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Umweltbiotechnologie in Baden-Württemberg

Der moderne Umweltschutz ist ohne Biotechnologie nicht denkbar. In den Bereichen der Abwasser-, Boden- und Abluftreinigung sowie der Verwertung von Bioabfällen sind biotechnologische Methoden unentbehrlich und erhöhen vor allem durch Fortschritte in der Molekular- und Systembiologie stetig die Effizienz der Anlagen. Darüber hinaus hilft die Biotechnologie auch, Umweltbelastungen gar nicht erst entstehen zu lassen sowie bei zahlreichen Produktionsprozessen Energie und Ressourcen zu sparen – eine effektive und moderne Form des Umweltschutzes.

Der Biologisch-Elektrische Geruchsabscheider (BEGA) von Junker-Filter GmbH kam beim Umwelttechnikpreis 2009 auf die Shortlist und verfehlte nur knapp eine Platzierung. © Junker-Filter GmbH

Insbesondere im sogenannten nachsorgenden Umweltschutz spielen biotechnologische Methoden eine wichtige Rolle. So erfolgt die Reinigung der kommunalen Abwässer hauptsächlich in biologischen Kläranlagen durch mikrobiellen Abbau der organischen Bestandteile. Auch zur industriellen Abluftreinigung und zur Elimination unangenehmer Gerüche werden biologische Methoden inzwischen standardmäßig eingesetzt. In Biofiltern wachsen spezielle Mikroorganismen auf festen Trägermaterialien und reinigen Abluftströme durch aeroben Abbau der Luftschadstoffe.

Bio- und Grüngutabfälle werden in Biogasanlagen ebenfalls durch spezielle Mikroorganismen anaerob zu Biogas umgesetzt – einem methanhaltigen Gasgemisch, welches im Anschluss energetisch genutzt wird. Biotechnologische Verfahren tragen auch zur Lösung besonders heikler Umweltprobleme bei. Beispielsweise setzen Wissenschaftler aus Tübingen mineralbildende Bakterien ein, um das hochgiftige Schwermetall Arsen im Wasser abzubauen und verseuchte Trinkwasservorkommen zu reinigen. Ebenfalls aus Baden-Württemberg stammt eine In-situ-Technik zur Sanierung kontaminierter Böden. Dabei werden natürlicherweise im Boden vorkommende Mikroorganismen in mehreren Schritten so aktiviert, dass sie nach und nach ganze Cocktails giftiger Substanzen abbauen.

Biosensoren – hochempfindliche Spürnasen für die Umwelt

Antikörper können spezifisch Fremdstoffe binden. Das können Wissenschaftler messen. Das Molekül eignet sich deshalb als Biosensor. © Tim Vickers

Nicht nur bei der Sanierung, sondern auch bei der Feststellung von Umweltschäden spielt die Biotechnologie eine wichtige Rolle. Durch das erfolgreiche Zusammenwirken von Biotechnologie und Mikrosystemtechnik hat sich die Biosensorik in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt. Biosensoren bestehen aus einem biologischen Erkennungselement – meist einem biochemischen Rezeptor – und einem Transducer, welcher die Erkennungsreaktion des Rezeptors in ein elektronisch verwertbares Signal umsetzt. Die Stärken von Biosensoren liegen in der ausgesprochen hohen Sensitivität und der hohen Selektivität. Sie können helfen, die sprichwörtliche Nadel im Heuhaufen zu finden. So lassen sich mittels Biosensorik beispielsweise der Bakteriengehalt in Badegewässern bestimmen oder selbst geringste Mengen Arsen detektieren.

Bioprävention – vorausschauender Umweltschutz

Am besten ist es jedoch, wenn Umweltschäden gar nicht erst entstehen. Hier setzt das Konzept des präventiven und produktionsintegrierten Umweltschutzes (PIUS) an. Es gilt, industrielle Produktionsprozesse so zu verändern, dass Schadstoffemissionen und der Verbrauch von Rohstoffen und Energie schon während des Prozesses minimiert werden. Gerade durch Einbeziehung biotechnologischer Teilschritte lassen sich dabei enorme Erfolge erzielen. So können oftmals fossile durch nachwachsende Rohstoffe ersetzt und Schadstoffemissionen in Abwässer und Abluft deutlich vermindert oder sogar völlig vermieden werden.

Baden-Württemberg – idealer Standort für Innovationen in der Umwelttechnik

Für die Umwelttechnologie ist Baden-Württemberg einer der wichtigsten deutschen Standorte. Neben Hunderten kleinen, höchst innovativen Unternehmen sind zahlreiche internationale Konzerne im Bereich der Umwelttechnik aktiv. Dies wird ergänzt durch ca. 150 innovationsstarke Biotech-Unternehmen und eine gute Forschungsinfrastruktur in den Bereichen Biotechnologie und Umweltbiotechnologie.

Dies sind ideale Bedingungen, um Umwelttechnik-Innovationen hervorzubringen und vom weltweit wachsenden Markt der Umwelttechnologie zu profitieren.

 

Als einziges Bundesland in Deutschland verfügt Baden-Württemberg über fünf Bioregionen © BIOPRO

Glossar

  • Bakterien sind mikroskopisch kleine, einzellige Lebewesen, die zu den Prokaryoten gehören.
  • Biosensoren sind biologische Detektionssysteme zum Aufspüren kleinster Substanzmengen.
  • Biotechnologie ist die Lehre aller Verfahren, die lebende Zellen oder Enzyme zur Stoffumwandlung und Stoffproduktion nutzen.
  • Rezeptoren sind Moleküle, die u. a. auf Zelloberflächen anzutreffen sind und die in der Lage sind, ein genau definiertes Molekül – ihren Liganden – zu binden. Das Zusammentreffen von Ligand und Rezeptor kann eine Abfolge von Reaktionen innerhalb der Zelle auslösen.
  • Biochemie ist die Lehre von den chemischen Vorgängen in Lebewesen und liegt damit im Grenzbereich zwischen Chemie, Biologie und Physiologie.
  • kb ist die Abkürzung für Kilobase. Diese Einheit für die Länge von DNA- oder RNA-Molekülen entspricht 1.000 Basen bzw. Basenpaaren der Nukleinsäure.
  • Molekular bedeutet: auf Ebene der Moleküle.
  • Im pharmakologischen Zusammenhang bezeichnet die Elimination einer Substanz die Vorgänge, die zu einer Abnahme der Substanz in einem Organismus führen.
  • Fossile sind aus der erdgeschichtlichen Vergangenheit stammende Überreste von Tieren oder Pflanzen.
  • Biogas ist ein brennbares Gasgemisch, das bei der Zersetzung von Biomasse (Fäkalien, Bioabfall, Stroh u. a.) entsteht. Dabei wird das komplexe organische Material mit Hilfe verschiedener Mikroorganismen unter Luftabschluss hauptsächlich in Kohlendioxid und Methangas umgewandelt.
  • Die Mikrosystemtechnik basiert auf technischen (Sub-)Systemen, deren funktionsbestimmende Strukturen Maße im Mikrometerbereich aufweisen (ein Mikrometer entspricht einem Tausendstel Millimeter).
  • Aerob bedeutet "mit Sauerstoff".
  • Anaerob bedeutet "lebt ohne Sauerstoff".
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