Isobuten ist eines der Schlüsselmoleküle in der chemischen Industrie und wichtiger Ausgangsstoff verschiedenster Zwischen- und Endprodukte, wie etwa von Treibstoffzusätzen, Polymeren, Vitaminen oder Duftstoffen. Bislang wurde Isobuten kommerziell ausschließlich aus fossilen Quellen wie Erdöl gewonnen. Diese klassischen chemischen Prozesse sind den Fachkräften der Region seit vielen Jahrzehnten bestens bekannt, denn Leuna ist immerhin seit mehr als 100 Jahren Chemiestandort. Allerdings musste dieser sich im Zuge der Wiedervereinigung Deutschlands in vielerlei Hinsicht neu erfinden. Ein wichtiger Baustein in diesem Transformationsprozess ist der BioEconomy Cluster. Eine der neuen Herausforderungen: ein Verfahren zu entwickeln, das die Herstellung von Isobuten aus nachwachsenden Rohstoffen ermöglicht – und somit zum Beispiel die Erzeugung von biobasierten Treibstoffzusätzen.

Gemeinsam mit der Global Bioenergies GmbH, dem Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP) und der Audi AG als Partner machten sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Ingenieurinnen und Ingenieure des Clusters an die Arbeit und entwickelten ein Verfahren, das gasförmiges Isobuten aus Zuckern auf direktem Weg fermentativ, also mithilfe von gentechnisch veränderten Mikroorganismen, erzeugt. Dieser Prozess gelang im Labor und soll nun in den vorindustriellen Maßstab überführt werden. Hierzu wurde eine Demonstrationsanlage mit einer nominalen Kapazität von 100 Tonnen pro Jahr errichtet und im Mai 2017 eingeweiht. Die Fermentergröße im kommerziellen Maßstab wird später einmal 400 bis 500 Kubikmeter betragen.

Dieser innovative Fermentationsprozess ist nur ein Beispiel für die erfolgreiche Zusammenarbeit im Spitzencluster BioEconomy, der sich vorgenommen hat, viele weitere offene Fragen der Biomasse-Umwandlung zu beantworten und Verfahren und Technologien für die industrielle Nutzung von Wertstoffen aus erneuerbaren Rohstoffen zu entwickeln und bereitzustellen. Die dabei verfolgte Innovationsstrategie des Clusters umfasst die gesamte Wertschöpfungskette. Deren Kern ist die regionale Holzindustrie.

Holz – diese Non-Food-Biomasse ist der Rohstoff einer Entwicklung, durch die sich der Landstrich um Leuna von einer traditionellen Chemieregion zu einem führenden Standort für die moderne Bioökonomie wandelt. Mit der Ansiedlung zahlreicher Forschungseinrichtungen – hierzu gehören neben dem Fraunhofer CBP zum Beispiel auch vier Leibniz-Institute und das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – ist hier inzwischen hohe wissenschaftliche Expertise in der Bioökonomie verankert. Der Spitzencluster BioEconomy arbeitet interdisziplinär, koordiniert und nutzt die Forschungsinfrastruktur auf hoch effiziente Weise und schafft den Wissenstransfer in die Praxis. Damit wird er zu einem echten Katalysator für regionale Wandlungsprozesse.

Der BioEconomy Cluster wurde in der dritten Runde des Spitzencluster-Wettbewerbs im Zeitraum von 2012 bis 2017 gefördert. Nun gilt es, die zukunftsweisenden Aktivitäten eigenständig voranzutreiben und zu sichern. Hierzu wollen der Verein BioEconomy und seine Managementgesellschaft BioEconomy Cluster Management GmbH unter anderem die Kooperationen mit den produzierenden Mitgliedern der Region weiter stärken. Gemeinsam mit den zuständigen Politikern des Landes Sachsen-Anhalt haben sie ein Aktionsprogramm vereinbart, um die jüngsten Forschungsergebnisse schneller für die Industrie nutzbar zu machen.

Autor: Dieter Beste, Thomas Corrinth, Dr. Elena Winter im Auftrag des BMBFs