IMARE

Die Abteilung Marine Physik und Sensorik nutzte sowohl standardisierte Methoden als auch neue Ansätze zur Überwachung der Meere, zum Umweltschutz und zum nachhaltigen Management aquatischer Ressourcen. Ein besonderer Schwerpunkt lag in der Detektion von Substanzen und Organismen mit bio-optischen Sensoren und bildgebenden Verfahren. Dies umfasste die berührungsfreie Analyse von Kleinstlebewesen (z. B.: Zooplankton) und suspensierten Substanzen wie Gelbstoff, Nitrat, Phosphat und Ammonium. Ein weiterer Fokus lag auf der Detektion von Gefahrenstoffen und -ereignissen wie Ölverschmutzungen und Algenblüten.

Untersuchungen zur Verwendung einer Sedimentbatterie als alternative Energiequelle im marinen Umfeld (Blaue Bioindustrie)

Kieselalgen unter dem Mikroskop.

Die marine Biodiagnostik des IMARE befasste sich mit dem biologischen Effektmonitoring im Bereich der Entwicklung und Anwendung von Biomarkern und Bioassays (ICES-OSPAR, EU-Richtlinien, REACH, OECD). Weiterhin wurden Tests zur biologischen und toxischen Wirkung von neuen Chemikalien, Nanomaterialien und Mikroplastik in aquatischen Organismen (Bioindikatoren) durchgeführt. Einen Schwerpunkt bildete dabei die Neuentwicklung von Microarrays, Toxsensoren und Biosensoren für die Detektion von Chemikalien und Pathogenen in verschiedenen Medien sowie die Entwicklung von Monitoring-Strategien für die Küsten- und Meeresgebiete verschiedener Klimazonen. Es wurden Gutachten im Bereich des Umweltschutzes und bei Sanierungsmaßnahmen, wie z. B. Munitionsaltlasten, Ölförderung, Offshore-Strukturen oder Hafensanierungen erstellt.
Seit dem 1. Januar 2011 existierte die Biodiagnostik nicht mehr als eigenständige Abteilung. Die Aufgabengebiete und Projekte der Abteilung wurden an die Abteilung Marine Physik und Sensorik angegliedert.

Unabhängig von der Umwelt können in Kreislaufanlagen Fische und andere Meerestiere unter Optimalbedingungen gezüchtet werden.

Die kommerzielle Zucht von Meeresorganismen wird überwiegend in Küstenländern betrieben. Die Marikultur konzentriert sich meist auf küstennahe Bereiche oder landgestützte Durchfluss- oder Kreislaufanlagen. Seit einiger Zeit wird die Kultur von marinen Organismen, abgekoppelt von der natürlichen Meeresumwelt, in Kreislaufanlagen stärker ausgebaut, da diese standortunabhängig sind und die Kulturbedingungen für jeden Organismus optimal eingestellt werden können. Die Kulturanlagen im Meer beschränken sich auf geschützte Gebiete unmittelbar vor der Küste sowie den gesamten Inshore-Bereich (Fjorde, Buchten, Rias). Hier wurden Käfiganlagen für Fische und Langleinen-, Pfahl-, Floß- und Laternensysteme für die Zucht von Muscheln und Makroalgen betrieben.

In der Abteilung Bionischer Leichtbau wurden die Schalen von marinen Planktonorganismen wie Diatomeen und Radiolarien mit ihren komplexen, effizienten Leichtbaustrukturen genutzt, um effektivere Konstruktionen zu entwickeln. Das entsprechende technische Verfahren (Wortmarke ELiSE, Evolutionary Light Structure Engineering) aus dem Bereich der Bionik ist in einem Patent beschrieben. Der Leichtbauansatz erweitert gängige Optimierungsverfahren wie CAO/SKO oder genetische Algorithmen insofern, als eine Vielzahl an voroptimierten Lösungen zur Verfügung gestellt wird, die mit eingeführten Verfahren an die jeweiligen technischen Anforderungen angepasst werden. Dementsprechend wurden bei Bedarf jeweils mehrere Lösungen für ein spezifisches Problem erzeugt. Aufgrund einer großen Vielfalt an Leichtbauformen konnte das Verfahren branchenübergreifend eingesetzt werden. Beispiele sind hier die Automobilindustrie, Architektur und Offshoretechnik.

Neben diesem rein geometrischen Ansatz wurden die artspezifischen, komplexen Exoskelette verschiedener Planktonorganismen mit Hilfe eines biotechnologischen Auswahl- und Modifikationsverfahrens als 3-D-Objekte mit spezifischen, unverwechselbaren Sicherheitsmerkmalen für den Produkt- und Markenschutz entwickelt.

Die Blaue Bioindustrie entwickelte Konzepte zum umweltverträglichen Umgang mit Biofouling und zur Nutzung von Biofilmen für die mikrobielle Energiegewinnung in aquatischer Umgebung in Form von Sedimentbatterien. Schwerpunkte waren die Diagnose mikrobieller Gemeinschaften auf Bioelektroden und Bewuchsschutzbeschichtungen, Analyse von hydromechanischen Lasten auf bewachsenen Oberflächen und die Entwicklung funktioneller Oberflächen zur Steuerung des Biofoulings. Zu den Anwendungsfeldern zählten sensorische Sensortechnik, Offshore-Meeresenergie, Freiwasser-Aquakultur und Meerwasserentsalzung.