Bioökonomie – Was sind die Herausforderungen?

Globale Herausforderung Klimaschutz


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Die durchschnittliche Temperatur auf der Erde steigt, Grund dafür ist der sog. Treibhauseffekt. Dieser natürliche Effekt soll eigentlich dafür sorgen, dass wir es warm haben und die Sonnenenergie nicht einfach wieder ins Weltall verschwindet. Unser Lebenswandel der letzten Jahrzehnte hat diesen Effekt aber durch große Mengen an Emissionen bzw. Abgasen immer weiter verstärkt, mit dem Ergebnis – die Erde schwitzt! Tun wir nichts dagegen, wird dies zur existenziellen Bedrohung für Ökosysteme und damit für alle Lebewesen auf unserem Planeten. Es gilt also zu handeln. Einen entscheidenden Beitrag dazu soll die Bioökonomie leisten.

Seit der Industrialisierung, deren erste Anzeichen auf die Zeit Mitte des 19. Jahrhunderts datiert werden, stieg vor allem in der westlichen Welt der Lebensstandard stetig. Mit ihm stieg aber auch der Verbrauch von Ressourcen und der Ausstoß von sog. Treibhausgasen wie Kohlenstoffdioxid, Methan, Distickstoffmonoxid (Lachgas) über die Jahrzehnte hinweg immer weiter an.

Den größten Anteil am menschlich bedingten Treibhauseffekt hat das Kohlenstoffdioxid. Es entsteht u.a. durch die Erzeugung von Wärme durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, durch Abgase von Kraftfahrzeugen, Flugzeugen etc. oder durch industrielle Produktion. Aber auch Landwirtschaft und Tierhaltung tragen maßgeblich zur Emission, also Ausstoß von Treibhausgasen in die Atmosphäre bei. Einmal in die Atmosphäre ab­gesondert, baut sich CO2 im Gegen­satz zu anderen Stoffen nicht selbst ab.

Die genannten Treibhausgase kommen auch natürlicherweise in unserem ökologischen Kreislauf vor. Allein beim Ausatmen stoßen Menschen und Tiere CO2 aus, diese werden im Normalfall durch andere Teile im System abgebaut, also umgewandelt. z. B. wandeln Pflanzen bei der Photosynthese CO2 in Biomasse um, dabei entsteht u. a. Sauerstoff. Bäume binden außerdem Kohlenstoff im Holz, und auch die Meere entziehen in vielfältiger Art und Weise Treibhausgase der Atmosphäre, binden sie oder wandeln sie um. Die Abholzung der Wälder und extensive Nutzung und Zerstörung der Natur mindert also diese natürliche Reduktion der Treibhausgase und verstärkt somit den Treibhauseffekt weiter.

Aktuell liegt die vom Menschen verursachte globale Erwärmung bereits bei 1 °C über dem vorindustriellen Niveau und sie steigt weiterhin. Werden die Klimaschutzmaßnahmen nicht schnell und drastisch verstärkt –da sind sich Forscher*innen einig– steigt die durchschnittliche Temperatur bis zum Jahr 2060 um schätzungsweise 2 C°, und dann immer weiter. Diese Entwicklung bedroht die Ökosysteme und alle Lebewesen, die darin wohnen, nicht zuletzt die gesamte Menschheit. Ein Grund dafür sind z. B. die mit der Klimaerwärmung immer häufiger auftretende extreme Dürren und Überschwemmungen, die auch die Landwirtschaft, und somit unsere Nahrungssicherung beeinträchtigen.

Bei dem Kampf gegen diese wachsende Bedrohung soll uns die Bioökonomie entscheidend weiterhelfen. Beispielsweise durch die Abkehr von der Nutzung fossiler Energieträger wie Kohle und Öl zur Erzeugung von Strom und Wärme hin zu erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie oder auch Bioenergie, die überwiegend Rest- und Abfallstoffe in Biogasanlagen oder Blockheizkraftwerken verwertet. In der Verkehrsindustrie versprechen alternative Kraftstoffe aus beispielsweise Raps, aber auch Rest- und Abfallstoffen sowie Wasserstoff die Minderung von Abgasemissionen. Im Bereich Material- und Textilproduktion gibt es bereits zahlreiche Innovationen für Alternativen zu Plastik und ressourcenintensiver Textilproduktion. Auch in der Lebensmittelindustrie und in der alltäglichen Ernährung kann Bioökonomie zum Klimaschutz beitragen, insbesondere durch die Änderung des Lebensmittelverbrauchs und der -produktion. Die Bioökonomie beschäftigt sich beispielsweise mit Resteverwertung, besseren Verfahren und neuen Produkte, wie Eiweiße aus Algen und Insekten, Lebensmittelverpackungen aus biobasierten Produkten.

Die Liste der Forschung und der Einsatzbereiche im Rahmen der Bioökonomie ist lang, und nicht alle Entwicklungen sind gleich effektiv, Emissionen langfristig zu senken oder ganz zu vermeiden. Trotz erwähnter Risiken und Konflikte (siehe unter „Zielkonflikte – Dilemma und Chance“) wird die Bioökonomie zukünftig aber ein entscheidender Faktor im Kampf gegen den Klimawandel sein und ist es schon heute.

Verwendete Quellen:

https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/mit-biooekonomie-den-klimawandel-stoppen

https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen/emissionsquellen

https://www.nabu.de/umwelt-und-ressourcen/klima-und-luft/klimawandel/06738.html

Weitere Informationen:

Biodiversität

Sonika Agarwal on Unsplash

Der Begriff Biodiversität beschreibt die verschiedenen ökologischen Lebensräume, die es auf unserer Erde gibt und alle die, die darin wohnen.  Das sind schätzungsweise bis zu 30 Millionen unterschiedliche Arten von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen und davon sind bislang gerade mal 2 Millionen entdeckt und erforscht! Wir Menschen sind nicht nur ein Teil dieser Artenvielfalt, sie ist zugleich unser aller Lebensgrundlage. Doch die natürlichen Ressourcen sind begrenzt und schon heute knapp. Das hat nicht zuletzt auch Auswirkungen auf die Bioökonomie.

Denn mit dem Wachstum der Bioökonomie wächst zukünftig auch der Bedarf an Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe und damit potenziell auch die Konkurrenz zum Nahrungs- und Futtermittelanbau. Um einen höheren Flächenbedarf und eine weitere Intensivierung der Bodennutzung zu vermeiden, müssen wir Nahrungs- und Futtermittel effizienter nutzen und unsere Ernährungsweise überdenken.

Ob die Bioökonomie die biologische Vielfalt gefährdet oder sie im Gegenteil stärkt, hängt vor allem davon ab, wo, wie, welche und wie viele nachwachsende Rohstoffe produziert werden. So können neue Pflanzensorten die Fruchtfolge der Landwirtschaft erweitern und damit zur mehr Diversität sowie zur Boden- und Pflanzengesundheit beitragen. Darüber hinaus bietet sich noch eine weitere Alternative: In Photobioreaktoren kann mit Hilfe von Algen ganzjährig bis zu 15-mal mehr Biomasse je Hektar erzeugt werden.

Steigende Produktion von Biomasse geht aber außerdem mit einer intensiveren Nutzung der ohnehin schon belasteten Ackerflächen und einem zunehmenden Wasserbedarf einher.

Ob die Bioökonomie die biologische Vielfalt also gefährdet oder sie im Gegenteil stärkt, hängt vor allem davon ab, wo, wie, welche und wie viele Rohstoffe für die Bioökonomie produziert werden.

Um natürlichen Ressourcen und Flächen nachhaltig und effizient zu nutzen, Ökosysteme und Biodiversität zu schützen und gleichzeitig die Welternährung zu sichern, braucht es ein starkes Zusammenwirken aller Kräfte, den Beteiligten aus Wissenschaft, Politik und Landwirtschaft, aber auch zwischen Natur und Technik. Hier können neue Technologien, wie z.B. KI (künstliche Intelligenz) oder der Einsatz von Drohnen, die den Verbrauch von Düngemitteln oder Pestiziden reduzieren und die Bewässerung nach Bedarf steuern, helfen.

Doch intelligente Technologien allein werden das Problem der Nachhaltigkeit nicht lösen. Daher muss das Hauptziel der Bioökonomie sein, zunächst deutlich weniger zu produzieren und zu konsumieren. Dazu gehört auch die Lebensdauer von Produkten zu verlängern, zum Beispiel durch recyclen und upcyclen, sodass wir insgesamt unseren ökologischen Fußabdruck auf der Erde verringern. Hierzu müssen wir alle gleichzeitig unsere bestehenden Konsum- und Lebensgewohnheiten ändern, um die Biodiversität und damit auch unsere Lebensgrundlage langfristig zu schützen.

Was versteht man überhaupt unter Biodiversität?

„Biologische Vielfalt, auch Biodiversität genannt, umfasst die Vielfalt der Arten auf der Erde (Artenvielfalt), die Vielfalt innerhalb der Arten (genetische Vielfalt) sowie die Vielfalt der Lebensräume und Ökosysteme.“ (Quelle: Bildungsserver.de)

Links:

Nützliche Vielfalt: Biodiversität als Ressource:
https://biooekonomie.de/themen/dossiers/nuetzliche-vielfalt-biodiversitaet-als-ressource

Was ist Biodiversität?
https://biooekonomie.de/themen/dossiers/nuetzliche-vielfalt-biodiversitaet-als-ressource#1

Klexikon:
https://klexikon.zum.de/wiki/Artenvielfalt

 

Weitere Informationen:

Nachhaltigkeit der Biomasseproduktion (Land-, Forst- und Fischwirtschaft)


Robert Katzki on Unsplash

In der Landwirtschaft ging es bisher vor allem um „MEHR“, mehr Produktions- und Ertragssteigerung, weniger um Umweltschutz. Die Folgen dieser intensiven Nutzung, d. h. so viel von der Fläche und den natürlichen Ressourcen herauszuholen, wie geht. sehen wir heute in Umweltbelastungen unterschiedlichster Art, überlastete Böden, Artensterben, Grundwasserverunreinigung uvm. Um die zukünftige Produktion von Biomasse für Nahrungsmittel und Bioökonomie effizient und zugleich nachhaltig zu gestalten, gilt es die bisherige konventionelle Landwirtschaft zu hinterfragen. Doch wie kann eine solche nachhaltigere Zukunft aussehen?

 

Start-Ups, Forschungsprojekte und Innovationen zu nachhaltigen Lösungen rund um Algen, Pilzen und Hühnermist schießen dieser Tage zahlreich aus dem Boden. Und das ist gut so, denn wollen wir unseren Planeten für zukünftige Generationen schützen, müssen wir Ernährung und Landwirtschaft neu denken, nämlich mit der Natur und nicht gegen sie. Wissensschaffende aus aller Welt versuchen daher z. B. bestehende natürliche Gesetze und Synergieeffekte (positive Wechselwirkungen) effektiv zu nutzen oder erneuerbare Ressourcen aus der Natur zu erschließen, um mit der Produktion von Nahrungsmittel, Energie und Gütern nicht länger „Raubbau“ an der Natur zu betreiben, sondern durch ressourcenschonendes und nachhaltiges Wirtschaften die Lebensgrundlage auf der Erde für kommende Generationen zu sichern.

Die aktuellen Problemfelder, die durch die Nahrungsmittelproduktion in Zusammenhang mit natürlichen Ressourcen entstanden sind, bestehen nicht nur in der Agrarwirtschaft durch nährstoffarme Böden, Wassermangel und Insektensterben, sondern auch in der Überfischung und Übersäuerung der Meere, dem Waldsterben uvm. Welche spannenden und cleveren Projekte und Ideen bereits für eine sauberere und nachhaltigere Zukunft entwickelt wurden, kannst du anhand einiger Beispiele im Folgenden selbst entdecken.

 

Nahrungsmittelproduktion


Elaine Casap on Unsplash

Da nicht nur Weideflächen und Tierfutter begrenztes Gut sind, gilt es neue Konzepte für die Nährstoffversorgung der wachsenden Bevölkerung zu entwickeln. Beispielsweise sind Algen eine vielversprechende Quelle, denn sie beinhalteten neben ungesättigten Fettsäuren, Vitaminen und Mineralstoffen auch Proteinen und Antioxidantien und könnte damit dem Fisch als bisherigen Star aus dem Meer ernsthaft Konkurrenz machen.

Beispiel für eine Algenfarm: https://www.mikroalgen-rockstedt.de/

Die Probleme, die durch den konventionellen Anbau von Obst und Gemüse entstehen, haben wir an vielen Stellen schon angesprochen (siehe bspw. unter „Biodiversität“). Einen Einblick in einige Ideen und Methoden, die bisher als Alternativen zur herkömmlichen Landwirtschaft entwickelt und getestet werden, kannst du bei folgenden Beispielen entdecken:

BUND Urban Gardening: https://www.bund-leipzig.de/gemeinschaftsgaerten/

https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/urban-farming-fuer-die-zukunft

Berliner finden Dachfarmen gut (inklusive Video):
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/umfrage-berliner-finden-dachfarmen-gut

https://biooekonomie.de/service/mediathek/landwirtschaft-ueber-den-daechern-berlins

Gemüse aus dem 3. Stock:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/darf-es-gemuese-aus-dem-dritten-stock-sein

SoLaWi KOLA Leipzig: https://kolaleipzig.de/

Neue Proteinquellen erschließen: https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/neue-proteinquellen-erschliessen

Bioanbau könnte die Welt ernähren: https://biooekonomie.de/service/studien-statistiken/fibl-studie-2017-bioanbau-koennte-die-welt-ernaehren

Sonoko Bellingrath-Kimura – Die Agrarvisionärin:
https://biooekonomie.de/service/mediathek/sonoko-bellingrath-kimura-die-agrarvisionaerin

Biologika für die Landwirtschaft:
https://biooekonomie.de/themen/dossiers/biologika-fuer-die-landwirtschaft

Smart und nachhaltig – die Agrarsysteme der Zukunft:
https://biooekonomie.de/themen/dossiers/smart-und-nachhaltig-die-agrarsysteme-der-zukunft

Klee-Pellets als Gemüsedünger:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/klee-pellets-als-gemueseduenger

Smarte Pflegekräfte für Beeren:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/smarte-pflegekraefte-fuer-beerenobst

Feldsalat, Spargel und Co ökologisch wärmen:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/warmes-wurzelwerk-dank-thermo-matte

Gemüseanbau mit recyceltem Abwasser:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/gemueseanbau-mit-recyceltem-abwasser

Zukunft der Landwirtschaft in Deutschland:
https://www.dafa.de/wp-content/uploads/DAFA-SF19-2-Gesamtzielbild.pdf

Wie kann eine Landwirtschaft effizient, aber zugleich nachhaltig sein?
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/nachhaltige-landwirtschaft-aber-wie

Bürgerinitiative “Save Bees and Farmers
https://aktion.bund.net/fuer-agrarwende-und-artenvielfalt

 

Der Wald


Sebastian Unrau on Unsplash

Der Lebensraum Wald ist aufgrund seiner Funktion als Sauerstoffproduzent und CO2-Speicher, als Lebens- und Rückzugsraum für zahlreiche Pflanzen und Tiere, aber auch als Erholungsraum von essenzieller Bedeutung. Zugleich besteht auch ein erhebliches wirtschaftliches Interesse am Wald als Holzproduzent zur Herstellung von Baumaterial, Zellstoff und Energie. Dass es dem Wald dieser Tage aufgrund (in vielen Ländern) noch nicht nachhaltigen Nutzung sowie der bereits bestehenden Erderwärmung und deren Folgen nicht besonders gut geht, stellt also sowohl für die Wirtschaft als vor allem auch für das Klima eine Bedrohung dar, die uns heute schmerzlicher denn je bewusst wird.

Wie nachhaltige Forstwirtschaft international aussehen kann, die die Biodiversität schützt und den Wald langfristig gesund und nutzbar hält, kannst du in folgender Broschüre der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung nachlesen:
https://www.ble.de/SharedDocs/Downloads/DE/Projektfoerderung/Europaeische-Forschungsangelegenheiten/BMEL-Nachhaltige-Waldbewirtschaftung.pdf?__blob=publicationFile&v=4

Wenn du einen Beitrag zum Erhalt und Pflege unserer Wälder leisten willst, schaut doch mal hier vorbei:
https://www.bergwaldprojekt.de/

Weitere Beispiele sind…

Biodünger für Teakholz-Bäume:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/bioduenger-fuer-teakholz-baeume

Wenn der Wald um Hilfe ruft:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/wenn-der-wald-selbst-hilfe-ruft

Nachhaltig bewirtschaftete Wälder speichern mehr CO2:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/bewirtschaftete-waelder-speichern-mehr-co2

Digitaler Assistent für Holzfäller:
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/digitaler-assistent-fuer-holzfaeller

 

Die Meere


Hiroko Yushii on Unsplash

Unsere Meere spielen auch in Bezug auf die Bindung und Umwandlung des für den Treibhauseffekt verantwortlichen Kohlenstoffdioxids eine große Rolle. In diesem größten zusammenhängenden Ökosystem hat jedes Teil, vom Blauwal bis zum Plankton seine Funktion im natürlichen Kreislauf. Der aktuelle Anteil an tierischem Protein der weltweiten Ernährung der durch Fisch gedeckt wird, liegt bei knapp 17 % (in einigen Ländern sind es sogar 50 %), und die Nachfrage steigt. Doch unsere Meere sind schon jetzt, im Vergleich zur natürlichen Population, nahezu leer gefischt. Durch diese Tatsache, zusammen mit der Belastung durch die Verschmutzung, Erwärmung und Übersäuerung der Meere droht auch dieses Ökosystem, was mit rund 70 % den größten Anteil der Erdoberfläche ausmacht, zu kippen. Eine Alternative zum herkömmlichen Fischfang ist die Aquaponik. Hier werden im Gewächshaus Fische gezüchtet und deren Exkremente im parallel betriebenen Anbau von Nutzpflanzen als Düngemittel verwertet. Werden diese Gewächshäuser noch mit erneuerbaren Energien beheizt, verspricht dieses System eine nahezu emissionslose Produktion von pflanzlichem und tierischem Nahrungsmittel.

Tomatenfisch – Fische aus dem Gewächshaus. Tomaten und Fische auf einem Dach:
https://www.igb-berlin.de/sites/default/files/media-files/download-files/IGB_Broschuere_Der_Tomatenfisch_Deutsch.pdf
https://biooekonomie.de/nachrichten/neues-aus-der-biooekonomie/aquaponik-tomaten-und-fische-unter-einem-dach

5 Fakten zu Aquaponik:
https://biooekonomie.de/themen/dossiers/5-fakten-zu-aquaponik

Wandel des Wirtschaftssystems


Henar Langa on Unsplash 

Bioökonomie ist der Aufbruch zu einer nachhaltigen Wirtschaftsform. Sie ersetzt fossile Rohstoffe im Herstellungsprozess weitmöglichst durch biobasierte, nachwachsende Ressourcen, versteht Prozess- und Verwertungsketten als Kreislauf und setzt Biomasse sparsam und effizient ein. Forscher und Unternehmen entdecken immer mehr Möglichkeiten, wie sich Erdölprodukte ersetzen lassen.

Hier findest du Beispiele, welche biobasierten Produkte bereits in den wichtigsten Branchen in Deutschland eingesetzt werden und welche Herausforderungen mit dem Umbau verknüpft sind.

Automobilindustrie


 Austin Park on Unsplash

Mehr als die Hälfte des weltweiten Erdölverbrauchs geht zudem auf den Verkehrssektor zurück. Erdöl wird hier nicht nur in Form von Benzin, Diesel oder Schmierstoff gebraucht, sondern auch als Ausgangsstoff für viele Autoteile benutzt – angefangen vom Autolack über weite Teile des Interieurs, elektronische Bauteile bis hin zu Displays. Der Anteil von Plastik, Kunstfasern und Schaumstoffen aus Erdöl in unseren Autos ist seit den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts stetig gewachsen, als private Personenkraftwagen die Straßen eroberten und zum Massengut wurden. Heute gehen etwa 10% der Kunststoffe, die jährlich in Deutschland produziert werden, in die Automobilindustrie.

Aber das Thema Nachhaltigkeit gewinnt auch in der Automobilindustrie zunehmend an Bedeutung. Der Verbraucher fragt nach spritsparenden Modellen, der Gesetzgeber verlangt einen geringen CO2 -Ausstoß. Diese Anforderungen haben vor allem dazu geführt, dass innovative Materialien in den Fokus der Hersteller gerückt sind. So werden bspw. immer mehr Autoteile aus heimischen Naturfasern hergestellt.
Quelle: Bioökonomie in Deutschland (BMBF, 2014)

Weitere Informationen:
Informationsbroschüre „Bioökonomie in Deutschland“, herausgegeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (S. 14)

 

 

Bauindustrie


Tobias Cornille on Unsplash

Bauen mit Naturstoffen. Das hat bereits eine jahrhundertealte Tradition. Nachwachsende Rohstoffe verbessern die Umweltbilanz und sind oftmals gesundheitsverträglicher als die Konkurrenzprodukte. Vor diesem Hintergrund sind Naturbaustoffe nicht nur für Neubauten, sondern auch für die Sanierung zunehmend interessant.

Als Bindemittel oder Klebstoffe werden in der Holzindustrie aber noch hauptsächlich auf Erdölbasis gewonnene Chemikalien eingesetzt. Forscher erproben derzeit biobasierte alternative Bindemittel aus Weizenprotein- und Kartoffelstärke- sowie aus ebenfalls pflanzlichem Lignin- oder Tannin.

Durch immer weiter verbesserte Baumaterialien aus Holz, können mittlerweile schon Hochhäuser und weitere innovative Konstruktionen daraus gebaut errichtet werden.
Quelle: Bioökonomie in Deutschland (BMBF, 2014)

Weitere Informationen:
Informationsbroschüre „Bioökonomie in Deutschland“, herausgegeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (S. 18)

Hochhaus aus Holz:
https://www.br.de/nachrichten/bayern/einzigartig-im-allgaeu-ein-hochhaus-komplett-aus-holz,SDwgXsB

Weiteres Beispiel für Bauen mit Holz:
https://www.messe.de/de/event-ausrichten/locations/pavillons/pavillons-32-35-expo-dach/

Chemieindustrie


Bill Oxford on Unsplash

Derzeit sind Erdöl und Erdgas die mit Abstand wichtigsten Rohstoffe der Chemieindustrie. 18,5 Mio. Tonnen fossiler Ressourcen wurden im Jahr 2011 von diesem Sektor stofflich genutzt (siehe Kasten)

Biobasierte Verfahren haben am ehesten eine Chance, wenn sie sich als „Drop-in“-Lösung in bestehende Anlagen integrieren lassen: Rohstoffe aus nachwachsenden Quellen, deren Eigenschaften identisch zu den konventionellen, erdölbasierten Plattformchemikalien sind.

Ein großes Marktpotenzial gibt es für Biokunststoffe. Vor allem Stärke und Cellulose sind heutzutage ein wichtiger Ausgangsstoff für die Produktion von Biokunststoffen. Dienten zunächst stärkehaltige Früchte wie Mais oder Kartoffeln als Rohstoffquelle, so konzentriert sich die Forschung inzwischen darauf, nachwachsende Ressourcen zu erschließen, die nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion stehen. Dadurch rücken Substanzen wie Chitin, Chitosan und Lignin in den Fokus, die als Abfallprodukte in anderen Wirtschaftsfeldern entstehen und bislang kaum genutzt werden können.
Quelle: Bioökonomie in Deutschland (BMBF, 2014)

Weitere Informationen:
Informationsbroschüre „Bioökonomie in Deutschland“, herausgegeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (S. 24)

 

Maschinenbau

thisisengineering-raeng on Unsplash

Für die Herstellung von biobasierten Produkten sind häufig neue Herstellungsprozesse notwendig, die wiederum neue Maschinen und Anlagen benötigen. Hier müssen Forscher und Ingenieure eng zusammenarbeiten. So benötigen beispielsweise die Bioreaktoren, in denen mit Hilfe von Mikroorganismen die Basissubstanzen für die Chemieindustrie und die Pharmaindustrie hergestellt werden, eine ausgeklügelte Prozessteuerung.

Aber auch in der Landwirtschaft kann mit Hilfe verbesserter Technik der Dünge- und Pflanzenschutzmittel- sowie der Wasserbedarf beim Anbau von Nachwachsenden Rohstoffen immer weiter gesenkt werden.
Quelle: Bioökonomie in Deutschland (BMBF, 2014)

 Weitere Informationen:
Informationsbroschüre „Bioökonomie in Deutschland“, herausgegeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (S. 48)

 

Textilindustrie


Francois Le Nguyen on Unsplash

Bevor in den letzten Jahrzehnten vermehrt Kunstfasern in der Kleidungsindustrie eingesetzt wurden, waren Felle, Naturfasern und Leder die einzigen Rohstoffe. Doch die traditionellen Naturfasern erleben eine Renaissance. Hauptsächlich wird hier Baumwolle verwendet. Neben den Samenhaaren der Baumwolle, aus denen die Naturfasern gewonnen werden, kann das aus den Pflanzen gewonnene Öl auch in der Kosmetikindustrie verwendet werden. Doch nicht als was pflanzlich ist, ist auch gleichzeitig ökologisch. So ist der Wasserverbrauch der Baumwollpflanzen vergleichsweise hoch. Hinzu kommt, dass in einigen der Länder, in denen Baumwolle angebaut wird, bereits viel Wasser auf dem Transportweg zu den Feldern verdunstet oder in maroden Bewässerungskanälen versickert.

Darüber hinaus begünstigt der Anbau auf riesigen Flächen in Reinkultur (sogenannte Monokulturen) die Vermehrung von Schädlingen, die mit viel von Pestiziden und Insektiziden bekämpft werden müssen. Aber es gibt bereits gemeinsame Aktivitäten wie die „Better Cotton Initiative“ von Umweltorganisationen und Firmen, die darauf ausgerichtet sind, den Anbau effizienter und naturverträglicher zu gestalten. Neben der Baumwolle werden auch wieder verstärkt Flachs, Hanf und Jute angebaut und neue Pflanzensorten mit höheren Fasergehalte gezüchtet. Darüber hinaus werden pflanzliche Gerbstoffe für die Lederherstellung verwendet, die deutlich umweltfreundlicher als die bereits verwendeten Substanzen sind. Auch die bereits früher zum Färben verwendeten Färbepflanzen werden teils wieder für hochwertige Kleidungsstücke verwendet.

Das selbst Abfälle sich für die Kleidungsherstellung eignen zeigt die Firma Qmilk Deutschland GmbH. Sie nutzt die nicht mehr verwertbaren Reste der Milchwirtschaft, um Biopolymere zu produzieren, die für Textilien verwendet werden können. Auch Spinnenseide, produziert von genveränderten Bakterien oder aus der Milch von genveränderten Ziegen ist ein stark nachgefragtes Material für Hightechprodukte. Ein weiterer innovativer Ansatz ist die Nutzung von Spinnenproteinen.
Quelle: Bioökonomie in Deutschland (BMBF, 2014)

Weitere Informationen:
Die Better Cotton Initiative – ein Ansatz zum resourcenschonenderen Anbau von Baumwolle:
https://www.wwf.de/themen-projekte/fluesse-seen/wasserverbrauch/wasser-verschwendung

Pflanzliche Gerbstoffe aus Olivenblättern zur chemiefreien Behandlung von Leder:
https://olivenleder.com/de/

Biopolymere aus Milch und Spinnenseide
Informationsbroschüre „Bioökonomie in Deutschland“, herausgegeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (S. 75)

Neue Möglichkeiten mit Spinnenseide:
https://www.prosieben.de/tv/galileo/videos/2018171-spinnenseide-so-wird-das-staerkste-material-der-welt-hergestellt-clip

Green Start-ups und ihre Ideen:
https://start-green.net/aktuelles/nachrichten/?topics=21

 

 

Pharmaindustrie


Michele Blackwell on Unsplash

Biotechnologische Verfahren sind in der Pharmaindustrie nicht mehr wegzudenken. Bekannt geworden sind die Biopharmazeutika vor allem durch die Isolation der Erbinformation für das Hormon Insulin aus menschlichen Zellen und den Gentransfer in Bakterienzellen. Von nun an stellten diese auf die Weise umprogrammierten Mini-Fabriken den für Diabetiker so wichtige Insulin wesentlich günstiger und patientenverträglicher her.

In Deutschland haben sich eine Vielzahl von kleineren und mittleren Biotechnologie-Unternehmen darauf spezialisiert, als Dienstleister die Pharmaindustrie entsprechende Verfahren zu entwickeln.

Eine wichtige Waffe der modernen Medizin gegen eine Vielzahl von Krankheiten sind Antikörper, die ebenfalls mit speziell hierfür gezüchteten Zellkulturen produziert werden.

Daneben werden auch wichtige Pflanzenextrakte, die beispielsweise in der Bekämpfung von Krebs eingesetzt werden, gewonnen und mit Hilfe der Biotechnologie in größerem Maßstab produziert.

Für die Produktion der Biopharmazeutika wird eine abgestimmte Verfahrens- und Steuerungstechnik benötigt, was wiederum viele Arbeitsplätze im Maschinenbaubereich schafft.

Informationsbroschüre „Bioökonomie in Deutschland“, herausgegeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (S. 60)

Weitere Informationen:
https://biooekonomie.de/wirtschaft/branchen/pharma

Weltweite Ernährung sichern, gesunde und sichere Lebensmittel produzieren


Afif Kusuma on Unsplash

Food first! –Nahrung zuerst! Auch das ist eines der Hauptziele der Bioökonomie. Und damit ist natürlich nicht nur unser Essen in Europa gemeint, sondern die Ernährungssicherung und Gesundheit der Bevölkerung weltweit. Weltweit hungern aktuell 690 Millionen Menschen, zwei Milliarden leiden an Mangelernährung (Quelle: Welthungerhilfe 2021). In Angesicht der wachsenden Bevölkerung ist die globale Ernährungsfrage also akuter denn je.

 

Natürlich spielt die Landwirtschaft hierbei eine Schlüsselrolle, denn sie ist die Basis für eine nachhaltige Produktion von Nahrungsmitteln und Biomasse. Doch in der Verteilungsfrage konkurrieren die vier Fs der Bioökonomie – food (Lebensmittel), feed (Tierfutter), fuel (Kraftstoff) und fibre (Fasern/Ballaststoffe) miteinander um die immer knapper werdenden Flächen- und Wasserressourcen. Mehr Produktion bedeutet natürlich auch eine intensivere Nutzung der ohnehin schon überlasteten Böden. Es gilt also neue Verfahren und Anbautechniken zu entwickeln, die ressourcenschonend und wirtschaftlich zugleich sind und eine erhöhte Produktion ermöglichen, ohne die Flächen weiter zu beanspruchen.

Dazu beitragen können z.B. die vermehrte Nutzung alternativer Anbausysteme und Technologien. Das muss nicht gleich Hytech oder Gentechnik bedeuten – Konzepte wie Urban Gardening, d.h. frisches Gemüse von Stadt- oder Dachgärten und Hausfassaden bis hin zur Solidarischen Landwirtschaft versprechen u.a. eine Entlastung der konventionellen landwirtschaftlichen Produktion und darüber hinaus weniger Emissionen durch kürzere Produktionswege.

Für die Welthungerproblematik ist allerdings aktuell weniger ein tatsächlicher Mangel an Nahrungsmittel ausschlaggebend, vielmehr ist es eine kritische Verteilungslage von Rohstoffen und Flächen zwischen dem globalen Norden und Süden. So liegt v.a. in Europa und der westlichen Welt zu weiten Teilen ein Überfluss an Lebensmitteln vor – Regale und Auslagen quillen über mit frischen Waren aus aller Welt, alles soll immer zur Verfügung sein, erst ein Überfluss an Produkten ist genug.

Diese Lebensmittel werden zumeist in weniger wohlhabenden Ländern der Welt produziert und angebaut, auf Flächen, die dann der lokalen Bevölkerung für die eigene Nahrungsmittelproduktion fehlen, mit Arbeitenden, die sich die produzierten Güter meist selbst nicht leisten könnten (bsp. Kakao/Schokolade), und nicht selten mit Anbaumethoden, die kurzfristig maximalen Ertrag auf Kosten von Nachhaltigkeit und Naturschutz ermöglichen (bsp. Palmöl). Nicht nur wandern also Tonnen unserer Lebensmittel in den Müll während andere hungern, unser Konsum verschärft z. T. zudem die Ernährungsproblematik in den ärmsten Regionen der Welt.

Es gilt also zum einen, die aktuell hohe Verschwendung von Lebensmitteln zu minimieren und zum anderen für mehr Verteilungsgerechtigkeit und soziale und ökologische Nachhaltigkeit in der Produktion von Lebensmitteln zu sorgen, auch wenn dies mit einer Steigerung unserer aktuell vergleichsweise sehr geringen Lebensmittelpreise einhergeht.

Darüber hinaus können die Entwicklung von neuen Produkten wie z. B. die Nutzung von Insekten als Proteinquelle einen Beitrag zur Ernährungsfrage liefern oder auch die alternative Nutzung von Roh- und Reststoffen wie z. B. Gräser als Eiweißlieferant für Tierfutter oder der Herstellung von Textilien.

Generell gilt es auch in Ernährungsfragen das Wissen aus Theorie und Praxis zu Anbaumethoden, Saatgut und weiteren Entwicklungen in Sachen nachhaltiger Produktionsmethoden sowohl für Produzierende weltweit zugänglich zu machen als auch Verbrauchende über Produktion, Herkunft und Inhaltsstoffe ihrer Nahrungsmittel aufzuklären, um so das eigene Konsumverhalten bewusster und nachhaltiger gestalten zu können.

Weitere Informationen:
Können neue Technologien die Energieversorgung und die Welternährung sichern? Stellungnahme zu einem Gutachten des Bioökonomierates: https://www.ioew.de/publikation/biooekonomie

Mit Bioökonomie die Welt ernähren?
https://www.forumue.de/wp-content/uploads/2018/04/5_Gottwald_Rundbrief118.pdf

Welternährung und Nachhaltigkeit:
https://www.nachhaltigkeitsrat.de/wp-content/uploads/migration/documents/Joachim_von_Braun_Welternaehrung_Carl-von-Carlowitz-Series_2015.pdf

Urbanes Leben und Innovationen – für eine nachhaltige Versorgung:
https://www.wissenschaftsjahr.de/2020-21/aktuelles-aus-der-biooekonomie/koepfe-des-wandels/urbanes-leben-und-innovationen?no_cache=1

Urbane Landwirtschaft (Urban Farming und Gardening):

Stadt der Zukunft – Urbane Landwirtschaft (Video):
https://biooekonomie.de/service/mediathek/stadt-der-zukunft-urbane-landwirtschaft

Nachwachsende Rohstoffe – Basis und Treibstoff für die Bioökonomie


Jordan Cormack on Unsplashs

Die Bioökonomie ersetzt mehr und mehr Produkte aus fossilen und mineralischen Ausgangstoffen durch Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen. Welche Möglichkeiten und welche Herausforderungen ergeben sich aus einer verstärkten Nachfrage nach diesen Rohstoffen?

Nachwachsende Rohstoffe sind land- und forstwirtschaftlich erzeugte Produkte, die nicht als Nahrungs- oder Futtermittel Verwendung finden, sondern stofflich und zur Erzeugung von Wärme, Strom oder Kraftstoffen zum Einsatz kommen.

Holz ist der wichtigste nachwachsende Rohstoff in Deutschland. Jedes Jahr wachsen rund 122 Mio. m³ Holz nach – und damit mehr als in diesem Zeitraum genutzt wird. Durch regelmäßige Inventuren und Bewirtschaftungspläne wird eine nachhaltige Forstwirtschaft sichergestellt. Zusätzlich sorgen Zertifizierung von Wäldern und der Holzprodukte nach dem internationalen PEFC und FSC®-Standards für Transparenz.

Auf den landwirtschaftlich genutzten Flächen werden für die Industrie vor allem Kartoffeln, Mais und Weizen zur Erzeugung von Industriestärke sowie Raps zur Herstellung von Technischen Rapsöl angebaut. Deutlich größer ist der Flächenbedarf für den Anbau von Energiepflanzen für die Produktion von Biodiesel oder Bioethanol. Faserreiche Pflanzensorten wie Hanf, Jute und Leinen sowie Pflanzen für Arznei- und Färberstoffe werden bislang nur auf einer vergleichsweise geringen Fläche angebaut.

Mit steigender Bedeutung der nachwachsenden Rohstoffe können neue Pflanzensorten die Fruchtfolge der Landwirtschaft erweitern und damit zur mehr Diversität, zur Boden- und Pflanzengesundheit sowie zur Bereicherung des Landschaftsbildes beitragen. Für die Landwirte ergeben sich durch die Integration nachwachsender Rohstoffe neue Einkommensmöglichkeiten und ggf. auch eine bessere Verteilung der Arbeitsspitzen. Da nachwachsende Rohstoffe oftmals regional verarbeitet werden, schaffen sie auch neue Arbeitsplätze in ländlichen Regionen.

Doch mit steigendem Bedarf an Nachwachsenden Rohstoffen steigt auch der Flächenbedarf und damit die Konkurrenz zum Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln. Um dies zu vermeiden sind zukünftig die Anbauflächen für Biogas zu verringern – statt Energiepflanzen sollen hier im höheren Maße organische Rest- und Abfallstoffe genutzt werden. Darüber bietet sich noch eine weitere Alternative ist die Biomasseproduktion: In Photobioreaktoren kann mit Hilfe von Algen ganzjährig bis zu 15-mal mehr Biomasse je Hektar erzeugt werden.

Weitere Informationen:

Bundeswaldinventur: Wieviel Wald haben wir in Deutschland? Wie stark wachsen die Bäume? Wie nutzen wir den Wald?https://www.bundeswaldinventur.de/

PEFC-Label:
https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/siegelkunde/pefc-label-holzprodukte

Informationen zum FSC-Label:
https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/siegelkunde/fsc-label-holzprodukte

Nachwachsende Rohstoffe und deren Effekte auf die Landwirtschaft sowie den Klimaschutz:
https://www.fnr.de/nachwachsende-rohstoffe/nachhaltigkeit/anbau-der-biomasse
https://mediathek.fnr.de/broschuren/nachwachsende-rohstoffe-natuerliche-alternativen.html

Mikroalgen- Nachwachsende Rohstoffe für die Bioökonomie:
https://www.wissenschaftsjahr.de/2020-21/aktuelles-aus-der-biooekonomie/koepfe-des-wandels/mikroalgen-nachwachsende-rohstoffe-fuer-die-biooekonomie

Der Smart-Bioenergy Ansatz- Nachhaltige und effiziente energetische Nutzung von Biomasse:
https://www.dbfz.de/forschung/smart-bioenergy-ansatz

Bioökonomie – mit der Grünen Branche in eine neue Wirtschaft?
https://www.rentenbank.de/export/sites/rentenbank/dokumente/Agrar-Spezial-2020-Biooekonomie.pdf

Transfer in die Praxis beschleunigen


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Vom Start eines Forschungsprojekts bis zur Anwendung der Ergebnisse in der Praxis, also von der Landwirtschaft über die Chemieindustrie bis in die Läden und in unser Zuhause vergehen oft Jahre bis Jahrzehnte. Wissenschaftliche Ergebnisse sind aber für die Gesellschaft und Wirtschaft meist zeitnah von Interesse. Dauert die Überführung in die Praxis zu lang, ist der ursprüngliche Zweck manchmal gar nicht mehr relevant. Doch im Hinblick auf unsere aktuelle Lage müssen wir schneller werden. Besonders in Sachen Bioökonomie ist es also angesagt, den Turbo einzuschalten und den Prozess vom Labor in die Praxis zu beschleunigen.

Die Entwicklung der Bioökonomie speist sich insbesondere aus neuen Erkenntnissen und Ideen der Biowissenschaften, wie z. B. aus der Forschung mit Mikroorganismen als Helfer in Biofabriken. Aber gerade in der Bioökonomie ist das interdisziplinäre Arbeiten, also das gemeinsame Arbeiten verschiedener Forschungsbereiche an einem Thema, ganz besonders gefragt. So forschen beispielsweise Naturwissensschaffende gemeinsam mit Ingenieurswissensschafenden zu einem Projekt und profitieren dabei von den Perspektiven und Kenntnissen der jeweils anderen Disziplin.

In der Praxis können dann die Erkenntnisse aus der Forschung und Natur ganz unterschiedlich aussehen und in verschiedenen Bereichen angewendet werden, wie z. B. Land- und Forstwirtschaft, Maschinenbau, Chemie-, Pharma-, Energie-, Lebensmittel-, Textil- und Bauindustrie. Dabei handelt es sich nicht immer um ganz neue Entwicklungen und Innovationen, sondern vor allem auch um die nachhaltige Verbesserung bestehender Produkte und Dienstleistungen. Diese Ergebnisse durchlaufen dann zunächst eine Vielzahl von Stationen, Tests und Prüfungen, nicht selten sind auch politische Entscheidungen und Verhandlungen nötig, bis ein Produkt oder eine Anwendung dann bei uns ankommt. Und das kann dauern.

Wie also kann man diese Prozesse beschleunigen?

  • Ergebnisse in der Praxis testen: Damit die nächste Generation von Bioökonomie Produkten, Technologien und Verfahren ihre Praxistauglichkeit zeigen könnten, sollten diese in realer Umgebung in so genannten Pilot- und Demonstrationsanlagen getestet werden.
  • Wissen besser und breiter austauschen (Wissenstransfer):
    • Ergebnisse frei veröffentlichen und verständlich und anschaulich darstellen
    • Plattformen für den besseren Wissensaustausch schaffen, damit Informationen gebündelt werden und für alle zur Verfügung stehen
    • Verschiedene Formate, wie z.B. Interviews, Podcasts, Videos etc. veröffentlichen, um die Ergebnisse der Bioökonomie darzustellen, damit sie von vielen verschiedenen Leuten mit verschiedenen Hintergründen verstanden und weiterverteilt wird
  • Zusammenarbeiten und voneinander lernen:
    • Zusammenarbeit der Wissensschaffenden über den eigenen Tellerrand, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt zu verstehen und den Wandel hin zur Bioökonomie nachhaltig zu gestalten.
    • Zusammenarbeit von Forschenden und Praxisleuten, wie Landwirten auf Praxisbetrieben sowie im Gelände verstärken
  • Junge Unternehmen (Start-ups) unterstützen, um neue Ideen, Produkte und Verfahren der Bioökonomie in der Praxis umzusetzen

Weitere Informationen:

Forschung für die biobasierte Wirtschaft:
https://www.bmbf.de/upload_filestore/pub/Forschung_fuer_eine_biobasierte_Wirtschaft.pdf

Demonstrationsanlagen Bioökonomie:
https://www.pnoconsultants.com/de/foerdermittel/demonstrationsanlagen-biooekonomie/

Wegweiser Bioökonomie – Forschung für biobasiertes und nachhaltiges Wirtschaftswachstum:
https://www.ufz.de/export/data/2/134696_wegweiser-biooekonomie.pdf

Bioökonomie – Der Faktensammler Podcast:
https://biooekonomie.uni-greifswald.de/project/faktensammler-der-biooekonomie-podcast/

Neue biobasierte und nachhaltige Forschungsansätze schnell und effizient in eine wirtschaftliche Umsetzung bringen: https://biooekonomie.de/foerderung/foerderbeispiele/forschung-fuer-biooekonomische-wertschoepfung

Zielkonflikte – Dilemma und Chance


Eric Ward on Unsplash

Die Bioökonomie soll alles können. Sie soll saubere Energie schaffen, gesunde Nahrungsmittel produzieren, unser Landschaftsbild pflegen, für mehr Artenschutz sorgen, neue effizientere Technologien hervorbringen, wirtschaftlich sein und vieles mehr… Kurzum soll sie unser Leben besser machen und dabei mal eben noch das Klima retten. Gleichzeitig scheint die Bioökonomie aber Gefahr zu laufen, die bestehenden Probleme zu verstärken oder gar neue zu schaffen. Wie also geht das alles zusammen?

Diese Dilemmata zwischen sich wiedersprechenden Zielen nennt man Zielkonflikte. In der Bioökonomie sind das grundsätzliche Konflikte zwischen der Produktion von Biomasse, der Nahrungsproduktion und der Biodiversität (siehe Artikel zur Biodiversität). Denn die Bioökonomie will alles, sie will auf der einen Seite natürliche Ressourcen schützen und bewahren, in dem sie aber gleichzeitig aus diesen schöpft. Sie will eine Antwort auf das globale Ernährungsproblem geben, beansprucht aber gleichzeitig immer knapper werdende Ackerflächen. Sie will mit nachwachsenden Rohstoffen die Textilindustrie nachhaltiger gestalten und hat dadurch auf der anderen Seite einen steigenden Wasserbedarf, intensive Bodennutzung und ggf. Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zur Folge. (Beispiel Baumwolle: http://www.baumwoll-seite.de/Baumwolle/aralsee.html). Außerdem will sie natürlich unser Leben auf der Erde grundsätzlich nachhaltiger und besser machen, was wiederum für einige Menschen ein Widerspruch bedeutet, weil sie dafür eventuell ihre Gewohnheiten und ihren Lebensstil ändern müssen.

Um diese Zielkonflikte zu vermeiden, Lösungen für sie zu finden und daraus zu lernen, gilt es, sie zunächst zu erkennen und zu verstehen. Hierfür ist die Zusammenarbeit von Wissensschaffenden aus den verschiedensten Bereichen notwendig und eine Einigung auf gemeinsame, grundlegende Ziele. Um diese Ziele dann umzusetzen, braucht es neben der Wissenschaft und Politik aber vor allem eins – Uns! Dich und mich, jeden Einzelnen und jede Einzelne. Denn ohne das Mitwirken der Gesellschaft ist kein Wandel möglich.

Weitere Informationen:

Zielkonflikte zwischen Bioökonomie, Biodiversität und Ernährungssicherung
Zur gesellschaftlichen Wahrnehmung der Bioökonomie