In der Regel ist Forschung langwierig – doch auch in einem begrenzten Zeitraum lassen sich bedeutsame Resultate erzielen, wie die Doktorarbeiten der beiden Wissenschaftler Dr.-Ing. Laura Helleckes und Dr.-Ing. Felix Bauer beweisen.
Die Biotechnologin Helleckes entwickelte am Institut für Bio- und Geowissenschaften – Biotechnologie (IBG-1) KI-gestützte Verfahren, um biotechnologische Prozesse zu optimieren. Sie suchte damit etwa nach Mikroorganismen, mit denen sich der biologische Abbau von Plastik effizienter gestalten lässt. Die von ihr entwickelten automatisierten Experimente und KI-Analysen könnten künftig dazu dienen, nachhaltige Verfahren mit bio-basierten Rohstoffen schneller zu etablieren.
Der Agrarwissenschaftler Bauer untersuchte ebenfalls am Institut für Bio- und Geowissenschaften im Institutsbereich Agrosphäre (IBG-3), wie Pflanzenwurzeln auf Wasser- oder Nährstoffmangel reagieren. Dafür erarbeitete er ein automatisiertes Verfahren, mit dem sich Fotos von Wurzeln analysieren lassen.
Dieses Verfahren hat sich inzwischen als Standard in seinem Forschungsgebiet etabliert. Seine Ergebnisse lieferten neue Einblicke in bislang verborgene Vorgänge im Boden und könnten helfen, Nutzpflanzen besser an die Herausforderungen des Klimawandels anzupassen.
Bauer habe wichtige Impulse für die Pflanzenforschung gesetzt, während Helleckes Lücken in der biotechnologischen Prozessentwicklung geschlossen habe, betont das Preiskomitee in seiner Begründung für die Verleihung des Jülicher Exzellenzpreises 2026 an die beiden.
Wurzelbeobachtungen und Roboterexperimente
In seiner Forschung ging Felix Bauer der Frage nach, wie Erkenntnisse über das Wurzelwerk Landwirtschaft, Pflanzenzüchtung und die Anpassung an den Klimawandel unterstützen können. Bauer löste das Problem, indem er Kameras in transparenten Röhren in den Boden schob und damit das Wurzelgeflecht fotografierte. So entstanden Hunderttausende Aufnahmen.
Seine neue KI-gestützte Analysemethode ist rund hundertmal schneller als bisherige Ansätze. In Zusammenarbeit mit dem Kolleg des Instituts für Bio- und Geowissenschaften – Pflanzenwissenschaften (IBG-2) fand er heraus, dass bei Mais bereits ein leichter Phosphormangel die Wasseraufnahmekapazität der Wurzeln erheblich verringert.
Laura Helleckes wiederum beschäftigte die Frage, wie sich biotechnologische Verfahren optimieren lassen. „In meiner Promotion ging es deshalb darum, Experimente zu automatisieren und biotechnologische Prozesse am Computer zu simulieren, um die Prozessentwicklung zu beschleunigen.“
Dafür entwickelte sie KI-Algorithmen, die Versuche planen, Ergebnisse auswerten und neue Experimente vorschlagen. Die Laborarbeit übernehmen automatisierte Robotersysteme. In ersten praktischen Anwendungen konnte Helleckes auf diese Weise die Produktion von Enzymen für den Abbau von Plastik verbessern und das Recycling wertvoller biochemischer Reaktionsprodukte effizienter gestalten.
Forschung für mehr Nachhaltigkeit
Trotz unterschiedlicher Forschungsschwerpunkte verbindet beide der Wunsch, mit ihrer Arbeit zu einer nachhaltigeren Zukunft beizutragen. Während Helleckes am Imperial College in London arbeitet und bald eine Nachwuchsgruppe aufbauen möchte, forscht Bauer weiterhin als Postdoc in Jülich.
