Industrielle Bioökonomie – Wachstum und Innovation für den Standort Deutschland

Häufig handelt es sich bei den Best-Practice-Beispielen aus dem Bereich der industriellen Bioökonomie nicht nur um für sich stehende Insellösungen. In vielen Branchen und Regionen sind diese Best-Practice-Beispiele vielmehr in Wertschöpfungsnetzen integriert: Während einige Technologien beispielsweise auf der ersten Wertschöpfungsstufe, der Rohstoffgewinnung und -aufbereitung zum Einsatz kommen, setzen Verfahrensarten auf der nachfolgenden Stufe an der Verarbeitung des Rohstoffs zum Zwischenprodukt an. Damit das so entwickelte Zwischenprodukt schließlich auf dem Markt Verbraucherinnen und Verbrauchern angeboten werden kann, muss es in der Regel in einem letzten Schritt zum Verbraucherprodukt verarbeitet werden. Im Rahmen solcher Wertschöpfungsketten kommt kleinen und mittleren Unternehmen an der Schnittstelle von Forschung und Einsatz in der Großindustrie eine bedeutende Rolle zu.

Die Online-Landkarte der industriellen Bioökonomie bietet Unternehmen die Möglichkeit, die Best-Practice-Beispiele nach regionalen, branchenspezifischen und unternehmensgrößenspezifischen Kriterien zu filtern.

Daneben werden hier die Best-Practice-Beispiele innerhalb einer Wertschöpfungskette eingeordnet. Wenn Sie selbst ein Best-Practice-Beispiel einreichen möchten, füllen Sie das das Formular aus.

Pilze, Blätter, Äpfel – was heute bereits möglich ist

Im Folgenden sind einige Beispiele aus der Forschung dargestellt, die das Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) bereits gefördert hat:

Für den Hausbau: Natürlicher Dämmstoff aus Pilzen

Wie können aus Naturstoffen Dämmplatten entwickelt werden, die die hohen Anforderungen an Dämmung und Formstabilität im Hausbau erfüllen? Im Projekt „Nature Foam“ werden dazu biogene Reststoffe wie Holz oder Stroh mit Hilfe von Pilzen zu stabilen Dämmplatten verbunden. Die Pilze durchziehen diese Stoffe mit einem dichten Netz von feinen Fäden aus Chitin. Nach wenigen Tagen entstehen so dichte und stabile Platten aus rein natürlichen Rohstoffen mit hervorragenden Wärmedämmungseigenschaften, die vollständig biologisch abbaubar sind.

Insekten helfen bei der Aufbereitung von Abwasser

Insekten können dabei helfen, Abwasser wieder sauber zu bekommen. Denn sie liefern Chitin – und aus dem daraus hergestellten Chitosan wird ein Filterstoff für die Aufbereitung von Abwasser hergestellt. Im Projekt „Insect-Chitin“ wird Chitin aus gezüchteten Insekten gewonnen. Daraus werden biologisch abbaubare – statt wie bisher synthetische - Flockungsmittel hergestellt. Diese Flockungsmittel binden Schmutzelemente im Wasser und dienen so als Filtermedium in Kläranlagen.

Mehrwegbestecke aus Palmblättern

2021 ist in der EU ein Verbot von Einweg-Plastikbesteck in Kraft getreten. Vor diesem Hintergrund ist ein anderes Projekt besonders interessant, bei dem aus Pflanzenfasern umweltfreundliche Mehrwegbestecke hergestellt werden sollen. Zunächst einmal muss dafür hochwertiges Fasermaterial – insbesondere aus Blattverschnitt der Betelnusspalme – gewonnen werden. Diese Blattfasern werden in der Weiterverarbeitung zu einem zentralen Bestandteil eines neuen stabilen Verbundstoffs für Mehrwegbestecke: ein innovatives Zero-Waste-Produkt.

Aus Apfeltrester wird Lebensmittelfarbe

Lebensmittelfarbe aus Obst statt aus synthetischen Stoffen: Als Quelle für Farbextrakte dient in diesem Projekt Apfeltrester, der bei der Herstellung von Apfelsaft als Restprodukt anfällt. In einem Oxydationsprozess werden verschiedene Gelb- und Brauntöne gewonnen, die als natürliche Lebensmittelfarbstoffe beispielsweise für Cola- und Limonadengetränke verwendet werden. Das Netzwerk Wast2Value beschäftigt sich in seinen Projekten mit Technologien zur Umwandlung von Rest- und Abfallstoffen aus der Land- und Forstwirtschaft.

Einige Regionen in Deutschland sind im Bereich der industriellen Bioökonomie bereits gut aufgestellt – entsprechende Forschungsinfrastrukturen und Wertschöpfungsketten sind dort gut etabliert. Entscheidend für eine deutschlandweite Stärke im Bereich der industriellen Bioökonomie ist eine Vernetzung der Regionen miteinander.

Die sogenannten Beispielregionen der industriellen Bioökonomie verfügen zum Beispiel über Demonstrationsanlagen, die in großen Stückzahlen produzieren können. Damit unterstützen sie Unternehmen dabei, Produkte aus der Konzeptionsphase in die industrielle Produktion zu bringen.

Auch bilden Beispielregionen in der Regel alle Elemente der Wertschöpfungskette ab:

• landwirtschaftliche Produktion
• Vorkonfektion der Rohstoffe
• industrielle Verarbeitung
• Logistik
• Kreislaufwirtschaft
• Koppelnutzung
• Ausbildung

Wenn Deutschland als Beispielnation für die industrielle Bioökonomie wahrgenommen werden soll, ist es wichtig, dass sich die Regionen untereinander vernetzen, erfolgreich miteinander kooperieren und gemeinsam Synergien heben. Auf diese Weise können die Beispielregionen andere Regionen, die in ihrer Entwicklung noch nicht so weit sind, unterstützen und dabei helfen, Antworten auf zahlreiche Fragen zu finden, wie zum Beispiel:

• Wie können erfolgreiche Bioökonomie-, Innovationsöko- und Wirtschaftssysteme aufgebaut, gestärkt und verknüpft werden?
• Welche Basiskompetenzen und Infrastrukturen müssen vorhanden sein?
• Wie können Kristallisationskerne gestärkt und vernetzt werden?
• Welche bestehenden Versorgungsstrukturen der Biomasse können als Rohstoff für bioökonomische Verfahren sowie
• Primärprodukte der Industrie wie Stärke, Zellulose, Zucker, Proteine, Öl oder Lignin genutzt werden?
• Wie wird ein Miteinander von Biotreibstoffen, Lebensmittel- und Futtermittelherstellung beziehungsweise eine Sektorkopplung zwischen Lebensmittelwirtschaft und Non-Food-Industrie erreicht?
• Wie gelingt eine bessere Verwertung von Reststoffen oder sogar eine Entkopplung des Kohlenstoffbedarfs von der Biomasseproduktion der Land- und Forstwirtschaft, indem neue Verfahren zum Beispiel durch Nutzung von Algen oder Bakterien oder durch die stoffliche Nutzung von CO₂ angewendet werden?
• Wie können stabile und anpassungsfähige Versorgungsstrukturen geschaffen, Biodiversität mitgedacht und die Logistik nachhaltig gestaltet werden?
• Welche Strategien müssen zur staatlichen Flankierung vorhanden sein?

Den politischen Rahmen bilden auf nationaler Ebene:

• die Industriestrategie 2030
• die Nationale Bioökonomiestrategie
• die Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie
• die Nationale Kreislaufstrategie
• die Klimaschutzziele 2030 und 2050.

Nutzung biogener Rohstoffe und biobasierter Verfahren in der Industrie sowie die Etablierung einer Kreislaufwirtschaft besitzen eine hohe Relevanz für eine nachhaltige Rohstoff- und Energieversorgung, die globale Ernährungssicherung und den Schutz von Klima und Umwelt. Im Rahmen des Klimaschutzprogramms 2023 ist die Bioökonomie als Industrie-Sektor aufgeführt. In folgenden Strategien ist der Wandel von einer überwiegend auf fossilen Rohstoffen basierenden Industrie hin zu einer ökonomisch und ökologisch nachhaltigen, klimafreundlichen, zirkulären Wirtschaftsform unter Nutzung der Bioökonomie als Ziel der Bundesregierung verankert:

• in der Nationalen Bioökonomiestrategie (2020)
• in der im Oktober 2023 veröffentlichten Industriestrategie 2030
• in der im Dezember 2024 veröffentlichten Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie

International wurden 2024 von den G20 erstmals „High-Level-Principles on Bioeconomy“ verabschiedet und die Bioökonomie in die Abschlusserklärung aufgenommen. Auf EU-Ebene wurde die Bioökonomie in das Arbeitsprogramm der Kommission aufgenommen, das am 12. Februar 2025 veröffentlicht wurde. Ferner wird es 2025 eine neue EU-Bioökonomie-Strategie geben.

Die Anfang 2020 verabschiedete nationale Bioökonomiestrategie zielt darauf ab, Deutschlands Position weiter zu stärken und das Wirtschaftskonzept der Bioökonomie mit seinen großen Chancen für Innovationen weiterzuentwickeln.

Mit den richtigen Rahmenbedingungen und der Förderung von Forschung und Innovationen sollen neue Technologien entwickelt und zukunftsfähige Arbeitsplätze geschaffen werden. In Verbindung mit der Digitalisierung sowie Spitzentechnologien über alle Disziplinen hinweg werden neue Potenziale für eine nachhaltige Wirtschaft erschlossen. Kernziel ist eine nachhaltige, kreislauforientierte und innovationsstarke deutsche Wirtschaft.

Die Bioökonomiestrategie enthält zwei übergeordnete Leitlinien:

• Zum einen geht es darum, neues Wissen aus der Bioökonomie-Forschung schneller in der Praxis anzuwenden. Biobasierte Produktionssysteme können zum Beispiel maßgeschneiderte Inhaltsstoffe für die Industrie liefern. Optimierte Mikroorganismen oder einzelne Bestandteile, wie Enzyme, liefern neue Rohstoffe oder Produkte.
• Die zweite Leitlinie bezieht sich auf die Rohstoffbasis der Wirtschaft. Im Fokus steht Biomasse als nachwachsender Rohstoff. Sie kann aus Pflanzen, Mikroorganismen, Algen oder etwa Pilzen entstehen. Zudem rücken heute verstärkt biobasierte Rest- und Abfallstoffe in den Fokus.