Visionäre Zukunftsideen gefragt

Ob in der Medizin, in der Chemieindustrie, im Umwelt- oder Energiesektor – überall wird nach neuen Wegen gesucht, um ganz neue Produktionsverfahren zu entwickeln oder bestehende Methoden ressourceneffizienter, kostengünstiger und umweltschonender zu gestalten. Ein aussichtsreicher Weg: Biotechnologie und Ingenieurkunst noch stärker als bisher verzahnen. Das ist das Ziel des Strategieprozesses „Biotechnologie 2020+“.

Nachhaltige Lösungen für das 21. Jahrhundert

Klimawandel, schwindende Rohstoffressourcen, demographischer Wandel, Energieversorgung und globaler Wettbewerb gehören weltweit zu den größten Herausforderungen im 21. Jahrhundert. Mit bestehenden, mehrheitlich erdölbasierten industriellen Verfahren lassen sich die natürlichen Ressourcen für künftige Generationen nicht sichern.

Deswegen gilt es, die Nutzung von alternativen Energie- und Rohstoffquellen zu etablieren, um die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und endlichen Ressourcen zu verringern. Der demographische Wandel verstärkt zudem den schon heute erkennbaren Trend der personalisierten Medizin. Dies wird langfristig zu immer mehr individualisierten Arzneien führen, die womöglich ganz neue Anforderungen an Produktionsprozesse für Medikamente stellen werden. 


Biotechnologie und Ingenieurwissenschaften wachsen zusammen

Angesichts dieser Herausforderungen stellen biotechnologische Verfahren einen Lösungsweg dar, um die industrielle Produktion fit für die Zukunft zu machen und allen künftigen technischen Anforderungen in den Bereichen Medizin, Umwelt, Industrie und Energie gerecht zu werden. Schon heute trägt die Biotechnologie dazu bei, Produktionsverfahren ressourcenschonender, effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten. Dies gilt unter anderem für die chemische Industrie, die Kosmetik- und Lebensmittelindustrie.

Die gestiegenen Herausforderungen erfordern nun jedoch einen nächsten Schritt in der Entwicklung biotechnologischer Verfahren, bei dem die Expertise aus den Ingenieurwissenschaften stärker berücksichtigt werden.  Wir müssen: 

• Die Ingenieurleistung der Natur nutzen
• Alternativen zum lebenden Organismus als Reaktionssystem entwickeln

Im Einzelnen müssen biologische Konstruktionsprinzipien und Problemlösungen, die die Natur bereits gefunden hat, systematisch erforscht und in technische Anwendungen überführt werden. Gefragt sind visionäre Zukunftsideen, die Erkenntnisse aus Biotechnologie und Ingenieurwissenschaft zu einer biomimetischen Produktionstechnik zusammenführen. 

Nur in einem langfristig angelegten Strategieprozess unter Beteiligung der großen Forschungsorganisationen und Experten verschiedener Fachrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft kann es gelingen, die für die Entwicklung der nächsten Generation biotechnologischer Produktionsverfahren notwendige disziplinübergreifende Zusammenarbeit zu stimulieren (mehr...). 

 

Vision: Produktionseinheit Zelle ablösen

Neue Anwendungsbereiche für die Biotechnologie der Zukunft zu erschließen bedeutet, die Abhängigkeit heutiger Herstellungsmethoden von der Produktionseinheit Zelle zu überwinden, um eine industrielle Nutzung auch unter unnatürlichen Reaktionsbedingungen wie hohen Temperaturen, hohen Drücken oder apolaren Lösungsmitteln zu ermöglichen. Wie wird die nächste Generation biotechnischer Verfahren aussehen? Niemand kennt den genauen Weg zum Ziel. Mögliche Startpunkte sind aber heute schon zu erkennen. Diese sollen im Strategieprozess erörtert und diskutiert werden (mehr...).   

In den Feldern Medizin, Umwelt, Industrie und Energie gibt es verschiedene Beispiele, wie eine nächste Generation biotechnologischer Verfahren einmal aussehen könnte, die mit bisherigen Methoden noch nicht oder nur unzureichend umgesetzt werden können.

• Industrie: So wird beispielsweise daran gedacht, Konzepte für eine stärker auf Modulen aufgebaute biotechnologische Produktion für die Industrie zu erarbeiten sowie eine stärkere Verschmelzung biologischer und technischer Komponenten voranzutreiben, etwa durch Mikroreaktionsmodule neuartige Synthese-Roboter (mehr...). Dies würde der Industrie neue Wege eröffnen, um Produkte herzustellen, die es heute noch nicht gibt.
• Medizin: Im medizinischen Bereich könnten künftig wiederum ganz neuartige Implantate zum Einsatz kommen, etwa die vollimplantierbare künstliche Bauchspeicheldrüse für Diabetes-Patienten (mehr...). Diese könnte den Blutzucker-Spiegel messen, eigenständig Insulin produzieren und bei Bedarf ins Blut abgeben.
• Energie: Denkbar sind künftig auch alternative Konzepte für Solarzellen wie den Photosynthese-Chip, um das Sonnenlicht effizienter als bisher zu nutzen (mehr...).
• Umwelt: Darüber hinaus sind neue Wege vorstellbar, wie sich knappe Rohstoffe wie Phosphat recyceln lassen (mehr...).  

Im Rahmen des Strategieprozesses sollen Chancen für den Produktionsstandort Deutschland erschlossen und genutzt werden. Deutschland ist mit seinen starken Ingenieurwissenschaften und als bedeutender Standort der chemischen Industrie in einer günstigen Ausgangsposition. Zur Umsetzung von FuE-Missionen, die in den nächsten zehn bis fünfzehn Jahren entwickelt werden, stellt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ein entsprechendes Förderbudget zur Verfügung. Neben den wissenschaftlich-technischen Herausforderungen sollen im Strategieprozess auch gesellschaftliche Aspekte frühzeitig reflektiert und angemessen berücksichtigt werden.