffekter, og en forskningsstrategi bør prioritere en sådan udvikling.

Den nuværende forskning står foran en række grundlæggende paradigmeskift, hvor man i langt højere grad vil kunne kontrollere biologiske processer. Dette bør inddrages i forskningsstrategien og man bør prioritere ideer og løsninger som tilgodese ideer og tiltag som netop rækker ud over den nuværende kommercielle teknologi.

Forskningen kan med fordel prioriteres i forhold til hvor høj grad de kan integreres med eksisterende infrastruktur i såvel fødevareindustri, energisektor og den petrokemiske industri.

De centrale strategiske forskningsbehov i forhold til state-of-the-art er:

• Generel øget indsigt i planters struktur og hvorledes denne relaterer til bioraffinering med henblik på højværdiprodukter eller biobrændsler.
• Højere produktivitet af eksisterende landbrug og skovbrug for parallel produktion af biomasse og fødevarer.
• Separationsteknologier til adskillelse af proteiner, kulhydrater og lignin.
• Fremstilling af kemikalier på baggrund af en sukkerplatform, herunder særligt processer som kan foregå under vandige betingelser
• Udvikling af biomaterialer, der kan anvendes som drop-in eller materialer med nye egenskaber til plast-, emballage- og byggeindustrien, herunder også udvikling af nye biofibre og kompositter.
• Deoxygenering af lignin til fremstilling af dieselbrændstoffer.
• Mere effektive processer til konvertering af biomassen forstået som alternative energikilder f.eks lysdrevne processer eller højere udbytte pr. enhed af energiinput og biomasse.
• Med udgangspunkt i biogassektoren C1 konvertering; omdannelse af methan til methanol. Dette er en helt grundlæggende proces i forhold til fremstilling af bl.a. flybrændstoffer
• Udvikling og demonstration af robuste virksomhedsmodeller for bioraffinaderier med produktion af bæredygtig plantebaseret protein til foder og fødevarer og andre højværdiprodukter

4. Infrastruktur

Den nuværende forskning indenfor biomasse, bioenergi og bioraffinering foregår på samtlige danske universiteter. Dette giver i sig selv en stor diversitet, men medfører også, at det er vanskeligt at opnå tilstrækkelig kritisk masse til at opbygge viden og drive projekterne frem, ligesom at det er svært at sikre en kontinuer indlejring af viden og kompetencer. Der er derfor behov for at understøtte større forskningsmiljøer samt at opbygge og vedligeholde forskningsinfrastruktur på et højt niveau. Et eksempel på området er koordineringen af forsknings- og innovationsindsatsen på bioraffinering gennem platformen BioValue, hvor interaktion og skæringsflader mellem kompetencer og faciliteter på bl.a. de 4 største danske universiteter er optimeret. Sådanne strategiske tiltag er nødvendige for at sikre at Danmark fortsat har en styrkeposition i den internationale forskning og udvikling af bioenergi og højværdiprodukter.

5. Mål, effekt og perspektiver

Produktion af biobrændsler, protein og biokemikalier har ikke bare et stort potentielt marked, det er grundlæggende også en helt ny industri som spænder hele vejen fra land- og skovbrug til industriproduktion, biotekindustri og energisektor. Derfor er ikke bare vækstpotentialet stort, det åbner også mulighed for en bred øget beskæftigelse og balanceret udvikling. Et særligt forhold er, at biomasse er en spredt ressource, hvorfor bioøkonomien sammenlignet med den fossile økonomi i langt højere grad vil gøre gavn  der hvor biomassen dyrkes. Dette betyder at en forskningsindsats indenfor dette område udover potentiale for salg og eksport af teknologi også vil understøtte øget beskæftigelse i produktions- og landbrugs-sektorer.

6. Danske forudsætninger

Danmark har meget stærke miljøer og spidskompetencer indenfor plantevidenskab, biobrændsler og biokemikalier, dette gælder både for industri og universiteter. En væsentlig del af de globale tekniske og videnskabelige gennembrud indenfor biobrændsler er sket med udgangspunkt i danske forskningsresultater. Ligeledes er der allerede etableret stærke samarbejder mellem industri og universiteter og en spirende dansk industriel interesse for udvikling af biomaterialer er i gang. Der er således særdeles gode forudsætninger for at en prioriteret indsats indenfor bioenergi og højværdiprodukter vil kunne bidrage til at styrke dansk industri og økonomi.

7. Kontaktperson

Claus Felby cf@ign.ku.dk tlf 40898932

Jan K. Schjørring jks@plen.ku.dk tlf 23710002

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Plantemikrobiomet som vækstfaktor

1. Resume

Plante-associerede mikroorganismer – plantemikrobiomet - fungerer som planternes andet genom. Mikrobiomet spiller afgørende roller for planters evne til at forsvare sig overfor sygdomme og stress, samt for deres udnyttelse af næringsstoffer, og kan således medvirke til en ressourceeffektiv og bæredygtig planteproduktion med højt udbytte... Flere virksomheder har set potentialet i området og udvikler allerede produkter. For at opnå den optimale virkning efterspørger virksomhederne den fundamentale forståelse af samspillet mellem mikroorganismer og planter.  Der vil være behov for en tværfaglig koordineret indsats, der integrerer den basale og anvendte forskning.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

Den globale fødevareproduktion er stillet overfor alvorlige udfordringer på grund af det voksende befolkningstal, klimaændringers pres på dyrkede arealer, samt stigende restriktioner for anvendelse af kunstgødning og kemiske bekæmpelsesmidler. Det er derfor af afgørende betydning, at der udvikles nye strategier for planteproduktion, der er bæredygtige og miljøvenlige – løsninger, der gør fremtidens samfund i stand til at tackle stigende priser og samt geo-politiske udfordringer, for eksempel i forbindelse med ulige fordelinger af naturressourcerne.

Flere store og små såvel nationale og internationale virksomheder har fået øje på områdets potentiale i forhold til nye forretningsområder. En indsats på området vil styrke konkurrenceevnen for de nationale virksomheder.

3. Forskningsbehov

Der er behov for en koordineret indsats, der integrerer basal og anvendt forskning indenfor plantemikrobiom området.  Forskningen skal både understøtte et løft i den basale forståelse af komplekse (mikro)biologiske netværks funktion, men samtidig åbne for en pipeline, der gør det muligt at bruge denne viden til at udvikle en ny generation af mikrobielle løsninger i form af industrielle produkter.

Det er samtidig centralt, at forskningsindsatsen er tværdisciplinær, og dækker fra detaljeret molekylær forståelse i simple systemer, til systembiologiske forståelse i systemer, der i højere grad afspejler de realistiske miljøforhold i plante-jord systemer - fra gen til økosystem.

Det bliver vigtigt at etablere, vedligeholde og forny en række vigtige infrastrukturer indenfor området; herunder faciliteter til sekventering og bioinformatisk analyse, modellering, bioimaging, phenotyping og metabolom-analyser.

• Forståelse af hvilke plante- og miljøfaktorer, der er afgørende for sammensætningen og stabilitet af plantemikrobiomer, herunder hvordan planter kan selektere mikrobiomer, der er gavnlige for planters vækst og sundhed.
• Forståelse af hvordan plantemikrobiomer stimulerer planters evne til at forsvare sig overfor sygdomme og skadedyr, for planters udnyttelse af næringsstoffer, samt for deres stress-tolerance f.eks. i forbindelse med klimaændringer.
• Forståelse af hvordan interaktioner i komplekse mikrobielle netværk påvirker netværkets samlede funktion i forhold til effekter på planten. Derunder en intensiv udvikling af modelleringsværktøjer.
• Udvikling og optimering af nye mikrobielle inokulanter og/eller konsortier til brug indenfor landbrug og miljø-bioteknologien.
• Udvikling af nye cultivarer af vigtige afgrødeplanter, der er designet til at understøtte brug af mikrobielle inokulanter til fremme af vækst og sundhed.

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

Det er vigtigt at opbygge den danske indsats gennem etablering af centerstrukturer, der understøtter det nødvendige tværvidenskabelige samarbejde, og som samtidig kan tjene som tydelige portaler for samarbejde med industrien. Desuden vil det være nyttigt at tænke dette initiativ sammen med andre initiativer på mikrobiomområdet, og hente inspiration fra sådanne superstrukturer, der er under opbygning for eksempel i USA.

5. Danske forudsætninger

Danmark har en række stærke fagmiljøer med komplementære kompetencer indenfor mikrobiom-analyser og bioinformatik, plantevidenskab, afgrødevidenskab og miljømikrobiologi, som gør det muligt at studere mikrobe-plante interaktioner fra gen-niveau til mark-skala. Disse miljøer har allerede etableret en række samarbejder indenfor området, og knyttet tætte kontakter til en række førende nationale og internationale virksomheder indenfor området. Danmark har dermed gode muligheder for at blive en førende aktør på dette område, dersom såvel basal som anvendt forskning understøttes i de kommende år.

6. Mål, effekt og perspektiver

En målrettet og strategisk investering i forskning indenfor plantemikrobiomet vil udgøre en katalysator for danske forskningsgruppers mulighed for at præge området gennem excellent forskning, også i fremtiden. Flere førende danske og internationale virksomheder har oprustet kraftigt på udnyttelse af mikrobielle bæredygtige og miljøvenlige løsninger til fremme af plantevækst og sundhed. Derfor vil forskningsindsatsen kunne bidrage til industriens konkurrencekraft, og det skal bemærkes af markedet for de mikrobiologiske løsninger er globalt, hvilket kan give nye muligheder for industrien. 

7. Kontaktpersoner

Søren J Sørensen – sjs@bio.ku.dk

Ole Nybroe – oln@plen.ku.dk

 

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Intelligent planteproduktion

1. Resumé

Planter danner grundlaget for alle fødevarer, foder, bioenergi, biokemikalier og biomaterialer. De er dermed helt centrale for omstillingen til fremtidens biobaserede samfund. Der er behov for en styrket forskningsindsats målrettet mod en bæredygtig intensivering af planteproduktionen, således at biomasseudbyttet pr. arealenhed kan øges uden negative konsekvenser for natur og miljø.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

En øget fremtidig planteproduktion skal ske under forhold med stigende knaphed på ressourcer som vand, næringsstoffer og energi. Samtidigt med bliver der mindre dyrkbart jordareal til rådighed pga. byudvikling og naturbeskyttelse. Disse udfordringer kan kun løses gennem en intelligent styring af planteproduktionen, således at den kan intensiveres på et ressource- og naturforvaltningsmæssigt bæredygtigt grundlag.

3. Forskningsbehov, herunder infrastruktur

De centrale strategiske forskningsbehov i forhold til state-of-the-art er:

Nye ressourceeffektive afgrødesorter med mere effektiv udnyttelse af essentielle plantevækstfaktorer som vand, næringsstoffer, lys og kuldioxid. Der skal opnås bedre viden om de molekylær-fysiologiske processer i planter, der kontrollerer væksten, og hvordan disse processer spiller sammen med den genetiske konstitution og med miljøfaktorer. Med genom editeringsteknikkerne kan man lave præcisionsforædling, som vil få afgørende betydning for udvikling af modstandsdygtige og ressourceeffektive afgrøder.

Nye afgrøder og nye dyrkningssystemer, der samlet kan producere mere biomasse. Dette omfatter større grad af funktionel biodiversitet med henblik på at øge den effektive længde af vækstsæsonen og opsamling af lysenergi. Nye teknologier til præcisionsjordbrug, der kombinerer informations- og kommunikationsteknologi, sensorer og beslutningsstøttesystemer skal udvikles, således at interaktioner mellem genotyper, klimatiske og jordbundsmæssige forhold optimeres. Dette vil være en forudsætning for at øge produktionen på robust landbrugsjord, og for at opretholde den nuværende produktion på mindre produktive arealer samtidig med, at udledningen af næringsstoffer og pesticider reduceres.

Optimering af de høstede produkters kvalitet og ernæringsværdi i relation til fødevarer, foder og biobaserede produkter. Mange planteindholdsstoffer med virkning på menneskers sundhed (proteiner, stivelse, glucaner, fibre, mineraler, bioaktive sekundære metabolitter) kan forbedres gennem sortsvalg og produktionsstyring. Der er behov for forskning i disse stoffers transport, biosynteseveje og bindingsformer i planter.

Nye og mere helhedsorienterede metoder til plantebeskyttelse såsom anvendelse af naturlige mikroorganismer og RNA teknologi til at øge afgrøders sundhed og evne til at forsvare sig mod ukrudt, sygdomme og skadedyr. Disse metoder skal integreres med forædling af resistente afgrøder og anvendelse af sensorer og robotter til en mere præcis og målrettet bekæmpelse.

4. Infrastruktur

Der er behov for at understøtte større forskningsmiljøer samt at opbygge og vedligeholde forsknings-infrastruktur på et højt niveau. Et eksempel på området er behov for automatiserede platforme til fænotypning under markforhold, således at der kan indsamles ny viden om afgrødefysiologi, plantearkitektur og –sundhed under forskellige niveauer  af indsatsfaktorer som vand og næringsstoffer. Investering i avancerede teknologiplatforme er nødvendige for at sikre at Danmark fortsat har en styrkeposition i den internationale forskning og udvikling inden for intelligent planteproduktion.

5. Mål, effekt og perspektiver

Strategiske investeringer i forskning inden for planteproduktion, fødevarer og andre biologiske produkter skal bidrage til at skabe nye og bedre løsninger på en række områder. Det drejer sig fx om at realisere nye muligheder inden for bæredygtig produktion og produkter, der fremmer bedre miljø og sundhed. Forskningen skal dermed på en gang bidrage til at styrke erhvervslivets konkurrencekraft og åbne nye markeder for danske fødevarer, andre biologiske produkter og teknologi- eksport til bl.a. udviklingslandene og samtidig styrke befolkningens sundhed. Forskningsindsatsen skal også, sammen med overførsel af viden og teknologi, bidrage til at forebygge negative konsekvenser af menneskelig aktivitet i relation til ressourceudnyttelse og biologiske mangfoldighed. Forskningen vil kunne medføre udvikling af teknologi og produktionsmetoder, som sikrer, at effektiv og bæredygtig produktion og natur kan gå hånd i hånd. Forskningen skal således bidrage til et miljøeffektivt erhverv med muligheder for at påtage sig medansvar for miljø, natur og sundhed.

Genom editeringsteknikkerne, som er udviklet indenfor de seneste år, har i særdeleshed store perspektiver for planteforædlingsforskningen og -erhvervet. Teknikkernes potentiale er enorm og dansk forskning er på forkant med mulighederne.

6. Danske forudsætninger

Danmark har meget stærke miljøer og spidskompetencer indenfor plantevidenskab, planteforædling, jordbrug, fødevarer, fødevarekvalitet og andre produktionsrettede biologiske områder. Der er allerede etableret stærke samarbejder mellem erhverv, industri og universiteter  nationale tværgående projekter og samarbejder som f.eks. Crop Innovation Denmark (CID),  Der er således særdeles gode forudsætninger for at en prioriteret indsats indenfor intelligent planteproduktion vil kunne styrke dansk industri og økonomi.

7. Kontaktperson

Jan K. Schjørring – jks@plen.ku.dk

 

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Nye biobaserede produkter

1. Resumé

Omlægning fra fossil baseret produktion til biobaseret produktion kræver betydelig indsats i forskning og udvikling indenfor bioteknologi. Indspillet beskriver potentialet i at udnytte planternes, mikroorganismernes og insekternes egne synteseveje til at udvikle og producere biobaserede produkter, der kan erstatte eller supplere de petrokemisk baserede produkter. Det kan opnås ved forskning i identifikation og udvikling af nye produkter og processer, der bygger på naturens unikke kvaliteter og egenskaber. Forslaget dækker ikke bioraffineringsområdet men den efterfølgende generation i overgangen til en bioøkonomi, og således er en stor del af forskningsområderne grundforskning.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

Overgangen til en biobaseret økonomi er drevet af, at mængden af fossile resourcer er begrænsede og at udnyttelsen af fossile ressourcer er forbundet med en uoprettelig belastning af miljøet. Hele det globale produktionssystem herunder dansk erhvervsliv står overfor store omlægninger, da kun en mindre del af den industrielle produktion af kemikalier og materialer i dag produceres med brug af bioteknologiske metoder. I OECD rapporten ”Future prospects for industrial biotechnology” peges der på, at der vil være behov for støtte til basal forskning og udvikling, til pilot og demonstrationsfaciliteter, og til produktionen, svarende til den som bioenergi og brændselsområdet har fået, for at få den private sektor til at overgå til produktion af biobaserede produkter. Danmark har en fordel af at være et lille land med tradition for at have et tæt samarbejde mellem den offentlige forskning og det private erhvervsliv. Derfor vil Danmark med den rigtige støtte kunne imødekomme efterspørgslen efter bæredygtige løsninger meget hurtigt.

3. Forskningsbehov

Der er behov for forskning, der fokuserer på at skabe den grundlæggende viden til den pipeline, som skal bringe produkter fra deres naturlige habitat til et industrielt slutprodukt. Forskningen vil variere fra high-through-put screening for biomolekyler, udredning af deres biosyntese og udvikling og optimering af miljøvenlige processer der kan imødekomme de industrielle behov. 

Målet er at udnytte planternes, mikroorganismernes og insekternes egne synteseveje til at udvikle og producere biobaserede produkter, der kan erstatte eller supplere de petrokemisk baserede produkter. Det kan opnås ved forskning i identifikation og udvikling af nye produkter og processer, der bygger på naturens unikke kvaliteter og egenskaber. Enzymteknologi er en veletableret styrkeposition i Danmark, men anvendelsen indenfor fremstilling af nye biobaserede materialer og flere andre kategorier nævnt nedenfor er blot i sin vorden:

• Sundhedsfremmende og ernæringsrigtige bioaktive stoffer baseret på mikrobiel, alge-, insekt - eller plantebaseret produktion såsom kaloriefattige naturlige sødestoffer
• Højværdi bioaktive stoffer med farmaceutisk anvendelse.
• Ernæringsrigtige proteiner til fødevarer og fodermidler, som kan erstatte importeret protein fra eksempelvis sojaskrå
• Sukkerforbindelser til videre fermentativ eller (bio)katalytisk omdannelse til biokemikalier fx aminosyrer, organiske syrer, sorbitol, furfural vinylglycolat…
• Lignin til phenolbaserede produkter, guiacol, vanillin etc .
• Øget indhold af essentielle mineraler til sunde fødevarer- og foderprodukter
• Polysakkarider som råvare til bioplastik og biokompositter
• Designede poly- og oligosakkarider til medicotekniske og biomedicinske anvendelser
• Naturlige farvestoffer
• Skræddersyede biopesticider baseret på f.eks. terpenoider
• Funktionelle fødevareingredienser: Nutraceuticals, prebiotika og naturlige fedtreducerende produkter
• Metoder til funktionalitetsbestemt isolering af ingredienser
• Metoder til opdagelse af nye enzymer og udvikling af enzymmedierede processer til fremstilling af produkter indenfor ovennævnte kategorier

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

I overgangen til en biobaseret økonomi er der for nuværende politisk og industriel fokus på potentialet i bioraffinering, som ikke er medtaget i nærværende indspil. Store dele af forskningen, som er beskrevet i ”Nye Biobaserede Produkter”, er grundforskning, som er essentiel for de efterfølgende trin i overgangen til den biobaserede økonomi. 

Prominente europæiske forskere indenfor forskningsområdet fotosyntese har taget initiativ til at initiere et såkaldt Flagship projekt inden for Future and Emerging Technologies kaldet ”Photosynthesis 2.0”, hvor modellen er, at EU kommissionen sammen med konsortiet laver et mega-projekt indenfor det beskrevne område. Danske forskere fra Copenhagen Plant Science Center er inviteret med til dannelsen af konsortiet, og projektet er netop nu ved at blive beskrevet med henblik på henvendelse til EU kommissionen. Dette er et meget prestigefyldt projekt, og det vil foruden en stor indsats fra forskernes side også kræve vidtgående støtte fra alle administrative niveauer af det danske forskningssystem. Hvis ”Photosythesis 2.0” bliver en realitet, vil det få væsentlig indflydelse på nærværende forskningsområde.

5. Danske forudsætninger

Den danske videnskabelige højde og store produktivitet indenfor forskning i bioteknologi, syntese biologi, biosyntese og funktion af bioaktive stoffer og bioproduktion er blandt den bedste i verden. Dette skyldes bl.a. den lange tradition for forskning i og udvikling af fødevarer, ingredienser og medicinske stoffer og andre bioprodukter samt store bevillinger fra private fonde såvel som staten til danske international førende forskningscentre, som danner grundlaget for, at Danmark har flere af verdens førende levnedsmiddel-, ingrediens- enzym- og pharmavirksomheder og en spirende industri baseret på mindre men meget innovative biotekselskaber. Et markant spin-out af denne stærke internationale position er anvendelse af bioteknologi til udvikling og produktion af farmaceutiske stoffer. De danske biotek virksomheder er allerede nu på vej ind i en næste generation af spin-out, hvor bioteknologien og bioproduktion anvendes til at udvinde og udvikle biobaserede produkter til at erstatte de nuværende fossile kilder. Danmark har således forudsætningerne for at blive verdensledende i forhold til fremtidens bioøkonomi. Det kræver, at forskningshøjden bibeholdes.

6. Mål, effekt og perspektiver

Biobaserede produkter er allerede godt på vej i den danske biotekbranche. Overgangen til en biobaseret økonomi kan medvirke til at skabe vækst ved:

• en udvidelse af forretningsområderne for de allerede etablerede bio- eller procesteknologiske firmaer
• overførsel af teknologier til virksomheder, hvor de petrokemisk baserede produkter eller metoder ønskes erstattet
• grundlag for entrepreneurships og spin-outs

7. Kontaktperson

Solveig Krogh Christiansen soc@plen.ku.dk tlf. 35 33 33 78

 

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Ecosystem services (på dansk: økosystemtjenester)

1. Resumé

Med godt designede agroøkosystemer er det muligt både at understøtte økosystemtjenester og biodiversitet og samtidigt øge fødevareproduktionen og beskytte miljøet. Forskningsbehovet var ikke tydeligt beskrevet i FORSK2020, men ”EU´s satsning på Ecosystem Services” og ”Natur og Landbrugskommissionens” anbefalinger understreger behovet for en indsat, og Danmark har europæisk fører position indenfor flere af de relevante områder såsom integrerede plantebeskyttelsesstrategier og biologisk bekæmpelse.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

Ecosystem services, på dansk økosystemtjenester er økosystemernes bidrag til menneskers livsgrundlag og velfærd. De er producerende (føde, fibre mm), regulerende og kulturelle (f.eks. æstetiske) tjenester. Vigtige regulerende økosystemtjenester er klimaregulering (rent vand, ren luft), biodiversitet, insektbestøvning og naturlig regulering af skadedyr. 62% af Danmark er opdyrket. Fragmentering af landskabet og tab af levesteder har ført til tab af biodiversitet, mængden og diversiteten af vilde bier er faldende og naturlig regulering af skadegørere er også reduceret. Tabet af bestøvere har alvorlige konsekvenser for fødevareproduktion -og for biodiversitet af vilde planter. Mindre naturlig biologisk bekæmpelse gør planteproduktionen mere sårbar overfor udsving i mængden af skadegørere, med risiko for udbyttetab og for øget brug af pesticider. Klimaforandringer kræver også mere robuste agroøkosystemer.  Det er nødvendigt at fremtidig produktion sker uden yderligere tab af økosystemtjenester, men at der tværtimod arbejdes mod at kunne understøtte og bruge økosystemtjenesterne optimalt til gavn for produktion og miljø. Med godt designede agroøkosystemer er det muligt at understøtte økosystemtjenester og biodiversitet og bevare eller øge fødevareproduktionen, beskytte miljøet og bidrage til menneskelig velfærd.

3. Forskningsbehov

Viden om bestøveres betydning for bestøvning og udbytte af blomstrende afgrøder, og hvordan de kan fremmes, bl.a. med redemuligheder og fødeplanter

Udvikling af integrerede plantebeskyttelsesstrategier (IPM) minimalt pesticidbrug som bygger på biologisk viden om skadegøreres livscyklus og deres samspil med omgivelserne

Viden om brug af plantediversitet i og omkring de dyrkede arealer til at øge naturlig regulering af skadedyr ved at give naturlige fjender adgang til skjul, overvintring og alternative fødekilder

Viden om muligheder for at bevare og fremme biodiversitet i landbrugslandskaberne

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

Forskningsbehovet var ikke til beskrevet tydeligt i forsk 2020 kataloget, men vigtig idet den understøtter indsatsen anbefalet af Natur- og landbrugskommissionen samt EU’s satsning på Ecosystem services.

5. Danske forudsætninger

Danmark har en førerposition i Europa i forhold til integrerede plantebeskyttelsesstrategier (IPM), i forhold til udvikling af økologisk produktion og i forhold til biologisk bekæmpelse og en forskningsindsats i forhold til bier og bestøvere. Samtidigt er Danmark særlig udfordret med et meget naturmæssigt fattigt landskab, som har stærkt behov for at understøtte  

6. Mål, effekt og perspektiver

Indsatsen vil bidrage til en afbalancering mellem et effektivt produktionssystem og naturhensyn. Danmark har et velfungerende reguleringssystem til at være foregangsland med potential for det øvrige Europa, men naturen er presset af det intensive landbrug

7. Kontaktperson

Lene Sigsgaard  les@plen.ku.dk tlf 35 33 26 74

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Strategiske biologiske vækstteknologier

1. Resumé

Strategiske vækstteknologier er afgørende for bevarelse af erhvervslivets konkurrenceevne. De biologisk baserede teknologier syntesebiologi, genom editering, RNAi og ESS, som er beskrevet i nærværende indspil har særlig betydning for fødevareerhvervet og den bioteknologiske industri.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

Den grønne politiske dagsorden med krav om bæredygtighed og ressourceeffektiv produktion kræver forskning i strategiske biologiske vækstteknologier, der kan imødekomme biotekindustriens og fødevareerhvervets behov for avanceret teknologisk viden til at udvikle innovative produkter og processer.

De nedenfor nævnte biologiske vækstteknologier kan bringe samfundet nærmere en biobaseret økonomi ved at afhjælpe mangel på fødevarer, imødekomme særlige fødevarebehov eller ved at bidrage til udvikling af teknologi, som kan levere bæredygtig erstatning for fossilt producerede produkter. Med flere af teknikkerne i kombination eller alene vil der kunne udvikles helt nye produkter, som ikke ville være en realitet med konventionel kemisk syntese.

3. Forskningsbehov

Syntesebiologi: En af syntesebiologiens væsentlige perspektiver er at flytte hele eller dele af biosynteseveje eller biokemiske processer på tværs af organismer. Flytning af biosynteseveje fra planter til industrielle mikrobiologiske produktionssystemer kan udvide repertoiret af non-foodprodukter som f.eks. lægemidler, biomaterialer og new-to-nature produkter. Ligeledes kan man optimere og forbedre processer såsom fotosyntese, næringsstof- og vandeffektivitet i afgrødeplanter eller forbedre bioteknologiske produktionsorganismer til at være mere robuste og pålidelige.

Genom editering: De nyligt teknologiske gennembrud indenfor ”genome editing” teknologier vil med den rette satsning kunne få afgørende betydning for en meget bred vifte af anvendelsesområder. Af særlig vigtighed er mulighederne indenfor planteforædlingen, da man med teknikkerne kan lave målrettet forædling. Det har særligt stort potentiale i forhold til udvikling af modstandsdygtige og ressourceeffektive afgrøder, der imødekommer de globale udfordringer indenfor fødevareområdet.

RNAi: Dobbeltstrenget RNA-medieret interferens (RNAi) er en enkel og hurtig metode til silencing af genekspression i en række organismer. Der identificeres løbende nye områder, hvor teknikken har stort potentiale. Toksiske produkter i planterne kan fjernes, så afgrøder eller dele af afgrøder får mere værdi. Indenfor plantebeskyttelsesområdet vil RNAi teknologi få betydning som alternativ til pesticider både i forhold til insekter og ukrudt.

European Spallation Source (ESS): Med ESS faciliteten I Øresundsregionen opstår der helt nye muligheder for at styrke forskning. Udvikling af biopolymerers anvendelse indenfor nye materialer, nye naturlige fødevareingredienser og medicotekniske anvendelser kan drage nytte af den nye facilitet.

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

Et vigtigt aspekt af innovation indenfor vækstteknologier er kvalificeret håndtering af patentering. Højteknologiske løsninger er svære at udvikle, men de er relativt nemme at kopiere, når løsninger foreligger. Der er behov for at universiteterne uddanner teknisk/naturvidenskabelige kandidater med god forståelse for immaterielle rettigheder. Udnyttelse af patentsystemet som strategisk værktøj er især kendetegnende for Danmarks større forskningsbaserede virksomheder.

Prominente europæiske forskere indenfor forskningsområdet fotosyntese har taget initiativ til at initiere et såkaldt Flagship projekt inden for Future and Emerging Technologies kaldet ”Photosynthesis 2.0”, hvor modellen er, at EU kommissionen sammen med konsortiet laver et mega-projekt indenfor det beskrevne område. Danske forskere fra Copenhagen Plant Science Center er inviteret med til dannelsen af konsortiet, og projektet er netop nu ved at blive beskrevet med henblik på henvendelse til EU kommissionen. Dette er et meget prestigefyldt projekt, og det vil foruden en stor indsats fra forskernes side også kræve vidtgående støtte fra alle administrative niveauer af det danske forskningssystem. Hvis ”Photosythesis 2.0” bliver en realitet, vil det få væsentlig indflydelse på nærværende forskningsområde.

5. Danske forudsætninger

Danmark har gode infrastrukturelle forudsætninger samt en række velkonsoliderede forskningsmiljøer, som vil være i stand til at løfte en markant forskningsindsats indenfor området. Flere af de danske forskningsmiljøer på universiteterne har været med til at løfte de nyere områder indenfor syntesebiologi, genome editering samt RNAi forskning. Det er en styrke i Danmark, hvor der er et samarbejde mellem virksomheder herunder danske planteforædlere, der kan se potentialet i disse teknologier.  Danmark har således forudsætningerne for at blive verdensledende men det kræver, at forskningshøjden bibeholdes.

6. Mål, effekt og perspektiver

De beskrevne teknikker har store perspektiver for såvel fødevareerhvervet som biotekindustrien.  Præcisionsforædling, som er baseret på genom editering teknikkerne, har potentialet til at imødekomme de store udfordringer, som planteforædlingen står overfor i forhold til fødevareforsyning, sundhed, bæredygtighed. Robuste, bæredygtige og produktive afgrøder er samtidig en nødvendighed for at sikre planteavlens og hele fødevareerhvervets konkurrenceevne.

For biotekbranchen er teknikkerne af afgørende vigtighed for konkurrenceevne og vækst. Effekten af teknikkerne vil foruden at sikre en overgang til biobaseret produktion også være grundlaget for fremtidig vækst. De særlige perspektiver for de strategisk biologiske teknologier ligger i entrepreneurships and spin-outs.

7. Kontaktperson

Solveig Krogh Christiansen soc@plen.ku.dk tlf 35333378

 

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Bæredygtig fødevareproduktion i udviklingslandene

1. Resumé

Der er et stort behov for udvikling af bæredygtig fødevareproduktion i udviklingslandene, for at sikre stabilitet og global fødevareforsyning. Danmark råder over en højtudviklet og divers fødevaresektor, som i samarbejde med forskningen vil være i stand til at ny-udvikle og optimere bæredygtige produktionskæder til gavn for udviklingslandende, som således vil være et betydeligt vækstmarked.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

Hvis ikke fødevareproduktionen øges på lavproduktive områder i udviklingslandende vil det føre til voksende miljøudfordringer globalt, økonomisk ulighed og politisk ustabilitet med voksende klima- og fødevareflygtningestrømme. Omvendt er de samme områder kendetegnet ved betydelige vækstmarkeder. Adressering af disse udfordringer vil føre til øget global velstand og stabilitet, sikring af fødevareforsyningslinjer, muligheder for samhandel – også uden for fødevaresektoren. Danmark besidder betydelig bredde inden for fødevaresektoren, som dækker både specialiserede højværdiprodukter, intensiv masseproduktion, en stor økologisk sektor og en veludviklet forarbejdningsindustri. Samtidig er der en højtudviklet miljøregulering. Den relevante forskningsbase inden for fødevaresektoren er betydelig, også med specifik fokus på ulande. Der er meget betydeligt potentiale for at udvikle forsknings/privatsektor partnerskaber både for virksomheder som ønsker system- eller teknologieksport, etablering af lokale virksomheder, samt sikring af produktion eller kvalitet af importerede produkter. Med den store bredde i den danske fødevaresektor, vil man kunne udvikle relevante løsninger i en lang række produktionssystemer, fra lav-input lokal produktion, til mere industrialiserede produktionsformer.

3. Forskningsbehov

Der er behov for implementering af fungerende løsninger, men i lyset af udfordringerne, er der i vid udstrækning behov for forskning og udvikling af nye, bæredygtige løsninger. På primærproduktionen er det især effektiv udnyttelse af vand og næringsstoffer, skadedyrbekæmpelse, introduktion af nye eller underudnyttede afgrøder/sorter. Klimatilpasning og resiliens, samt klimaeffektiv produktion er et nøgleområde for fremtidens landbrug. Effektiv transformation af lavproduktive systemer, med inklusion af økonomiske sikkerhedsnet, f.eks. ved udvikling af klima- og markedsmodel-baserede forsikringssystemer, IT til vidensdeling (teknisk og markedsorienteret) og øget inddragelse af unge og nye investorer i sektoren. Peri-urbant landbrug spiller en stor og voksende rolle for højværdiafgrøder, og kan få en afgørende rolle for recirkulering af næringsstoffer og affaldshåndtering. Værdikæder og kvalitetssikring er betydeligt underudviklet, og her har Danmark betydelig erfaring fra både traditionelle kooperativsystemer og eg økologicertificering, samt moderne fødevarelogistik-systemer, såvel industri som community-baserede. Diversifikation af fødevare- og biomassesektoren ved inklusion af lokale afgrøder, insekter og akvakultur er et hastigt voksende forskningsfelt.

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

Danmark har mulighed for hjemtagning af betydelige EU midler på området, og er del af flere relevante europæiske forskningsnetværk. Det har imidlertid vist sig vanskeligt at sikre dansk medfinansiering og dermed deltagelse i EU projekter. Senest har Danmark valgt ikke at deltage i det netværksskabende ERA-Net Africa. Danmark har igennem mange år støttet det internationale CGIAR forskningssystem, men ikke udnyttet sin rolle til at etablere samarbejde mellem CGIAR og danske forskere. Danmark er ved at trække sig ud af en række af disse internationale samarbejder, hvilket vil svække vores position ved hjemtagelse af internationale forskningsmidler (i vid udstrækning fra private fonde).

5. Danske forudsætninger

Danmark har en bred og veletableret vidensbase på området, både i forskningsmiljøerne, den tilknyttede industri og i NGO´erne. Der er desuden etablerede stærke forskningsnetværk med såvel lokale universiteter og forskningsinstitutioner i en lang række udviklingslande, foruden internationale forskningscentre, især CGIAR netværket. Foruden den specifikke ulandskompetence som eksisterer inden for agronomi, økologi, bioteknologi, husdyr, fødevarevidenskab, værdikæder, mikrokredit, naturressourceforvaltning, klimatilpasning og klimaeffekter, er der stor basis for at trække på traditionelt Nord-orienterede forskningsmiljøer, i takt med økonomisk og teknologisk udvikling i udviklingslandene, eksempelvis affalds- og spildevandshåndtering, bioenergi, IT, miljøforvaltning, organisering og certificering, drivhusproduktion etc.

6. Mål, effekt og perspektiver

En øget forskningsindsats på området vil medføre øget global lighed og stabilitet, reduktion i mængden af udsatte personer i sårbare samfund, sikre og bæredygtige fødevareforsyningslinjer, reduceret miljøpåvirkning af landbruget globalt, og øgede muligheder for danske virksomheder i samhandel med eller i udviklingslandene. Danmark kan endvidere spille en rolle i udformningen af fremtidige landbrugssystemer globalt, i kraft af den store diversitet og lange erfaringer i et landbrugsintensivt samfund.

7. Kontaktperson

Andreas de Neergaard adn@plen.ku.dk

 

 

9. Autencitet af produkter 

1. Resumé

Forfalskning af produkter er et stor problem på global, regional og lokal plan med store økonomiske og til tider også personlige konsekvenser. Problemet er stigende og er på det sidste årti tredoblet.  Derfor er det af afgørende nødvendighed at vi konstant udvikler nye metoder og strategier til autencitetskontrol af produkter for at reducere omfanget af dette problem.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

Produkt forfalskninger er på globalt plan en blomstrende illegal industri på ca. 3,7 billioner DKK årligt med enorme samfundsmæssige konsekvenser. Det er ikke kun af central betydning for omsætningen i virksomheder og beskyttelse af varemærker, men også for sundhed og sikkerhed af forbrugerne. Forfalskninger er specielt udbredt indenfor design, men også medicin og fødevarer er hård ramt. Siden 2008 er markedet for forfalskninger næsten tredoblet og denne forøgelse forventes at fortsætte fremover. Forøgelsen er både i mængde indenfor diverse varegrupper, men forfalskninger spredes også til nye varegrupper.

3. Forskningsbehov

Forfalskninger af produkter kan afhjælpes ved enten at forhindre at produktet kan forfalskes (hologrammer, mm) eller ved kontrol og overvågning af produkterne. Pt. benyttes begge strategier med varierende succes afhængig af det pågældende produkt. Alle produkter består basalt set af grundstoffer og oftest også molekyler. Nogen af produkterne stammer fra biologisk produceret materiale andre fra en geologisk eller kemisk styret proces, men grundlæggende for alle produkter er at indholdet og sammensætningen kan undersøges og verificeres vha. en bred vifte af naturvidenskabelige teknologier såsom grundstof og isotop analyser, proteom, metabolom, genom og metagenom analyser.  Forskning som tillader benyttelse af disse og kommende state-of-the-art metoder indenfor autencitetskontrol bør prioriteres højt for at det fulde potentiale indenfor feltet kan udnyttes. Med en struktureret, målrettet og samlet indsats kan dette felt flyttes meget lang på kort tid med store samfundsmæssige fordele og Danmark kan gå foran med Danske produkter og arbejdspladser til følge.

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

Der er ikke historisk præcedens for at finansiere forskning indenfor udnyttelsen af de nyeste teknologier til forbedret autencitetskontrol gennem de etablerede nationale fonde, hvilket har bremset forskningsindsatsen. Dette gælder ikke kun i Danmark, hvorfor der pt. er et stort uudnyttet potentiale indenfor brug af naturvidenskabelige metoder og strategier til autencitetskontrol af produkter. Danmark har alle forudsætninger for at være toneangivende indenfor denne type af anvendt naturvidenskabelig forskning, men det er altafgørende at der i den kommende tid afsættes midler med dette specifikke formål for øje.

5. Danske forudsætninger

Nøglen til at kunne løfte opgaven med at udvikle nye metoder og strategier indenfor autencitetskontrol af produkter er en state-of-the-art forskningsinfrastruktur og dertilhørende forskningsnetværk af høj international standard. Danmark har på den baggrund en fordel, da vi en række år har investeret i netop dette område igennem Grundforskningscentrene og de strategiske forskningsråd. Denne platform gør det danske forskningsmiljø perfekt til at løfte dette felt ind i det 21’ende århundrede.

6. Mål, effekt og perspektiver

Skabe øget vækst for legale produkter og reducere mængden og effekten af illegale samt forøge forbruger- og patientsikkerhed. Dette skal ses både i en kriminalteknisk sammenhæng men bestemt også i en produktions sammenhæng hvor originalitet og autencitet bliver udfordret med reduceret omsætning og vækst for virksomheden og danske arbejdspladser som resultat. Hvis Danmark fortsat skal udnytte vores styrke som vidensbaseret samfund og sikre de bedt mulige vilkår for dansk forskningsbaseret industri ikke mindst den forskningstunge danske medicinalindustri, er det essentielt at vi også går forrest i kampen mod forfalskninger og kopiprodukter.

7. Kontaktperson

Anders J. Hansen, Statens Naturhistoriske Museum, KU, ajhansen@snm.ku.dk, +4528756134

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Bioteknologisk udnyttelse af arktiske ressourcer

1. Resumé

FNs Institute of Advanced Studies offentliggjorde i 2008 en rapport om “Bioprospecting in the Arctic”. Rapporten konkluderede, at “there is significant interest in the biotechnology potential of Arctic biodiversity”. Siden 2008 er interessen for udnyttelse af arktiske biologiske ressourcer steget, og Danmark med store multinationale enzymproducenter og –brugere har store interesser i at udvikle kuldeaktive enzymer og andre biologisk aktive stoffer til nye bæredygtige industrielle processer.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

I 2008 var ca. 43 virksomheder involveret i bioteknologisk udvikling af arktiske biologiske ressourcer. Dette antal er siden steget, ligesom adskillige universitetsgrupper har indledt forskning i området. F.eks. har University of Fairbanks, Alaska, McGill University, Quebec, og Universitetet i Tromsø, Norge, store forskningsprojekter i kuldeaktive mikroorganismer og deres enzymer, og flere nationer har etableret sig med forskningsstationer på Svalbard (Norge, Tyskland, Frankrig, England, Tjekkiet, Holland, Polen, Rusland, Indien, Sydkorea, Kina og Japan). Det er især kuldeaktive enzymer, som kan anvendes i nye industrielle processer ved lave temperaturer, som har påkaldt sig interesse (f.eks. energibesparende vaskeprocesser og hygiejniske levnedsmiddelprocesser), men også sundhedsfremmende og farmaceutiske stoffer fra f.eks. arktiske alger og UV-beskyttende stoffer fra planter fra Højarktis menes at have store anvendelsesmæssige potentialer.

3. Forskningsbehov

Indsamling og screening af biologisk aktive stoffer fra arktiske biologiske ressourcer kræver store ressourcer til logistik og til udvikling af stofferne. Samarbejdsprojekter mellem universiteter og danske og udenlandske virksomheder, som kan tænkes at kunne drage nytte af aktiviteten, vil fremme graden af succes.

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

Indsamling af biologiske ressourcer fra Arktis, herunder fra Højarktis og Nationalparken i NØ Grønland, stiller store logistiske udfordringer. Samarbejde mellem forskere, som driver forskning i området, vil fremme og lette prøvetagningen. Desuden kræver forskningsindsatsen tværvidenskabeligt samspil mellem f.eks. universitetsansatte botanikere, mikrobiologer, kemikere og bioteknologer og virksomhedsansatte forskere med viden om anvendelse af enzymer og andre biologisk aktive stoffer.

5. Danske forudsætninger

Nogle af verdens største enzymproducenter og –brugere er baseret i Danmark. Desuden findes i Danmark flere innovative små og mellemstore virksomheder, som har interesse i arktiske enzymer og bioaktive stoffer, og endelig er der på danske universiteter (f.eks. Københavns Universitet og DTU) forskergrupper, som har specialiseret sig i f.eks. kuldeaktive enzymer.

6. Mål, effekt og perspektiver

Udvikling af nye enzymer og biologisk aktive stoffer fra arktiske biologiske ressourcer vil give danske virksomheder en konkurrencemæssig fordel, idet disse har mulighed for at udvikle helt nye bæredygtige og energibesparende industrielle processer.

7. Kontaktperson

Peter Stougaard, Institut for Plante- og Miljøvidenskab, psg@plen.ku.dk, telefon 3533 2609 / 3023 1784

 

Bioressourcer og Fødevareproduktion - Moving to an Ecosystem based Valuation of Economies – Carbon as the Basis of International Macroeconomic Policy

1. Resumé

The world is faced with the fundamental issue of how to maintain an economic system that does not destroy the environment. To transition to a non-fossil fuel based energy system without wrecking the global economic system requires that we must base our idea of macro-economic value on the most valuable element on the planet - that is carbon (C) - and to not using the fossil stocks of this element. This means developing a macro-economic system in which maintenance of stocks of carbon are more valuable in monetary terms, than the economic flows of C. This requires a total rethink of global macroeconomic policies; much research is pointing in the direction of surviving climate change – but we lack a vision to link global ecology and economy – basing macroeconomics on C would do this. This proposal asks the simple question of what such a carbon based macro-economy would look like.

2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder

Developing such a ‘saving- value’ paradigm will maintain the economic viability of current fossil fuel industries by valuing their unexploited fossil energy reserves and give them a window of opportunity to transition to becoming non-fossil based energy industries and thus a bridge to a non-fossil fuel global energy system; ie it would solve the problem of ‘stranded assests’ by giving value to BOTH fossil and non-fossil C stocks. This project requires resource and other types of economists and ecologists and who are prepared to think outside the conventional ‘box’, to create and analyse, economic and resource-use models of essentially moving onto a ‘carbon standard’ as a basis of economic value. This would also include consideration of the mechanisms and institutions needed for a system based on the value of current and future federal and national carbon reserves.

3. Forskningsbehov

This project requires resource and other types of economists and ecologists and who are prepared to think outside the conventional ‘box’, to create and analyse, economic and resource-use models of essentially moving onto a ‘carbon standard’ as a basis of economic value. Prior to the Bretton Woods agreement in 1944 the value of a currency was measured in gold stocks – the so-called ‘gold standard’. I wish to investigate the consequences for the global economy and environment of moving onto a ‘carbon standard’ – i.e., to another element in the Periodic Table. The methodology for such a project will be based on a historical analysis of the modus operandi of the Bretton Woods process – in terms of the intellectual process, the instruments established, the modelling performed and the decision and governance process that gave it life and revolutionised the global economic system. We are at a time in our development as humans when we need to do this again – in the face of very serious consequences if we do not rethink the relation between our global economic and ecological system, and if (when) global warming reaches over 2^oC above pre-industrial levels.

4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen

We require a group of ecologists, economists and policy makers, private industry, banks, historians to sits and start by brainstorming on this idea. I started this process recently at a brain storming and visioning meeting in Rome with two Nobel prize winners, amongst others. Output would be publications in high ranking journals and reports using social media and other outlets.

5. Danske forudsætninger

We have some researchers and people in Denmark who are up to this task, but what is really needed is vision and the facilities to discuss these ideas constructively. We need a Bretton Woods Mark 2.

6. Mål, effekt og perspektiver

Society must find a better link between global ecology and the global economy. The idea is extremely novel and can be put into a historical context. It is also risky as it challenges directly conventional economic thinking about the nature of value and the value of nature. I think it is more important to be generally right in this project than precisely wrong in the first instance. Apart from our publication in Nature (506, 295), I am not aware of any other publication, which considers this transformational idea. The proposal represents completely fresh thinking about the nature of the global economic system in the face of climate change. It attempts to find a way of maintaining the value of fossil-fuel industries and thus give them an opening to transition to renewable energy providers. A fundamental outcome of the work will be a closer and harmonised functional link between global ecology and economics. Basing value on stocks rather than flows also provides a more stable and long- term valuation of currency and excludes currency speculation that induces uncertainty for businesses and governments. The steps in the process to date have been based around reading, thinking and discussion with colleagues around the world. The reading has been cross-disciplinary and trying to link ecology and economics. The history of economics has also been important since it shows that the current economic model in which value is associated with the flows of goods has not always been the dominant economic paradigm. I wish to see whether other paradigms are more relevant in a world of global warming caused by the use of carbon as an energy source.

7. Kontaktperson

Professor Dr John R Porter: jrp@plen.ku.dk; 29177181.