Bekanntmachung - Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030
Maßgeschneiderte biobasierte Inhaltsstoffe für eine wettbewerbsfähige Bioökonomie
Hintergrund und Förderziele
Die Bundesregierung hat in der "Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030" das Ziel formuliert, eine nachhaltige, biobasierte Wirtschaftsweise zu etablieren. Die Bioökonomie arbeitet ressourceneffizient und orientiert sich an natürlichen Stoffkreisläufen. Biologisches Wissen und biologische Ressourcen, wie Pflanzen, Tiere oder Mikroorganismen, werden in allen wirtschaftlichen Sektoren, Anwendungs- und Technologiebereichen genutzt. Dabei gilt das Primat der Ernährungssicherung gegenüber der Verwendung der biologischen Ressourcen für andere Zwecke.
Technische und systemische Innovationen auf der Basis exzellenter international kompetitiver Wissenschaft und Forschung sind ein wesentlicher Motor für diesen Wandlungsprozess und stärken die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands. Entscheidend für den Erfolg ist es dabei, fossile Rohstoffe nicht nur zu ersetzen, sondern biobasierte Produkte und Verfahren mit verbesserten Eigenschaften auf den Markt zu bringen. Erfolg versprechend kann es zum Beispiel sein, hochwertige biobasierte Ressourcen mit neuen Eigenschaften zu entwickeln, die optimal auf den jeweiligen Bedarf zugeschnitten sind.
Der technologische und wissenschaftliche Fortschritt in den Biowissenschaften und hier vor allem in den Omics-Technologien und der Synthetischen Biologie ermöglicht es, komplexe biologische Netzwerke und Systeme zu verstehen. Auf dieser Grundlage können biologische Produktionssysteme entwickelt werden, die sich durch ein neuartiges Substratspektrum, eine erhöhte Produktvielfalt oder eine hohe Produktionseffizienz auszeichnen. Biologische Ressourcen können so als biochemische "Fabriken" - idealerweise in Koppel- und Kaskadennutzung - für die Erzeugung maßgeschneiderter Inhaltsstoffe genutzt werden. Die Verlagerung aufwändiger Synthese- bzw. Prozessstufen in biobasierte Produktionseinheiten ermöglicht die kostengünstige Herstellung optimierter Produkte mit hoher Wertschöpfung. Das Einsatzspektrum reicht dabei von Lebensmitteln und Medikamenten bis hin zu chemischen Komponenten für industrielle Produkte.
Die große Resonanz auf die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Jahr 2016 veröffentlichte Fördermaßnahme "Maßgeschneiderte biobasierte Inhaltsstoffe für eine wettbewerbsfähige Bioökonomie" und die hohe Anzahl von exzellent bewerteten Verbundprojekten hat deutlich gezeigt, dass in diesem Forschungsbereich ein hohes Innovationspotenzial für den Standort Deutschland liegt. Mit dieser zweiten Ausschreibungsrunde soll dieses Potenzial weiter erschlossen werden. Dazu fördert das BMBF auf der Grundlage dieser Bekanntmachung FuE1-Vorhaben mit dem Ziel, Innovationen im Bereich maßgeschneiderter biobasierter Produkte anzustoßen – von der Idee über den Nachweis der Machbarkeit bis hin zur experimentellen Entwicklung. Besonderer Wert wird auf eine integrierte systemische Vorgehensweise gelegt, die in ihrer Zielsetzung und Planung die gesamte Wertschöpfungskette berücksichtigt: von der nachhaltigen Erzeugung biobasierter Ressourcen mit maßgeschneiderten Inhaltsstoffen bis hin zu hochwertigen Produkten.
Wissenschaftliche Förderthemen
Gegenstand der Förderung sind exzellenz- und innovationsgetriebene interdisziplinäre FuE-Arbeiten, die das Innovationspotenzial der Syntheseleistung biologischer Systeme nutzen. Neben Mikroorganismen, Tieren und Pflanzen können hier insbesondere auch Insekten, Algen oder andere bisher weniger verwendete Produktionsorganismen eingesetzt werden. Durch die Nutzung moderner biologischer Verfahren und Technologien, wie z. B. Genome Editing, System- und Synthetische Biologie, sowie der hohen Selektivität biokatalytischer Prozesse sollen biobasierte Inhaltsstoffe und High-Tech-Produkte mit maßgeschneiderten Eigenschaften produziert werden.
Die Förderung steht grundsätzlich allen Wirtschafts- und Industriebranchen offen, in denen biobasierte Ressourcen Verwendung finden können. Maßgeschneiderte biobasierte Rohstoffe mit hoher Qualität haben das Potenzial, -Zukunfts- bzw. Wachstumsmärkte zu begründen. Durch neuartige Funktionalitäten bieten sie ein hohes Potenzial zur Erschließung neuer Geschäftsfelder und gegebenenfalls neuer Geschäftsmodelle. Daher adressiert die Förderung insbesondere auch Anwendungen und Industriebereiche, die biobasierte Ressourcen bisher nicht oder nur in geringem Maße einsetzen.
Die Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten der maßgeschneiderten biobasierten Inhaltsstoffe sollen sich an den Bedürfnissen der möglichen Abnehmer in der Industrie sowie der Endverbraucher ausrichten. Denkbar ist u. a. ein Einsatz als sogenannte "Drop in"-Äquivalente, die etablierte Petrochemikalien substituieren. Diese biobasierte/petrochemische Hybridchemie ermöglicht einen Brückenschlag zwischen fossilen und nachhaltigen biobasierten Rohstoffen. Durch die Anknüpfung an bestehende Wertschöpfungsketten und Infrastrukturen sowie die Nutzung des vorhandenen chemischen Prozesswissens könnten diese Hybridansätze Wettbewerbsvorteile gegenüber einer direkten, vollständigen Umstellung auf neue biobasierte Ressourcen bieten und somit als Einstiegsportal für die Umstellung auf biobasierte Rohstoffe dienen.
Durch Veränderung oder Neueinführung spezieller Synthesewege mit Hilfe moderner molekularbiologischer Methoden kann das Produktspektrum auf Basis biobasierter Ressourcen weit gefächert werden. So können Stoffe, wie z. B. Arzneimittel oder Enzyme, in größeren Mengen oder auch neue Substanzen mit besonderen Eigenschaften produziert werden. Durch maßgeschneiderte biobasierte Inhaltsstoffe können sich zudem Potenziale für Produktinnovationen mit deutlichem Kundennutzen ergeben, wie z. B. Lebensmittel mit verringertem allergenen Potenzial.
Exemplarische Themenfelder sind:
- Ersatz von Petrochemikalien durch maßgeschneiderte biobasierte "Drop in"-Äquivalente, mit gleichen oder neuen erweiterten Funktionalitäten in integrativen biobasierten/petrochemischen Verfahrenskonzepten;
- Entwicklung und Produktion von hochwertigen biobasierten Inhaltsstoffen für den Einsatz in der Industrie, beispielsweise als Fein-, Spezial- und Basischemikalien, als Wasch- und Reinigungsmittel, als Farben oder als biologisch abbaubare Schmierstoffe und Additive;
- Entwicklung hochwertiger biobasierter Plattformmoleküle, die sich modular in Produktstammbäume integrieren ¬lassen;
- Erstellung von neuartigen Biopolymeren;
- Synthese innovativer maßgeschneiderter biobasierter Inhaltsstoffe für den Einsatz als Arzneimittel oder Kosmetika;
- Entwicklung maßgeschneiderter Enzyme mit optimalen Katalyseeigenschaften und optimaler Selektivität;
- Anwendungen für maßgeschneiderte Inhaltsstoffe als Lebens- und Futtermittel oder als Lebens- und Futtermittelzusätze mit ernährungsphysiologisch höherwertigen Qualitäten.
Richtlinien und weitere Informationen
Quelle: Förderbekanntmachungs-Abonnement des Bundesministeriums für Bildung und Forschung