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Industrielle Biotechnologie in Baden-Württemberg

Die Biotechnologie kann zahlreiche herkömmliche Verfahren oder Teilschritte in der Industrie ersetzen, womit Prozesse beschleunigt, Ressourcen eingespart und Umwelt und Klima geschont werden können. Damit ist sie auch ein wichtiger Impulsgeber auf dem Weg zur Bioökonomie, einer Wirtschaftsform, die auf der nachhaltigen Nutzung von biologischen Ressourcen oder Kohlendioxid basiert. Die BIOPRO Baden-Württemberg unterstützt im Rahmen ihrer Aktivitäten zum Thema Biotechnologie und Bioökonomie die Entwicklung der industriellen Biotechnologie im Land.

Bei der industriellen Herstellung von Chemikalien, Kunststoffen, Arznei-, Nahrungs- und Waschmitteln oder bei der Veredelung von Textilien und Leder können biotechnologische Methoden eine wichtige Rolle spielen. In diesem Zusammenhang spricht man von industrieller Biotechnologie.

Mit solchen Laborbioreaktoren führen Wissenschaftler erste Tests durch, um daraus biotechnologische Verfahren im Industriemaßstab zu entwickeln. © BIOPRO/Bächtle

Vitamin B2 etwa wird seit gut zwölf Jahren nicht mehr chemisch, sondern biotechnologisch mit Hilfe bestimmter Hefen oder Bakterien hergestellt. Da hierbei im Gegensatz zum chemischen Prozess bei moderaten Temperaturen und in wässrigem Medium gearbeitet wird, ist der Energiebedarf geringer und es fallen weniger problematische Nebenprodukte an. Durch die enzymatischen und fermentativen Methoden der Biotechnologie können also herkömmliche Verfahren in der Industrie zum Teil oder ganz ersetzt werden, womit Prozesse beschleunigt, Ressourcen eingespart, fossile Rohstoffe ersetzt, Umwelt und Klima geschont und bisher ungenutzte Rest- und Abfallstoffe verwertet werden können. Die DSM Nutritional Products GmbH in Grenzach arbeitet etwa daran, die bei der Vitamin-B2-Herstellung anfallenden Abfälle zu verwerten und einen geschlossenen Produktionskreislauf zu erzeugen: Dabei soll die zum Großteil aus Wasser bestehende Biomasse aus dem Produktionsprozess getrocknet und zu Dünger-Granulat verarbeitet werden, während das gewonnene Wasser in den Vitamin-Prozesskreislauf zurückgeführt wird.

Die Bundesregierung verfolgt mit der Vision einer Bioökonomie einen Strukturwandel von einer erdöl- zu einer biobasierten Wirtschaft, „deren vielfältiges Angebot die Welt ausreichend und gesund ernährt sowie mit hochwertigen Produkten aus nachwachsenden Rohstoffen versorgt." Die industrielle Biotechnologie spielt eine Schlüsselrolle auf diesem Weg. Ein häufiges Problem bei der Nutzung nachwachsender Rohstoffe in industriellen Dimensionen ist allerdings der große finanzielle und technologische Aufwand: Viele Unternehmen haben im Labor attraktive Produkte entwickelt, scheitern aber daran, sie in die technische Anwendung zu bringen. Solche Schritte sollen Einrichtungen wie das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP erleichtern, die über eine Infrastruktur verfügen, mit der neue Verfahren bis in produktrelevante Dimensionen entwickelt werden können. Das CBP wurde im Oktober 2012 in Leuna eröffnet und wird von Wissenschaftlern der Fraunhofer-Institute für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart und für Chemische Technologie ICT in Pfinztal betrieben.

Die Bedeutung der weißen Biotechnologie nimmt zu. Dies spiegelt sich auch in den Fördermitteln wider, die der Bund im Rahmen verschiedener Programme in die industrielle Biotechnologie investierte. Die Förderung stieg in den vergangenen fünf Jahren stetig an: Von 31 Millionen Euro 2007 auf rund 67 Millionen Euro im Jahr 2011.

Baden-Württemberg ist gut aufgestellt

Als Tabelle einfügen!                                       BW1     D1

Anzahl dedizierte Unternehmen der weißen Biotechnologie   7         58

Umsatz dedizierte Unternehmen                                                   177,5 Mio. Euro

F&E-Ausgaben                                                                            46 Mio. Euro

Anzahl Mitarbeiter dedizierte Unternehmen                        100        1.156

Anzahl Unternehmen, in denen industrielle Biotechnologie nur ein Teil der Geschäftstätigkeit darstellt          4          26

Anzahl Mitarbeiter im biotechnologischen Bereich der Unternehmen, in denen industrielle Biotechnologie nur einen Teil der Geschäftstätigkeit darstellt                                        250         3.700

Universitäten, Hochschulen für angewandte Wissenschaften und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen in Baden-Württemberg. 7 Universitäten, 2 Hochschulen für angewandte Wissenschaften und 3 außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sind in der industriellen Biotechnologie aktiv. © BIOPRO

Auf dem Gebiet der industriellen Biotechnologie arbeiten unterschiedliche Disziplinen zusammen, wie Chemie, Molekularbiologie, Genomforschung, Mikrobiologie, Informatik, Lebensmitteltechnologie oder (Bio)Verfahrens- und Prozesstechnik. Dementsprechend vielfältig sind auch die Forschungsbereiche, die sich mit der industriellen Biotechnologie beschäftigen. In Baden-Württemberg wird daran an sieben Universitäten, zwei Fachhochschulen und drei außeruniversitären Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet geforscht.1

Baden-Württemberg verfügt in der industriellen Biotechnologie über eine gute Basis in Industrie und Forschung. Diese gilt es zu stärken und weiter auszubauen. Die BIOPRO Baden-Württemberg unterstützt mit ihren Aktivitäten im Bereich Wirtschaftsförderung, Standortentwicklung, Öffentlichkeitsarbeit und Gründersupport die weitere Entwicklung der industriellen Biotechnologie im Land.

Der Einsatz der Biotechnologie in der industriellen Produktion von pharmazeutischen Wirkstoffen und biobasierten Kunststoffen zählt zwar zur industriellen Biotechnologie, wird aber bei der BIOPRO Baden-Württemberg in den Kategorien Biotechnologie & Pharma und Biobasierte Kunststoffe gesondert behandelt.

 

Quelle:
1 persönl. Mitteilung von biotechnologie.de, 13. November 2012

Glossar

  • Bakterien sind mikroskopisch kleine, einzellige Lebewesen, die zu den Prokaryoten gehören.
  • Biotechnologie ist die Lehre aller Verfahren, die lebende Zellen oder Enzyme zur Stoffumwandlung und Stoffproduktion nutzen.
  • Enzyme sind Katalysatoren in der lebenden Zelle. Sie ermöglichen den Ablauf der chemischen Reaktionen des Stoffwechsels bei Körpertemperatur.
  • Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation, der für die Ausprägung eines Merkmals verantwortlich ist. Es handelt sich hierbei um einen Abschnitt auf der DNA, der die genetische Information zur Synthese eines Proteins oder einer funktionellen RNA (z. B. tRNA) enthält.
  • Das Genom ist die gesamte Erbsubstanz eines Organismus. Jede Zelle eines Organismus verfügt in Ihrem Zellkern über die komplette Erbinformation.
  • Fermentiation ist die Bezeichnung für die Umsetzung von biologischen Materialien mit Hilfe von Mikroorganismen oder durch Zusatz von Enzymen (Fermenten). Im eigentlichen Sinn handelt es bei der Fermentation um die anaerobe Oxidation von Zuckern zum Zwecke der Energiegewinnung des metabolisierenden Organismus.
  • Die Molekularbiologie beschäftigt sich mit der Struktur, Biosynthese und Funktion von DNA und RNA und und deren Interaktion miteinander und mit Proteinen. Mit Hilfe von molekularbiologischen Daten ist es zum Beispiel möglich, die Ursache von Krankheiten besser zu verstehen und die Wirkungsweise von Medikamenten zu optimieren.
  • Die Computertomographie (CT) ist ein bildgebendes Verfahren zur Darstellung von Strukturen im Körperinneren. Dabei werden Röntgenaufnahmen aus verschiedenen Richtungen gemacht und anschließend rechnerbasiert ausgewertet, um ein dreidimensionales Bild zu erhalten.
  • Molekular bedeutet: auf Ebene der Moleküle.
  • Fossile sind aus der erdgeschichtlichen Vergangenheit stammende Überreste von Tieren oder Pflanzen.
  • Als Biomasse wird die gesamte Masse an organischem Material in einem definierten Ökosystem bezeichnet, das biochemisch – durch Wachstum und Stoffwechsel von Tieren, Pflanzen oder Mikroorganismen – synthetisiert wurde. Damit umfasst sie die Masse aller Lebewesen, der abgestorbenen Organismen und die organischen Stoffwechselprodukte.
  • Vitamine sind lebenswichtige organische Verbindungen, die mit der Nahrung aufgenommen werden müssen, da sie der Körper nicht selbst synthetisieren kann. Sie sind für die Regulation des Stoffwechsels verantwortlich, indem sie die Verwertung von Kohlenhydrate, Proteine und Mineralstoffe ermöglichen. Man unterscheidet zwischen fettlöslichen und wasserlöslichen Vitaminen. Vitamin C ist zum Beispiel für die Stärkung des Immunsystems zuständig. Ausnahme: Vitamin D kann vom Körper produziert werden, solange genug Sonnenlicht vorhanden ist.
Seiten-Adresse: https://www.biooekonomie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/industrielle-biotechnologie/