Universität Bayreuth: "Vom Eisen zum Phosphor"

Das Forschungsnetzwerk FIMIN hat die geo- und biogeochemische Zusammenarbeit in Europa wesentlich gefördert. Ein Trainingsnetzwerk für den wissenschaftlichen Nachwuchs soll an die erzielten Forschungsergebnisse anknüpfen.

Die European Science Foundation (ESF) ist mit 66 Mitgliedsorganisationen aus 29 Ländern eine der bedeutendsten europäischen Förderorganisationen für Wissenschaft und Forschung. Vor wenigen Tagen hat sie in Straßburg den 40. Jahrestag ihrer Gründung gefeiert. Zu den großen transnationalen Forschungsprojekten, die in den letzten Jahren gefördert wurden, zählt auch das Netzwerk FIMIN (The Functionality of Iron Minerals in Environmental Processes). Die Universität Bayreuth hat darin vier Jahre lang mit Partneruniversitäten in Belgien, Dänemark, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Israel, den Niederlanden, Österreich, Schweden, der Schweiz, Spanien und Ungarn zusammengearbeitet. Die Koordination lag bei Prof. Dr. Stefan Peiffer, dem Geschäftsführenden Direktor des Bayreuther Zentrums für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), eines Forschungszentrums der Universität Bayreuth.

Von der Grundlagen- bis zur Anwendungsforschung: Eisen als Schlüsselelement für biogeochemische Prozesse

Eisen ist das vierthäufigste Element in der Erdkruste. Es hat eine Schlüsselfunktion für zahlreiche natürliche Prozesse in der Umwelt, beispielsweise für Stoffwechselvorgänge in Mikroorganismen, das Wachstum von Bakterien, Kreisläufe von Nährstoffen oder die Verfestigung von Sedimenten im Erdboden. Auch für die Aufklärung der Prozesse, die zur Entstehung des Lebens geführt haben, sind die chemischen Eigenschaften von eisenhaltigen Materialien von hohem Interesse.

Die Ziele und Aktivitäten des Forschungsnetzwerks FIMIN reichten daher von der Grundlagen- bis zur Anwendungsforschung. Die Forschungspartner haben unter anderem die Eigenschaften und die Oberflächenreaktionen von eisenhaltigen Mineralen mit leistungsstarken spektroskopischen Methoden analysiert und zugleich untersucht, wie sich Mikroorganismen an eisenhaltige Umgebungen anpassen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse wurden zusammen mit weiteren Forschungsergebnissen in Modelle integriert, die darauf abzielen, Stoffkreisläufe in Ökosystemen möglichst genau zu berechnen. Das vertiefte Verständnis der Funktionen, die Eisen in natürlichen Stoffkreisläufen übernimmt, kann dazu beitragen, dass Kohlenstoffemissionen reduziert und vergiftete Böden effizienter saniert werden. Zudem bilden die neuen Forschungsergebnisse eine Grundlage für strategische Überlegungen, wie die speziellen Eigenschaften von Eisenmineralien für biotechnologische Anwendungen genutzt werden können.

Neue Strukturen für interdisziplinäre Forschungskooperationen in Europa

„Das FIMIN-Netzwerk hat wertvolle Erkenntnisse zutage gefördert, die in künftige Konzepte und Maßnahmen für den Umweltschutz, die Trinkwasserversorgung oder die Landschaftsplanung einfließen werden“, erklärt Prof. Peiffer. „Allerdings war das Netzwerk von der European Science Foundation nicht primär für die Beantwortung spezieller Forschungsfragen eingerichtet worden. Hauptsächlich ging es darum, neue Strukturen für die europaweite interdisziplinäre Zusammenarbeit auf den Gebieten der Mikrobiologie, Biogeochemie, Umweltchemie und Hydrologie voranzubringen. Dabei konnten wir an der Universität Bayreuth nicht zuletzt auf die langjährigen Erfahrungen des BayCEER zurückgreifen, das solche fächerübergreifenden Kooperationen – auch mit internationalen Partnern – initiiert und fördert.“

Ein besonderer Schwerpunkt von FIMIN lag auf der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses. In zahlreichen Forschungsworkshops und Summer Schools erhielten junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus verschiedenen Disziplinen die Gelegenheit, modernste Forschungstechnologien kennen zu lernen, die bei der Untersuchung eisenhaltiger Minerale und ihrer biogeochemischen Funktionen zum Einsatz kommen. Diese Technologien, wie etwa die Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS), sind oft sehr kostspielig. Sie verteilen sich europaweit über Universitäten und Forschungseinrichtungen, deren Vernetzung durch die von FIMIN geförderten Forschungsarbeiten deutlich gestärkt wurde.

Auf dem Weg zu einem neuen europäischen Projekt

Um die erfolgreiche europaweite Zusammenarbeit in einem neuen Rahmen fortzusetzen, strebt das BayCEER derzeit ein neues Förderprojekt an. Dabei geht es um Phosphor, der als Nährstoff für Algen eine wesentliche Ursache für die Überdüngung von Flüssen und Meeren darstellt. Eisenoxide sind – dies haben die Forschungsarbeiten in FIMIN bestätigt – geeignet, dieser Entwicklung entgegenzuwirken, weil sie als „Fallen“ für Phosphormoleküle fungieren können. Unter dem Dach eines fächerübergreifenden „European Training Network(ETN)“, in dem Hochschulen und Forschungseinrichtungen mit Unternehmen und Umweltagenturen zusammenarbeiten, sollen Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler diese Zusammenhänge weiter aufklären und in ökologische Strategiediskussionen einbringen.

Informationen zu FIMIN:

Einen umfassenden Rückblick auf das Forschungsnetzwerk FIMIN bietet die Ausgabe 125 (2014) des europäischen Wissenschaftsmagazins „International Innovation“:

www.research-europe.com/magazine/ISSUE/125/