Ob Kiefernnadeln, Bier oder Orangenlimo: Sie alle bekommen ihren jeweiligen Duft von Terpenen. Viele Lebewesen nutzen Terpene als Signalmoleküle, und auch im menschlichen Stoffwechsel spielen sie eine Rolle. Damit endet die Vielfalt dieser Naturstoffklasse jedoch nicht. Die Industrie nutzt Terpene für Lebensmittel und Nahrungsergänzungsmittel, für Parfüms und Medikamente. Doch die Gewinnung von Terpenen ist problematisch.
Noch setzt die chemische Industrie überwiegend auf den fossilen Rohstoff Erdöl. Doch die Branche ist im Wandel. Biobasierte Rohstoffe wie Rest- und Abfallstoffe sind immer öfter Ausgangsstoff bei der Herstellung chemischer Produkte. Aber die Verarbeitung von Biomasse ist nicht immer leicht. Ein Team um den Chemieingenieur Jakob Albert von der Universität Hamburg will dieses Problem angehen. Im Rahmen des Projektes „BioValCat“ wollen die Forschenden einen industriellen Prozess entwickeln, um Inhaltsstoffe für die chemische Industrie aus Biomasse gewinnen zu können.
AMSilk war 2013 das weltweit erste Unternehmen, das nach dem Vorbild der Natur biotechnologisch hergestellte Spinnenseide produzierte. Das 2008 als Spin-off der TU München gegründete Unternehmen nutzt zur Produktion der Spinnenseidenproteine umfunktionierte Bakterien. Bei der mikrobiellen Herstellung und Verarbeitung von biologisch abbaubarem Seidenprotein werden lediglich Zucker aus nachwachsenden Pflanzen, Wasser, Mineralien und Energie benötigt.
Der Kohleausstieg ist beschlossen. Ab 2030 soll in Deutschland keine Kohle mehr abgebaut werden. Regionen wie das Rheinland müssen daher umdenken. Mit dem BioökonomieREVIER hat die Landesregierung von NRW bereits 2020 den Weg für ein biobasiertes und nachhaltiges Wirtschaften geebnet. Um den Strukturwandel voranzutreiben, müssen entsprechende Innovationen aus Forschung und Entwicklung jedoch schnellstmöglich in die Praxis kommen.
Kunststoffe sind vielseitig einsetzbar und langlebig. Doch gerade die lange Haltbarkeit ist das Problem: Erdölbasierte Kunststoffe verrotten nicht oder nur unvollständig und belasten die Umwelt. Doch ganz ohne Plastik geht es noch nicht. Daher suchen Forschende weltweit auch nach Wegen, erdölbasierte Kunststoffe wiederzuverwerten. Noch wird nur ein geringer Anteil des weltweiten Plastikmülls recycelt. Mit der Identifizierung neuer Biokatalysatoren haben Forschende nun den Weg für ein nachhaltiges Recycling von Plastikabfällen geebnet.
Wo Landwirtschaft, Industrie und Wohngebiete aufeinandertreffen, scheinen Probleme programmiert. Auf den zweiten Blick jedoch bieten solche gemischten Quartiere das Potenzial und damit die Chance, Städte künftig resilienter zu machen – und zwar durch eine ultraeffiziente Nutzung aller Stoffströme und Ressourcen. In der Nähe von Stuttgart soll diese Vision bald schon Wirklichkeit werden. Anlässlich der Internationalen Bauausstellung 2027 soll im baden-württembergischen Fellbach ein Modell-Quartier errichtet werden.
Ob Agrarresstoffe wie Stroh, Lebensmittelabfälle aus der Biotonne oder Mist und Gülle aus der Tierhaltung: In den rund 9.000 Biogasanlagen werden bundesweit verschiedenste Rest- und Abfallstoffe mithilfe von Mikroorganismen vergärt und zu Biogas und anderen Gärprodukten umgewandelt.
Lebensmittelverpackungen, Kosmetikprodukte, Reinigungsmittel oder landwirtschaftlicher Dünger enthalten Mikroplastik, das in die Umwelt gelangt und dort Ökosysteme, aber auch die Gesundheit von Mensch und Tier gefährdet. Das 2019 gegründete Start-up Bioweg hat eine Alternative parat: Das in Quackenbrück ansässige Unternehmen um Gründer und Geschäftsführer Prateek Mahalwar entwickelt Mikroperlen auf Cellulosebasis, die fossilbasierte Substanzen und andere synthetische Polymere in zahlreichen Produkten wie Kosmetika und Reinigungsmittel ersetzen können.
Ohne Mikroorganismen gäbe es weder Brot, Käse noch Bier und Wein. Die Stoffwechselleistungen von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen sind vor allem mit Blick auf eine nachhaltige Wirtschaftsweise von besonderer Bedeutung. Mit ihrer Hilfe können nachwachsende Rohstoffe in neue Substanzen und maßgeschneiderte Produkte für die Bioökonomie verwandelt werden. Die industrielle Biotechnologie nutzt Mikroorganismen daher seit Jahrzehnten als Produktionsfabriken, um Chemikalien, Medikamente, Impfstoffe oder Treibstoffe herzustellen.