Die Bioeconomy steht für einen grundlegenden Transformationsprozess von Volkswirtschaft und Industrie. Der Schritt von fossilen Grundstoffen weg und hin zu biobasierten Ausgangsstoffen ist erheblich, aber auch nötig. Der einzige Weg unseren Wohlstand zu erhalten, sagt Dr. Stephan Meeder, CEO undCFO von Cropenergies. 

Cropenergies steht mitten in dieser Transformation. Das Unternehmen produziert einen ganzen Komplex von Produkten, von Bioethanol über Alkohol für die pharmazeutische Industrie, das Lösungsmittel Ethylacetat, Futtermittel für Aquakulturen und grünen Strom. Und nicht zuletzt: Kohlenstoff. Es ist ein Missverständnis, so Meeder, dass wir uns vom Kohlenstoff verabschieden müssten, im Gegenteil. Er darf nur nicht mehr aus fossilen Quellen kommen. Daher brauchen wir eine De-Fossilisierung, keine De-Carbonisierung. 

Wir stehe mitten in einem Transformationsprozess. Meeders Prognose ist positiv: Stück für Stück können wir den Anteil des Rohöls in Kraftstoffen und weiteren Produkten senken. Das geht alles nicht von heute auf morgen, aber technologisch ist alles da. Die Schwierigkeit der Bioökonomie ist häufig: Der Prozess führt zwar zu am Ende identischen Molekülen; sie aus anderen Rohstoffen zu gewinnen, ist aber in vielen Fällen aufwendiger, also teurer. So ist das, was technisch identisch und wirtschaftlich nachteilig ist, zugleich für die Gesellschaft wertvoll. Das sind die Diskussionen der kommenden Jahre, die wir gesellschaftlich lösen müssen. 

Zu Gast: Dr. Stephan Meeder, CEO und CFO Cropenergies. 

Wir brauchen neue Pflanzen und wir brauchen sie schnell. Die Klimakrise setzt die Pflanzen unter Druck; wir wollen und brauchen eine andere Landwirtschaft und wer fossile Rohstoffe durch Biogene ersetzen will, muss die Erträge der Landwirtschaft noch weiter steigern. Was also tun? 

Robert Hoffie ist Biotechnologe für Pflanzen und forscht am IPK Gatersleben. Er sagt: Züchtung ist zu langsam und zu unpräzise. Wer klassisch züchtet, braucht mindestens 15 Pflanzengenerationen. Das sind bei Getreide zehn Jahre, bei vielen anderen Pflanzen erheblich mehr. Soviel Zeit haben wir nicht. Hoffie setzt darauf, einzelne Gene in Kulturpflanzen verändern oder ersetzen zu können. Dafür nutzt er die „Genschere“ genannte Technologie CRISPR/CAS und überträgt einzelne Gene von einer Sorte in die andere oder lässt sich mindestens inspirieren. 

Entstehen auf diese Weise „natürliche“ Pflanzen? Hoffie fragt zurück: Wie natürlich sind Kulturpflanzen?  Dies sind ohnehin Pflanzen, die erst durch den Menschen das wurden, was sie heute sind. Erst hat der Mensch Auslese betrieben, dann Auslesezüchtung, schließlich die Mendelschen Regeln angewandt. Im Hintergrund geschah immer dasselbe: In den Pflanzen veränderte sich der genetische Code zufällig - und wir haben uns die Pflanzen herausgesucht, bei denen uns die Veränderung gefiel. Im Grunde aber haben wir früher dasselbe unpräzise und zufällig gesteuert gemacht, was wir heute genau und gewollt umsetzen können. Wir müssen nicht mehr Veränderungen im ganzen Genom hinnehmen, sondern können präzise vorhersagen, wo das passiert. 

Nebenbei: Wer schon immer wissen wollte, wie CRISPR/CAS funktioniert - reinhören!

Zu Gast: Robert Hoffie, Doctoral Researcher @LeibnizIPK, Co-Founder @OekoProg

Sie haben ein paar Tonnen Kürbiskernproteinpulver übrig und suchen einen Abnehmer? Oder brauchen eine halbe Tonne „Natürliches Aroma Typ Bologna“? Leroma.de aus Düsseldorf kann möglicherweise helfen. Das Team des Startups rund um Gründerin Marina Billinger betreibt eine digitale Rohstoffbörse für die Lebensmittelbranche. Prominent auf der Plattform: Eine Überschussbörse, auf Rohstoffreste gleich tonnenweise gehandelt werden. Marina Billinger ist im Gespräch in dieser Folge von „Zukunft Bio E“

So wie es in der Natur keinen Müll gibt, sondern immer nur Rohstoffe für den nächsten Produzenten, so stehen Rohstoffe immer nur aus der Perspektive eines einzelnen Unternehmens am Anfang. Mit der Brille der Bioeconomy betrachtet wird aus einer Rohstoffbörse schnell so etwas wie der Dreh- und Angelpunkt von Kooperation und unternehmensübergreifender Zusammenarbeit. Das entspricht auch genau der Vision von leroma.de.

Vernetzt arbeiten, dem weltweiten Hunger entgegenwirken, indem Rohstoffe für Lebensmittel bestmöglich genutzt werden, regionale Kreisläufe stärken und etablieren - das Team von leroma.de begreift seine Tätigkeit nicht nur als digitale Programmieraufgabe, sondern will ihren Beitrag leisten, das Feld einer nachhaltigen Bioökonomie Schritt für Schritt mit zu entwickeln.

Zu Gast: Marina Billinger, CEO und Gründerin von leroma.de

4Gene bietet Geschmack nach Belieben. Das Startup ist eine Ausgründung der TU München. Gründer und Kopf Heimo Adamski berichtet bei „Zukunft Bio E“, wie es ihre Technologie erlaubt, natürliche Aromastoffe mit Lebensmitteln, Medikamenten oder Kosmetika zu verbinden. Für die Chemiker: Das Prinzip der Glykolisierung steht dahinter. 

4Gene kann auf diese Weise genau festlegen, wie etwas schmeckt oder riecht – und wann diese Aromen freigesetzt werden. Beim Erreichen einer bestimmten Temperatur zum Beispiel ist das die Tiefkühlpizza, die – genau dann, wenn sie fertig ist – den Duft eines echten italienischen Steinofens verströmt. Aroma-Auslöser können auch andere chemische Reaktionen sein, wie beim Deo, das nach Stunden noch mit der Haut reagiert und neue Aromastoffe freisetzt, wenn die heute eingesetzten flüchtigen Aromastoffe längst verflogen sind. So kann die Wirkung auch 16 oder mehr Stunden halten. Das Muster ist immer wieder identisch: Wo sich natürlich Aromastoffe mit dem Trägerstoff verbinden, braucht es keine künstlichen Aromen mehr.

Im Prinzip, so Heimo Adamski, könne man auf diese Weise Lebensmittel und Geschmäcker fast beliebig kombinieren. Allerdings konzentriere 4Gene sich auf das, was Kunden auch verlangten – und eine Bratwurst mit Vanillearoma gehöre dort eben nicht dazu.

Es müssen auch nicht immer positive, schöne Düfte sein. Mit derselben Technologie kann ein Aufkleber auf einem Motor vor dem Überhitzen warnen – per Rauchgeruch bei einer definierten Temperatur. Dieselben Glykoside per Tropfen auf den Akku eines Smartphones geträufelt und trocknen lassen – schon macht das Smartphone per Geruch auf sich aufmerksam, noch bevor der Akku endgültig überhitzt. 

Heimo Adamski berichtet, wie er gemeinsam mit seinem Team solche Ideen entwickelt, wie sie an regelmäßigen „verrückten Freitagen“ jedes noch so abwegige Thema direkt an die Wand schreiben und so zu neuen Anwendungsfeldern kommen. 

Zu Gast: Heimo Adamski, Gründer und CEO 4Gene, 4gene.de

Die Aufgabe: Wir versenden Lebensmittel, Medizin, Laborware. Die Fracht soll gut geschützt und ebenso gut gekühlt werden. Die Lösung: Wir nehmen … nein, eben kein Styropor, sondern Stroh. Das ist die Mission von Patricia Eschenlohr und ihrem Unternehmen Landpack. Auf Strohbasis entstehen Verpackungen, die einfach ihren isolierenden Dienst tun – und hinterher könnten wir sie sogar einfach in den Garten werfen; sie verrotten vollständig binnen kürzester Zeit.  

Stroh ist ein lokal verfügbarer, biobasierter Rohstoff, im Überfluss vorhanden. Es gibt keinen Mangel an Stroh, die Frage ist eher: Was machen wir mit dem vielen Stroh? In China werden die Strohballen auf den Feldern direkt verbrannt, um das Stroh schnell genug loszuwerden.

Styropor hingegen entsteht aus fossilen Rohstoffen, ist kaum zu recyclen. Es ist eben nur billig und verfügbar. Der weltweite Bedarf wächst, pro Jahr um rund 5%. 

Landpack hat eine Technik entwickelt, Stroh so zu falten, dass ohne weitere Zusatzstoffe stabile Isolierplatten entstehen. Die ersten Produkte sind noch in der heimischen Küche des Gründerpaars entstanden, inzwischen betreibt Landpack mehrere Fabriken. Status: Ausgelastet. 

Nur 1% des weltweiten Strohvorkommens wäre nötig, um Styropor vollständig zu ersetzen. Warum tun wir es nicht? Ein Thema sind die Kosten. Strohverpackungen sind so lange etwas teurer, wie wir nicht anfangen, die Nutzung fossiler Rohstoffe korrekt zu bepreisen. Derzeit verlagern wir die Kosten für CO2 auf die kommenden Generationen. Darum fordert Patricia Eschenlohr im Podcast erneut eine deutlich höhere – und damit angemessene – Bepreisung von CO2.

Zu Gast: Patricia Eschenlohr, Co-Founder und CMO von Landpack, Sprecherin des Bioökonomierates Bayern.

Die Evolution hat in mehreren Milliarden Jahren die Fotosynthese hervorgebracht. Pflanzen ziehen mittels Solarenergie Kohlenstoff aus der Atmosphäre. Tobias Erb und sein Team haben in den vergangenen zehn Jahren einen Weg gefunden, diesen Prozess um Größenordnungen zu beschleunigen. Tobias Erb ist Biologe und Chemiker, Professor an der Universität Marburg und Direktor des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie. Sein Traum: Stoffe unserer Wahl direkt in der Pflanze aus Kohlenstoff herstellen zu können.

Die Fotosynthese auf Speed läuft heute im Labor. Mittelfristig, so das Bild der Forscher, können wir sie direkt in der chemischen Industrie nutzen. Langfristig könnte die modifizierte Fotosynthese auch in Pflanzen funktionieren. Dafür werden wir die Evolution anstupsen müssen, Pflanzen eine alternative biologische Realität anbieten, in der Erwartung, dass die Pflanzen sie selbst als überlegen erkennen und von sich aus übernehmen und integrieren.

Kurzfristig wird diese Technologie uns nicht beim Kampf gegen die Erderhitzung helfen. Nur selbst wenn es uns gelingen sollte, in wenigen Jahren klimaneutral zu werden, haben wir das Problem des überschüssigen Kohlenstoffs in der Atmosphäre nicht gelöst. Der Mensch fügt dem Kohlenstoffkreislauf rund 10% CO2 hinzu; genau die müssen wir der Atmosphäre wieder entziehen.

Zugleich gewinnen wir auf diese Weise eine neue Kohlenstoffquelle, abseits von Kohle, Gas und Öl. Ebenso spannend die Perspektive für die Landwirtschaft: Im Zuge der Industrialisierung haben wir den Ertrag auf den Flächen um den Faktor vier steigern können, Dünger und Züchtung sei Dank. Die modifizierte Fotosynthese lässt einen erheblich größeren Sprung möglich erscheinen. Allein damit können wir im großen Maßstab dazu beitragen, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen.

Zu Gast:

Tobias Erb, Biologe und Chemiker, Professor an der Universität Marburg und Direktor des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie

Bioökonomie hätte schon vor 150 Jahren unsere Antwort auf die Herausforderungen der Moderne sein können. Stattdessen sind wir auf den fossilen Pfad abgebogen, den wir jetzt wieder verlassen wollen und müssen. Dabei kann Papier helfen, sagt Martin Zahel, Geschäftsbereichsleiter Fasern und Komposite bei der Papiertechnischen Stiftung. Papier ist zwar aufwendig in der Herstellung, aber pflanzenbasiert. Und wir sind in der Lage, Papiere schnell und in nahezu beliebigen Längen herzustellen.

Wobei: Was wissen wir noch nicht über Papier? Beispiel Verpackung: Wie sorge ich dafür, dass ein Papier mit dem darin verpackten Inhalt zurecht kommt? Also weder durchtropft noch zerreißt. Beispiel Batterien: Wie sorge ich mit Papier dafür, dass Stoffe stabil getrennt gehalten werden? Innovation geschieht auch bei Papieren, denen man nicht mehr ansieht, dass sie Papier sind. Weil zum Beispiel Metallpulver zugesetzt ist und das Ergebnis Strom leiten kann. Oder dreidimensionale Formen bildet. Oder oder oder...

Die Downside von Papier: Der hohe Ressourcenverbrauch bei der Herstellung. Die Upside: Die Pflanzenbasis, verbunden mit der Möglichkeit, die Fasern immer wieder aufzuweichen und neu zu Papier zu verarbeiten. Bis 2030, da ist Martin Zahel sicher, werden wir gerade bei Verpackungen Wandel sehen. Papier, das Folien verdrängt. Papier, das aussieht wie ein fester Schaum und Styropor verdrängt. Papier, das fest in Geräten verbaut ist.

Zu Gast:

Dr. Martin Zahel, Papiertechnische Stiftung, Geschäftsbereichsleiter Fasern und Komposite

Bluu macht Fisch, genauer: Bluu arbeitet daran, im Labor echten Fisch zu erzeugen. Das Lübecker Startup will denselben Wachstumsprozess in Gang setzen, der im Fisch abläuft und damit natürliche Fischzellen vermehren. Dr. André Schiefner ist Leiter der Zellkultur und Medienentwicklung bei Bluu. Er sagt: Was entsteht, ist technisch gesehen: Natürlich gewachsenes, echtes Fischfilet. Das nur eben nicht in einem Fisch gewachsen ist, der mit Schuppen, Kopf und Schwanz im Wasser schwimmt. 

Warum begnügen wir uns nicht mit dem Fisch aus dem Meer? Die Fischbestände im Meer sind heute schon vielfach überfischt. Die Meere können den Bedarf der Menschheit nicht mehr befriedigen, dabei wächst die Nachfrage immer weiter. Auch Aquakulturen können nur einen Teil der Probleme lösen - und schaffen zugleich neue, beginnend bei dem Einsatz von Antibiotika etc. Die Antwort von Bluu: Wir können Fischzellen auch im Labor vermehren und wachsen lassen. 

Um möglichst frühzeitig tatsächlich am Markt tätig zu sein, entwickelt Bluu erste Vorstufen wie Fischstäbchen u.ä.; bis das volle Filet von Lachs und Forelle auf den Markt kommt, werden noch ein paar Jahre vergehen. Mitte der 20er Jahre soll es so weit sein. Dann will Bluu eine regionale Produktion von Fischfilet und weiteren Fischprodukten aufgebaut haben. Dann entsteht Seefisch auch in der Alpenregion. 

Spannend ist das Thema Akzeptanz: Werden Menschen so einen Fisch wollen? Werden sie das Filet als gutes Lebensmittel anerkennen, als gleichwertig oder sogar besser? Immerhin darf man hier sicher sein: Dieser Fisch enthält weder Microplastik noch Antibiotika, wurde nicht um den halben Globus gefahren und muss auch nicht geschlachtet werden. 

Zu Gast: Dr. André Schiefner, Bluu, Leiter Zellkultur und Medienentwicklung