Biobasierte Chemikalien haben das Potenzial, fossile Brennstoffe in Anwendungen wie Düngemitteln und Kunststoffen teilweise zu ersetzen, aber der Übergang wird Jahrzehnte dauern und es stehen noch große Herausforderungen bevor, um die Produktion zu steigern, ohne die Umwelt zu schädigen, sagen Wissenschaftler.
Die Bioökonomie in Europa ist erwachsen geworden, seit die Europäische Kommission vor mehr als zehn Jahren erstmals ihr gemeinsames Unternehmen für die biobasierte Industrie ins Leben gerufen hat.
„Wenn man sich anschaut, wie wir seit 2012 angefangen haben … sind wir tatsächlich von einem überwiegend biobasierten Kraftstofffokus auf Bioenergie zu höherwertigen Produkten wie Polymeren, Chemikalien und bioaktiven Verbindungen übergegangen“, sagt Kevin O’Connor, Professor für angewandte Technik Mikrobiologie und Biotechnologie am University College, Dublin.
Damals dachten viele, bei der Bioökonomie gehe es darum, fossile Produkte eins zu eins durch biobasierte Produkte zu ersetzen, sagte O’Connor kürzlich in einem Interview Stakeholder-Forum des EU-Gemeinschaftsunternehmens „Circular Bio-based Europe“ (CBE JU).
„Aber das ist es nicht“, sagte O’Connor den Teilnehmern. „Es geht darum, auf Ihre Ressourcen zu achten, sie auf dem höchstmöglichen Wert zu halten und den Einsatz dieser Ressource in Bereichen zu minimieren, in denen Sie glauben, dass Sie Abfall erzeugen werden.“
„Es geht also vor allem um Prävention und Minimierung“, sagte er bei der Brüsseler Veranstaltung am 6. Dezember.
Die unglücklichen Erfahrungen der EU mit Biokraftstoffen haben der EU-Bioökonomie-Strategie tatsächlich einen fast tödlichen Schlag versetzt.
Bereits 2007 verabschiedeten die politischen Entscheidungsträger der EU Ziele für den Ausbau von Biokraftstoffen im Transportwesen, doch acht Jahre später vollzogen sie eine Kehrtwende, als sie erkannten, dass die zunehmende Produktion von Biokraftstoffen aus speziellen Nutzpflanzen wie Raps oder Mais Landflächen von Nahrungsmitteln ablenkte und mehr schadete als nützte die Umgebung.
Jetzt legt die EU den Schwerpunkt auf Biokraftstoffe der zweiten Generation, die einen geringeren ökologischen Fußabdruck haben, weil sie als Nebenprodukt der Forst- oder Landwirtschaft anfallen.
Die Herstellung von Biokraftstoffen auf diese Weise sei „meiner Ansicht nach in Ordnung“, sagte O’Connor. „Aber machen Sie Biokraftstoffe nicht zu Ihrem Hauptprodukt, sonst werden Sie bei der Ausweitung auf Umweltprobleme stoßen“, sagte er Euractiv in einem Interview.
Bioressourcen aus den Ozeanen
O’Connor sitzt im wissenschaftlichen Ausschuss des CBE JU, das über 2 Milliarden Euro aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm der EU, Horizon Europe, verfügt. Bei einem Stakeholder-Forum am 6. Dezember in Brüssel setzten sich die Mitglieder des CBE JU zusammen, um ihre Forschungsagenda bis 2050 auszuarbeiten.
Für sie bleiben die Endziele die gleichen: erdölbasierte Materialien durch biobasierte zu ersetzen. Diesmal ist der Ansatz jedoch anders und konzentriert sich auf Meeresressourcen und Siedlungsabfälle und nicht auf spezielle Pflanzen für die Kraftstoffproduktion.
Laut Wissenschaftlern stammen 80 % der Artenvielfalt und 50 % der primären Biomasse aus Meeresökosystemen. „Wir müssen also damit beginnen, uns genauer mit den biologischen Ressourcen zu befassen, die von dort kommen“, sagte Fabio Fava, stellvertretender Vorsitzender einer Gruppe, die EU-Mitgliedstaaten im CBE JU vertritt.
Beispielsweise könnten Mangroven und Salzwiesen in Küstengebieten „interessante Rohstoffe“ für die Herstellung biobasierter Chemikalien für alle Arten von Anwendungen sein, sagte Fava, Professor an der Universität Bologna in Italien.
Zusammen mit Grünalgen und Seegräsern „können sie interessante Ressourcen sein, aus denen wir chemische Materialien herstellen können“, sagte er auf dem Forum.
Eine der wichtigsten Anwendungen, die Forscher untersuchen, ist die Herstellung biobasierter Kunststoffe, die Erdölprodukte ersetzen können, sagte Fava. „Und dann müssen wir uns mit dem biologischen Abbau befassen, denn wir brauchen nicht nur biobasierte, sondern auch biologisch abbaubare Kunststoffe. Und hier müssen wir effizienter beurteilen, unter welchen Bedingungen dies geschieht.“
Doch der Ausstieg aus Kunststoffen erfordere mehr als nur biobasierte Lösungen, betonte O’Connor und sagte, Prävention und Minimierung seien ebenfalls von entscheidender Bedeutung.
„Auf diese Weise können wir uns vorstellen, fossile Kunststoffe durch biobasierte Alternativen zu ersetzen – zum Beispiel durch die Verwendung biobasierter, biologisch abbaubarer Kunststoffe, die beispielsweise mit Lebensmitteln in Kontakt kommen“, sagte er. Und für andere Anwendungen wie Plastikflaschen werde Recycling eine naheliegendere Wahl sein, fügt er hinzu und betont die Notwendigkeit, den Plastikverbrauch überhaupt zu reduzieren.
Der Schlüssel liegt jedoch darin, die Fehler der Vergangenheit bei Biokraftstoffen nicht zu wiederholen und den Schwerpunkt auf Rohstoffe zu legen, die einen geringen ökologischen Fußabdruck haben.
„Wir wollen im Meer nicht die gleichen Fehler machen wie an Land. Wir wollen kein lineares Denkmodell extrahieren und anwenden“, sagte Helena Vieira, Vorsitzende des Wissenschaftlichen Ausschusses des CBE JU und Inhaberin des ERA-Lehrstuhls an der Universität Aveiro in Portugal.
Dazu gehört beispielsweise die Nutzung der 140 Millionen Tonnen Siedlungsabfälle, die jedes Jahr in Europa anfallen.
„Wir nutzen nur 40 % davon, hauptsächlich zur Herstellung von Kompost, Biogas und Gärresten“, bemerkte Fava. „Ich denke, wir müssen hier ehrgeiziger sein – wir müssen aus diesem Rohstoff mehr chemisches Material herstellen“, insbesondere dank Mehrzweck-Bioraffinerien, die verschiedene Rohstoffe aus der Land- und Forstwirtschaft oder aus Siedlungsabfällen verarbeiten können.
Skalierung – der nächste Schritt
Letztendlich besteht die große Herausforderung darin, die Produktion so zu steigern, dass sie wirtschaftlich rentabel ist – ohne die Umwelt zu belasten.
Europa verfügt derzeit über „eine riesige Vielfalt an Produkten im kleinen Maßstab“, die noch nicht „auf eine vollwertige Bioökonomie ausgeweitet“ wurden, sagte Greet Maenhout vom gemeinsamen Forschungszentrum der Europäischen Kommission.
Und um die Produktion zu steigern, sind Standards auf EU-Ebene erforderlich, um sicherzustellen, dass die Endprodukte konsistent sind. „Wenn wir an Nachhaltigkeitskriterien denken, ist das nicht so trivial“, sagte sie.
O’Connor stimmt dem zu und sagt, dass der nächste Forschungsschritt die Entwicklung von Bioraffinerien mit mehreren Rohstoffen sei. Allerdings sei diese Flexibilität bei der Verwendung verschiedener Arten von Rohstoffen „eine große Herausforderung“, die viel Forschung erfordert, betonte er.
„Was wir derzeit haben, sind einzelne Bioraffinerien, die einzelne Rohstoffe nutzen“, sagte O’Connor gegenüber Euractiv. „Die nächste Entwicklungsphase werden Bioraffinerien sein, die mehrere Rohstoffe aufnehmen können, sodass sie sich wirtschaftlich absichern und eine bestimmte biobasierte Ressource, die beispielsweise von Frühling bis Herbst verfügbar ist, und andere Rohstoffe im Winter nutzen können.“
„Wir brauchen mehr Bioraffinerien und groß angelegte Demonstrationsstandorte in ganz Europa, um den Übergang von fossilen zu biobasierten Produkten voranzutreiben und zu beschleunigen“, sagte er.
Aber O’Connor spielt die Erwartungen auch schnell herunter und warnt davor, dass jeder Versuch, beispielsweise fossile Brennstoffe in Düngemitteln aus dem Verkehr zu ziehen, bestenfalls 15 bis 20 Jahre dauern wird.
„Der Preis ist immer die Herausforderung“, erklärt er und sagt, dass es im Kern darum geht, Anreize für Veränderungen zu schaffen. „Die Gesamtantwort lautet also: Ja, wir können auf fossile Düngemittel verzichten, aber das wird Zeit brauchen und erfordert Innovation und Investitionen.“
[Edited by Nathalie Weatherald]
