Bio meets Hightech: Zukunftstechnologien für mehr Nachhaltigkeit

Nachhaltige, biobasierte Produkte sind „in“. Doch der Industrie fehlen oft Technologien, die bioökonomische Ansätze wirtschaftlich attraktiv machen. Solche Zukunftstechnologien fördert das BMBF nun mit der ersten Maßnahme der Bioökonomiestrategie.

Die Verknüpfung der Biotechnologie mit anderen wegweisenden Technologiefeldern wie der Nanotechnologie, der Robotik oder der Künstlichen Intelligenz ermöglicht besonders spannende Zukunftstechnologien. © Adobe Stock / HQUALITY

Mit einem Turnschuh aus Spinnenseide hat Bundesforschungsministerin Anja Karliczek vor gut zwei Wochen die Grundidee der Nationalen Bioökonomiestrategie veranschaulicht: Nachhaltig und biobasiert soll die Wirtschaft der Zukunft sein. Der Turnschuh zeigt, worauf es ankommt, wenn sich die Bioökonomie durchsetzen will: Der Umstieg von fossilen auf biobasierte Rohstoffe mithilfe nachhaltiger Verfahren muss sich für die Firmen auch wirtschaftlich lohnen. Die Umstellung etablierter Prozesse ist dabei oft ein erheblicher Kraftakt. Gelingt es aber, biobasierte Verfahren effizient zu gestalten, können sie sich auf dem Markt durchsetzen.

Biologie und Technologie verbinden

Was oft noch fehlt sind kreative neue Ideen für effektive Technologien und nachhaltige Verfahren, die der Industrie den Umstieg in die Bioökonomie erleichtern. Deshalb fördert das BMBF jetzt „Zukunftstechnologien für die industrielle Bioökonomie“. Dahinter steckt Forschung, die biologisches Wissen verstärkt in neuartige, innovative Plattformtechnologien, Verfahrenskonzepte und Dienstleistungen einbringt. Fachleute sprechen dabei unter anderem von biohybriden Technologien.

Doch was heißt das eigentlich? Es geht etwa darum, biobasierte Verfahren so zu optimieren, dass sie weniger Rohstoffe und Energie verbrauchen. Das erleichtert den Umstieg von etablierten Produktionsprozessen, macht unsere Wirtschaft nachhaltig und schützt das Klima. So könnten beispielweise Bakterien mit Bausteinen aus der Elektronik verbunden werden, die dann nach dem Vorbild der Pflanzen alleine mit Hilfe von CO2 und Licht nützliche Chemikalien herstellen. So kann CO2 gebunden werden, mit Energie aus erneuerbaren Quellen.

Auch andere Verfahren in der Chemie können so optimiert werden. Beispielsweise die energetisch aufwändige Reinigung von pharmazeutischen Wirkstoffen. Künstliche Membranen mit kleinen biologischen Poren können, ähnlich wie die Membran lebender Zellen, chemische Stoffe voneinander trennen. Enzyme, die Katalysatoren unserer Zellen, können an kleinste Mini-Chemiefabriken (sogenannte Mikroreaktoren) gebunden werden um die Produktion effektiver und effizienter gestalten. Das Ziel ist immer, biobasierte Verfahren so zu verbessern, dass sie für die Industrie attraktiver werden, dabei aber ressourcenschonend und nachhaltig sind.

Bioökonomie im Alltag

Im Fall der Turnschuhe aus Spinnenseide ist das bereits gelungen. Dazu haben Forschende Bakterien gezüchtet, die wie Spinnen ein Seidenprotein produzieren können – nur schneller, günstiger und nachhaltiger. In riesigen Kesseln mit ein wenig Zucker und Wärme liefern die kleinen Helfer das Protein in Windeseile. Daraus werden Fasern für die unterschiedlichsten Wirtschaftsbranchen gesponnen. Die Seidenfasern sind extrem belastbar wie ihr Vorbild aus der Natur – gleichzeitig aber vollständig biologisch abbaubar und damit nachhaltiger als etwa Fasern aus Polyester. Auch als seidiger Zusatz in Kosmetika, als ultraleichter Werkstoff für Autos oder als sehr gut verträgliche Beschichtung von Implantaten wird das Spinnenprotein eingesetzt.

Die Biologie und Technologie zu verbinden, ist nicht neu. Doch die Biotechnologie spielt beim Aufbau einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaft eine wesentliche Rolle. Und die Biotechnologie-Branche in Deutschland ist stark. Sie liefert bereits heute Medikamente, Kraftstoffe und Grundchemikalien.

Dies ist nur ein Anfang. Gemeinsam mit Forschenden aus Wissenschaft und Wirtschaft sollen im Rahmen der neuen Forschungsförderung Zukunftstrends beobachtet, diskutiert und zur Förderung empfohlen werden. Die Verknüpfung der Biotechnologie mit anderen wegweisenden Technologiefeldern wie der Nanotechnologie, der Robotik oder der Künstlichen Intelligenz verspricht dabei besonders spannende Zukunftstechnologien, die die Bioökonomie in Deutschland voranbringen werden.