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Man muss den Elfenbeinturm verlassen, sonst stottert der Innovationsmotor

Die industrielle Biotechnologie tritt allmählich aus der akademischen Nische. Zwar ist der Begriff etwas blutleer und teilweise missverständlich, doch inzwischen setzt sich die Wirtschaft mit dem Rohstoffwandel auch in der Öffentlichkeit auseinander. Auf den deutschen Biotechnologietagen in Berlin zeigten die vom Bundesforschungsministerium geförderten Cluster, dass es viele Wege hin zu einer Wirtschaft nach dem Erdöl gibt. Walter Pytlik von der BioRegion Ulm sprach mit Dr. Ralf Kindervater. Der in Biotechnologie und Biochemie spezialisierte Chemiker ist Geschäftsführer der BIOPRO Baden-Württemberg und in Personalunion Manager des Clusters Biopolymere/Biowerkstoffe.

Braucht die Welt überhaupt Biopolymere und Biowerkstoffe?

Cluster-Manager Dr. Ralf Kindervater setzt im Wertschöpfungsprozess weit hinten an. © Bächtle

Mehr denn je, wenn man berücksichtigt, wie sehr Kunststoffe unser Leben prägen und wir annehmen müssen, dass Erdöl nicht mehr lange zur Verfügung steht.

Wir brauchen nicht nur nachhaltige Bioenergie, sondern auch nachhaltige Materialien aus Biorohstoffen.

Die gute Nachricht ist, dass die Natur nicht nur bioabbaubare Kunststoffe liefert, wie vor zehn Jahren angenommen, sondern dass es auch technische und Hochleistungskunststoffe aus biogenen Elementen und Molekülen gibt. Und: diese neuen Biokunststoffe lassen sich ohne allzu große Änderungen in die Materialkreisläufe einspeisen.

Wo setzt Ihr Cluster an, an den Rohstoffen, an den Bedürfnissen der Wirtschaft oder haben Sie Consulter den Bedarf eruieren lassen?

Wir beschränken uns nicht auf Nachhaltigkeit oder den 'Heilsbringer' der Wertschöpfungskette Biotechnologie. Unser Ansatz ist multidisziplinär. Wir arbeiten an allen 'Baustellen': Wir kümmern uns um die Rohstoffe, die biotechnologischen Prozesse, um die Polymerchemie. Wir befassen uns mit den Verarbeitungseigenschaften der Werkstoffe, mit Compounding und Blending. Und wir müssen in den jeweiligen Anwendungsfeldern mit Schlüsselpartnern reden, uns darum kümmern, dass diese Werkstoffe den richtigen Freiprüfungsprozess in Branchen wie Bau, Verpackung und Automotive durchlaufen.

Wie setzen Sie das um?

Sie müssen eine neue Form des Generalistentums entwickeln. Sie müssen ihr Fachgebiet verlassen, um mit Leuten am Ende der Wertschöpfungskette reden zu können. Das sind Autobauer, die zum Beispiel Kunststoffe verarbeiten wollen, die möglicherweise nur wissen wollen, ob dieser Werkstoff lackierbar ist. Sie bewegen sich dann im Kunststoffbereich, nicht mehr im Biotechbereich.

Was waren Ihre ersten Schritte?

Prototyp für Nylon-5,10-Anwendungen: Ein Wanddübel, der leichter und zugleich fester ist als herkömmliche Dübel. © BIOPRO/Bächtle

Es fing an mit polymilch- und polybuttersäureartigen Kunststoffen, die seit einigen Jahren schon als bioabbaubare Kunststoffe bekannt sind. Dann fanden wir bei BASF biobasierte Polyamide, in Tübingen Anthocyane und dann Lignine. Das Spektrum an solchen Werkstoffen ist riesengroß. Aus über 30 Projektskizzen schälten sich drei BMBF-Projekte heraus. Diese Projekte zu Bernsteinsäure, Polyamide und Lignin sind auf den Weg gebracht worden. Jetzt kümmern wir uns um weitere Projekte, die auch über die BMBF-Förderung hinausreichen.

Was passiert mit den geförderten Projekten?

Unsere nächste große Aufgabe wird sein, für diese neuen Werkstoffe ein Markteröffnungsszenario zu schaffen. Einen Wettbewerb zu eröffnen, bevor der Markt überhaupt da ist, funktioniert nicht.

Gibt es denn Märkte für diese Produkte?

Die Frage ist vielmehr, wann springen Märkte an, und wer kann wann was wo liefern. Wir sehen unsere Aufgabe darin, der Welt zu zeigen, was geht. Im Bereich der Bioenergie hat dieser kleine Bewusstseinswandel schon eingesetzt. So weit sind wir bei den Biomaterialien noch lange nicht. Da gibt es zahlreiche Biowerkstoffe und niemand weiß dies.

Mit welchen Problemen haben Sie in Ihrem Cluster zu tun?

Wir stellen fest, dass die chemische Industrie nicht so schnell auf die biobasierten Werkstoffe springt, wie es Firmen wie Fischer, Daimler oder Bosch gerne hätten. Diese Unternehmen benötigen diese Werkstoffe schneller und würden sie einsetzen, auch wenn sie zwei oder drei Mal teurer als die petrochemischen Werkstoffe wären. Das Problem aber ist: Diese großen Anlagen gibt es nirgendwo. Da gibt es den für Innovationsprozesse typischen Prozess derjenigen, die ihre Besitzstände wahren wollen. Das kann man beispielsweise vergleichen damit, als die E-Lok mit der Dampflok im Wettbewerb stand und viele der E-Lok das schnelle Aus vorhersagten.

Momentan ist also nichts wichtiger als die Hochskalierung?

Ja. Jetzt müssen großtechnische Anlagen hochgezogen werden. Pilotanlagen haben gezeigt, dass der Prozess funktioniert. Jetzt müssen 50- bis 100-Kubikmeter-Reaktoren gebaut werden. Große Mengen, robuste Stämme, kostengünstige Aufarbeitung der Ausgangsstoffe.

Was kann der Cluster dazu beitragen?

Er kann die Leute zusammenführen und noch mehr Akteure zusammenbringen, um diese Probleme zu lösen.

Also wird BASF diese Monomere großtechnisch produzieren?

Diese Anlage wird wohl nicht in Ludwigshafen stehen. Der Ansatz des Clusters ist es, dass die Anlage in Baden-Württemberg oder in Deutschland gebaut wird.

Findet die industrielle Biotechnologie immer in riesigen Fabriken statt?

Das ist die große Frage, die mich umtreibt. Die moderne wie die historische Biotechnologie kann groß wie klein. Hier treibt meines Erachtens die Diskussion um die Bioraffinerie in eine falsche Richtung.

Inwiefern? Ist dieses Konzept zu analog?

Ja, das ist zu analog gedacht. Denn Bioliq hat sehr schön gezeigt – das ist ja das klassische Bioraffinerie-Denken – ich nehme den nachwachsenden Rohstoff Stroh, entziehe diesem durch Schnellpyrolyse Wasser und Luft, so dass ich ein erdölähnliches Zwischenprodukt zur Raffinerie transportieren kann, wo es über das Fischer-Tropsch-Verfahren zu Snythesegas transformiert wird. Das ist für mich nur ein Übergang. Der energetische Teil muss über die Raffinerie laufen.

Ein biotechnologischer Prozess lässt sich aber auch an Prozesse der verarbeitenden Industrie andocken, wie an ein Sägewerk, eine Papier- oder Zuckerfabrik. Vernetzte Stoffströme wie in einer Bioraffinerie sind da nicht nötig. Ich versuche aus einem 'Abfallmolekül' ein neues Produkt zu gewinnen, schaffe einen zusätzlichen Prozess oder gewinne aus der Biomasse, die nach der stofflichen Verwertung übrig bleibt, noch Energie.

Es wird nicht die Antwort A und B geben; es wird nicht nur losgelöste Einzelprozesse oder nur Bioraffinerien geben.

Bioraffinerien sind also …

… ein Zwischenschritt. Die Gefahr sehe ich darin, dass ich etwas falsch mache, wenn ich etwas falsch benenne und falsch propagiere. Dass man gewisse chemische Prozesse großtechnisch und großchemisch fahren muss, ist unbestritten. Aber es muss auch den anderen Weg geben. Wenn die Transportwege teurer werden, wird sich vieles regionaler abspielen als wir es heute für möglich halten. Nur wegen der biobasierten Rohstoffe wird man keine neuen Großraffinerien bauen. Das ist eine Dampflok mit Elektroanschluss.

Neuartiger scheint der Ansatz zu sein, in neue Branchen wie die Automobilindustrie mit den Werkstoffen zu gehen.

Prototyp aus dem Cluster Biopolymere/Biowerkstoffe: Motorlüfter mit Zarge, gefertigt aus biobasiertem Polyamid Nylon-5,10. © BIOPRO/Bächtle

Ich muss etwas vorausschicken, dann wird klar, warum ich diesen Ansatz für sinnvoll erachte. Hierzulande wird immer wieder dasselbe Drama gegeben: Man vergleicht Technologiefelder miteinander und hält diese Technologie – auch der Biotechnologie ist das passiert - für ein Pseudo-Industriefeld, was sie nicht ist. Auf den Punkt gebracht: Ist die Biotechnologie Selbstzweck oder ist sie ein Innovationsmotor für Industriebranchen? Bei uns in Baden-Württemberg wird in den klassischen Industriebranchen sehr viel Geld verdient, in die Biotechnologie wird sehr viel Geld investiert. Die klassischen Industriebranchen verstehen nicht, warum so viel in die Lebenswissenschaften investiert wird, die Lebenswissenschaften hingegen wissen nicht so recht – sehr überspitzt gesagt – was sie mit ihren Innovationen anfangen sollen, Pharma und Medizintechnik einmal ausgenommen. In den anderen Branchen ist das nicht klar.

Was tun Sie, damit die Biotechnologie nicht im Elfenbeinturm landet?

Wir haben – ich verwende hier das Bild eines Boxrings – die Biotech-Ecke verlassen, ohne sie aufzugeben. Stattdessen haben wir uns innovationsbezogen in die Ecke der klassischen Industriesektoren begeben auf der Suche nach Problemstellungen und Produktszenarien, die wir mit biotechnologischer Kompetenz ganz oder teilweise lösen können. Das ist die neue Denke: nicht mehr als Fachidiot, sondern als Generalist, als Innovationspartner in Unternehmen der klassischen Industriebereiche gehen, sei es Automotive, Verpackung, Bau oder Textil, und dort horchen, wo die Nachhaltigkeitsprobleme mit petrochemischen Kunststoffen liegen. Diese Probleme sammle ich und begebe mich in die alte Biotech-Boxer-Ecke zurück, halte Ausschau nach möglichen Lösungen und verbinde das miteinander.

Welche Lösungen drängen sich auf für das 'grüne Auto', wie Sie es heute bei Ihrem Cluster-Vortrag bei den Deutschen Biotechnologietagen angerissen haben.

Die ganze Automobilindustrie wird in Kürze danach trachten, komplett nachhaltige Autos zu bauen, was das Material wie auch den Treibstoff betrifft. Wir wollen hier in Baden-Württemberg wie in Deutschland alle darauf einschwören, dass es solche Werkstoffe gibt, wiewohl noch nicht zu den erwünschten Preisen, aber das ändert ja die Nachfrage. Hier setzen wir an: Wir versuchen mit Wissens- und Informationsvermittlung die Bedarfs- und Nachfragesituation zu koppeln.

Und dies mündet in Projekte?

Ja, da gibt es beispielsweise die Projekte Polyamid 5,10 und Bernsteinsäure. Dazu muss man wissen, was ich auch gelernt habe, dass ein Werkstoffwechsel in der Automobilindustrie nicht so einfach vonstatten geht. Da gibt es einen großen Kriterienkatalog, die sogenannte Freiprüfung, der Punkt für Punkt erfolgreich abgearbeitet werden muss. Das betrifft vor allem die Materialforschung. Dem müssen wir uns stellen.

Ihre Aufgabe beschränkt sich nicht auf die Moderation…

Wir gehen als aktive Geschäftsentwickler und Wirtschaftsförderer in diese unterschiedlichen Bereiche hinein, informieren uns über den Stand der Projekte. Wir sind mittendrin, sind selber die Innovationsmotoren und lassen nicht nur Wissenschaftler und Unternehmer miteinander reden. Wir müssen diese Prozesse beschleunigen. Was früher zehn Jahre brauchte, muss heute in zwei, drei Jahren passieren, sonst überholen uns die anderen Länder.

Ihr Cluster ist demnach kein klassisches Förderprojekt?

Wir haben erste Projekte, die einen solchen Grad an Reife erreicht haben, dass wir an Ausgründungen denken. Damit entgehen wir einem Problem: Wenn ein Partner wie beispielsweise die BASF in ein Verbundprojekt investiert hat, um Wertschöpfung zu erzielen, wird sie als Hersteller diesen Werkstoff nicht nur auf die Verbundpartner wie Fischer, Daimler und Bosch beschränken. Um eine gewisse Exklusivität für einen bestimmten Zeitraum zu gewährleisten, bietet sich die Ausgründung einer Projektgesellschaft an, in der die Probleme der Weiterentwicklung, Vermarktung, Rechte, Produkte und Gewinn gelöst werden. Daran arbeiten wir momentan.

Was kann dieser Cluster nach fünf Jahren erreichen, was sollte er erreichen, und was wird er realistischerweise nicht erreichen?

Wir wollen zeigen, dass man für ein Anwendungsfeld ein oder auch einige Produkte aus dem Schüttelkolben des Biotechnologen bis in die industrielle Anwendung bringen kann. Für mich ist wichtig zu zeigen, wie man mit Clustern Innovation beschleunigen kann. Es gibt viele, die das theoretisch abhandeln, ich will es praktisch richtig begleiten. Ich will den Politikern in Land und Bund zeigen, dass es für eine von ihnen ausgerufene Hightech-Strategie Mechanismen gibt. Man kann Innovation und Technologietransfer so beschleunigen, dass es auch richtig in der Industrie ankommt und man innerhalb weniger Jahre konjunkturelles Wachstum sieht. Das muss nicht durch irgendwelche Risikokapitalszenarien anfinanziert werden, sondern durch reale Kooperation von Wissenschaft und Industrie am Standort in einer regionalen Struktur umgesetzt werden.

Sie sind zuversichtlich, dass Sie diesen industriellen Maßstab erreichen?

Beim Projekt der Bernsteinsäure wird das nach Stand der Dinge funktionieren. Bei Polyamid müssen wir noch etwas kämpfen, damit wir diese Lücke zwischen Pilotfertigung und dem großindustriellen Maßstab überbrücken. Aber die gute Nachricht ist: Alle Beteiligten sind offen. BASF ist offen und wird es nicht in der Schublade verschwinden lassen. Klar ist, wir müssen die Projekte beschleunigen, damit der Bedarf zur richtigen Zeit da ist. Wir müssen Bedarf wecken, Machbarkeit zeigen, reagieren. Nur zu sagen, Biotechnologie ist gut, reicht nicht.

Sie setzen die zur Hälfte oder Dreivierteln fertigen Innovationen, die in den Schubladen schlummern, gewissermaßen voraus, Sie suchen sich mögliche Anwender. Anders als andere Verbünde setzen Sie in der Wertschöpfungskette vergleichsweise weit hinten an.

Das ist der Punkt. Wenn ich bei BASF ein Bio-Nylon finde, dann frage ich mich als Bürger, nicht als Chemiker: Wo gibt es überall Nylon? Im Dübel beispielsweise. Also fahre ich ins Waldachtal zu Fischer und frage den Verarbeiter von petrochemischem Nylon, ob er nicht Bio-Nylon verwenden will. Dass dieses Unternehmen gerade solche Alternativen ins Auge fasste, ist glückliche Fügung. Im Automobilbereich war das Terrain nicht so gut bestellt. Bosch hatte darüber nachgedacht, Daimler wohl auch, ohne es nach außen zu tragen, und Fischer Automotive zeigte sich zumindest offen. Das war ein bisschen so wie: Die Welt hat darauf gewartet, und wir haben’s gefunden.

Natürlich haben wir uns kein Bio-Nylon ausgedacht, wir sind ja nur ein Umsetzungshelfer. Aber wenn wir erst einmal diese ersten Beispielprojekte erfolgreich auf den Weg gebracht haben, kommen plötzlich die Leute mit anderen potenziellen Kunststoffmolekülen, denen wir dann den Kontakt zu den Anwendern ebnen können. Das ist wie eine Art Innovationskettenreaktion.

Wie geht es weiter im Automobilbereich auf dem Weg zum Markteröffnungsszenario?

Jetzt wollen wir eine gemeinsam im Cluster ausgeheckte Idee umsetzen: eine Automobil-Design-Challenge für Biokunststoffe. Wir wollen in einem internationalen Wettbewerb dazu aufrufen, einzelne Bauteile in allen möglichen Kunststoffen zu fertigen. Wir wollen Material, Design und Anwendung zusammenbringen.
Während der Automobilkrise haben wir die Gelegenheit genutzt, in leerstehenden Fertigungsmaschinen Lüfterflügel und -gehäuse, Deckel und Ansätze mit den neuen Werkstoffen zu produzieren. Das heißt, viele Bauteile haben wir bereits. Jetzt wollen wir ein ganzes Auto so weit wie möglich mit Biokunststoffen zusammenzubauen.

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