Das Chinaschilf Miscanthus gigan­teus hier in NRW könnte eine mögliche biobasierte Rohstoffquelle der Zukunft sein. Foto: Wikimedia/Hamsterdancer

Geht es auch ohne Öl?

Plastics in the Future

Die biobasierte Wirtschaft ist ein Zukunftsmodell. Die Frage ist nur, wie man sie möglichst nutzenstiftend in die Praxis umsetzen kann.

Das Bundesforschungsministerium (BMBF) hat vor Kurzem mitgeteilt, dass man dort die großen Potenziale von Bioraffinerien stärker nutzbar machen wolle. Das Ministerium hat daher eine Förder­initiative „Technologie-Initiative Bioraffinerien“ ins Leben gerufen und und stellt hierfür bis zu 15 Mio. EUR bereit. Bioraffinerien verwandeln Biomasse in Zwischenprodukte und chemische Grundstoffe, die wiederum biobasierte Rohstoffe für weitere Pro­dukte sind. Anders als bei herkömmlichen Raffinerien basieren die Prozesse auf biogenen Rohstoffen, also solchen biologischen oder organischen Urprungs.

Kein Zielkonflikt
Bundesforschungsministerin Johanna Wanka und das BMBF wollen eine Brücke zwischen Technologie, Ökologie und effizienter Wirtschaft schlagen. Foto: BMBF
Bundesforschungsministerin Johanna Wanka und das BMBF wollen eine Brücke zwischen Technologie, Ökologie und effizienter Wirtschaft schlagen. Foto: BMBF

Ziel der Initiative ist, innovative prozesstechnologische Lösungen und Methoden für Bioraffinerien zu entwickeln und miteinander zu kombinieren, heißt es vom BMBF. Für die Bundesregierung gelte dabei der Grundsatz, dass die Nahrungsmittelproduktion stets Vorrang habe. Nur wenn die Biomasse nicht der Ernährung diene, solle sie zu Rohstoffen, Produkten oder Energie weiterverarbeitet werden. Bundesforschungsministerin Johanna Wanka sagte: „Biobasierte Produkte schonen Natur, Umwelt und Klima und schaffen Unabhängigkeit von fossilen Rohstofflieferanten. Bioraffinerien sind Innovationstreiber einer zukünftigen biobasierten Wirtschaft und versprechen auch hohe Chancen für Wachstum und Beschäftigung.“

Einsatz von Bioraffinierien

Die Besonderheit von Bioraffinerien liegt in der sogenannten Konversion. Dabei werden komplexe und große Moleküle in kleinere Bestandteile zerlegt. Diese lassen sich dann als Basischemikalien vielfältig nutzen. Beispiele für die eingesetzten biobasierten Rohstoffe sind etwa Lignin und Cellulose. Dabei handelt es sich um Bestandteile von Holz, die auch in Abfällen der Papierindustrie enthalten sind. In Bioraffinerien werden sie in ihre Bausteine wie Zucker und Phenole zerlegt und für den Einsatz als Grundstoffe in weiterverarbeitenden Industrien veredelt. Mit der Entwicklung geeigneter wissenschaftlicher und technologischer Grundlagen sollen mit den „Bioraffinerien der Zukunft“ vor allem auch wirtschaftlich konkurrenzfähige Produkte auf den Markt kommen.

Konzept Bioökonomie

Die „Technologie-Initiative Bioraffinerien“ ist eingebettet in die „Nationale Forschungsstrategie Bioökonomie 2030“ der Bundesregierung. Bereits im September 2009 hatte das Bundeskabinett den „Aktionsplan der Bundesregierung zur stofflichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe“ verabschiedet. Im Anschluss erarbeiteten Vertreter von Wirtschaft, Forschung und Bundesministerien eine „Roadmap Bioraffinerien“. Mit ihr legte die Bundesregierung 2012 die Grundlagen für die Entwicklung und den Einsatz von Bioraffineriekonzepten. Auch der deutsche Bioökonomierat, ein unabhängiges Beratungsgremium der Bundesregierung, verwies 2016 in seinen Empfehlungen zur Weiterentwicklung der „Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie“ auf das große Potenzial von Bioraffinerien.

Die Bioökonomie ist eine an natürlichen Stoffkreisläufen orientierte Wirtschaftsform. Sie bietet die Chance, die weiter wachsende Weltbevölkerung ausreichend mit Nahrungsmitteln, hochwertigen Produkten oder Energie zu versorgen. Nachwachsende Rohstoffe sind die Basis der Bioökonomie. Im Laufe der Evolution gelang es Lebewesen, unter den widrigsten Umständen zu wachsen. Nahezu überall auf dem blauen Planeten gedeiht Leben – auch unter größter Hitze, Kälte oder Trockenheit. Am erfolgreichsten erweisen sich die Organismen, die Ressourcen optimal verwerten. Die Bioökonomie nutzt das Wissen über die vielfältigen Überlebensstrategien der Natur und verknüpft dieses mit dem Erfindungsreichtum des Menschen. Technische und kulturelle Errungenschaften wachsen zusammen mit dem Werkzeugkasten der Natur.

Erdöl ersetzen, Pflanzen besser nutzen

Ein zentraler Aspekt der Bioökonomie ist die Eliminierung fossiler Rohstoffe in den industriellen Wertschöpfungsketten. Erdöl soll beispielsweise bei der Herstellung von Kunststoffen durch pflanzliche Rohstoffe ersetzt werden. Pflanzen wachsen stetig nach und entziehen bei ihrem Wachstum der Atmosphäre genau so viel CO₂, wie bei einer eventuellen Verbrennung wieder freigesetzt wird – sie sind also klimaneutral. Die biobasierte Wirtschaft will auch den Folgen des bereits eingesetzten Klimawandels entgegentreten. Optimierte Pflanzen sollen trotz Dürren oder Überflutungen die weiter wachsende Menschheit ausreichend mit gesunden Nahrungsmitteln versorgen.

Die Energie- und Rohstoffbasis der modernen Industrie ist heute Erdöl. Die Förderung ist jedoch immer gefährlicher und aufwendiger geworden. Foto: Wikimedia_Richard Child
Die Energie- und Rohstoffbasis der modernen Industrie ist heute Erdöl. Die Förderung ist jedoch immer gefährlicher und aufwendiger geworden. Foto: Wikimedia_Richard Child
Basis für Rohstoffe

Die Natur liefert zudem eine Fülle nachwachsender Rohstoffe – die auch die Industrie heute nutzen kann. Erdöl als Basis vieler chemischer Produkte geht irgendwann zur Neige, dagegen wachsen Pflanzen jedes Jahr von Neuem. Nachwachsende Rohstoffe bieten eine beachtenswerte Alternative. Wertvolle Dienste leisten auch Bakterien oder Pilze. Sie liefern nicht nur Rohstoffe oder medizinische Wirkstoffe, sondern dienen auch als Helfer bei der Herstellung vieler Produkte. Von ihnen gewonnene Stoffe wie zum Beispiel Enzyme können Reaktionen auf umweltfreundliche Art in Gang bringen. Konkrete Beispiele gibt es bereits.

So experimentiert man etwa mit Chinaschilf. Das Projekt „Growing Advanced industrial Crops on Marginal Lands for Biorefineries (GRACE)“ wird bis 2022 von der Europäischen Union sowie Partnern aus der Industrie mit insgesamt 15 Mio. EUR gefördert und von der Universität Hohenheim in Stuttgart geleitet. Im Fokus steht dabei auch der Anbau neu gezüchteter, robusterer Sorten wie das aus China stammende Schilfgras Miscanthus. Der Vorteil: Einmal auf einem Feld ausgebracht, wächst die Pflanze jahrzehntelang und bietet dabei einen hohen Flächenertrag. Die bis zu 3 m hohe, genügsame und vergleichsweise robuste Pflanze kann daher sowohl als Biomasse zur Energiegewinnung dienen als auch den Ausgangsstoff für neue biobasierte Produkte wie Biokunststoffe liefern.

Philipp Lubos

Aufmacherbild: Foto: Wikimedia/Hamsterdancer