Blog , Engineering & Production
Veröffentlicht am: 20.04.2023
3:35 mins

Mit Biotechnologie zu Zero Impact Products

Wenn Organismen CO₂ recyceln

Dimension ‚Produktentwicklungsprozess‘ Dimension ‚Produktherstellungsprozess‘

Die globale Klimaerwärmung und die Belastung der Umwelt, knappe Ressourcen und soziale Missstände – all das sind äußerst gute Gründe, um das eigene Unternehmen nachhaltig auszurichten. Zero Impact Products sind vor diesem Hintergrund vermutlich für die allermeisten Produzenten das große Ziel. Die entscheidende Frage ist für sie, wie sich Produktentwicklungs- und Produktherstellungsprozesse sowie die daraus resultierenden Erzeugnisse ohne negative Umweltauswirkungen gestalten lassen.

Eine valide Antwort darauf lautet: Mithilfe der Biotechnologie! Sie spielt neben der auf digitalen Technologien basierenden Green Tech eine Schlüsselrolle bei der Transformation zu einer nachhaltigen Welt. Denn mit der technischen Anwendung biologischer Systeme und der Nutzung erneuerbarer Ressourcen lassen sich nicht nur Neuemissionen senken, sondern auch die kritischen Altemissionen, also bereits in die Atmosphäre eingebrachtes CO₂, recyceln. Zur Biotechnologie gehört zum Beispiel die Herstellung von Biokraftstoffen mittels Mikroorganismen oder die Züchtung von Pflanzen, die resistenter gegen Schädlinge und Krankheiten sind und weniger Pestizide erfordern.

Derartige Ansätze tragen maßgeblich dazu bei, den Einsatz fossiler Brennstoffe und petrochemischer Prozesse zu reduzieren. Biotechnologie treibt somit die Defossilierung entscheidend voran und hilft erheblich dabei, Kohlenstoffneutralität als Kernelement zukunftsfähiger Produktentwicklungs- und Produktherstellungsprozesse zu erreichen.

In Produktentwicklungsprozessen sind sowohl die Wahl der richtigen Rohstoffe als auch entsprechende Prozessoptimierungen ausschlaggebend, um den Product Carbon Footprint zu minimieren. Biotechnologische Prozesse spielen in dieser Dimension zirkulärer Geschäftsmodelle eine wichtige Rolle. Durch die intelligente Nutzung erneuerbarer Ressourcen zur Herstellung von Werkstoffen – von den Ausgangsmaterialien bis zu den Endprodukten – wird es möglich, die intrinsische Recycelbarkeit und biologische Abbaubarkeit der Produkte zu optimieren, sodass sie während und nach ihrer Nutzungsdauer nicht länger eine Umweltbelastung darstellen.

In nachhaltigen Produktentwicklungsprozessen sollten folgende Aspekte schon in die ersten Überlegungen einfließen:

Abbaubarkeit: Produkte sollten biologisch abbaubar sein, um die Umweltbelastung gering zu halten. Allerdings gibt es einen ungünstigen Zusammenhang zwischen der biologischen Abbaubarkeit und dem CO₂-Ausstoß, da beim Abbau durch Mikroorganismen auch CO₂ freigesetzt wird.
Längere Produktlebensdauer: Auf diese Weise ist CO₂ länger gebunden. Es ist wichtig, die Vorteile der biologischen Abbaubarkeit zu nutzen, aber gleichzeitig die Effekte auf die Kohlenstoffbilanz zu berücksichtigen und Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen zu ergreifen.
Wiederverwendbarkeit/Rezyklatanteil: Es sollen Ressourcen verwendet werden, die leicht zurückgewonnen und somit bestmöglich in eine Kreislaufwirtschaft integriert werden können.

Pflanzen sind ein Paradebeispiel für erneuerbare Ressourcen in einer nachhaltigen Produktentwicklung, da sie atmosphärisches CO₂ in Basismaterialien umwandeln: Cellulose und Lignin für Bauteile, Harze zum Kleben, Öle zum Schmieren und Naturkautschuk zur Reifenherstellung. Um die Vielfältigkeit der Basismaterialien zu beeinflussen und zu erhöhen, bietet die Biotechnologie auch den Einsatz von Mikroorganismen und Biotransformationsprozessen an. Diese können direkt oder indirekt CO₂ in Rohstoffe umwandeln, die wiederum als Biokraftstoff oder für die Biopolymersynthese verwendet werden können. Es kann also ein neutraler Product Carbon Footprint erreicht werden, indem CO₂ aus der Atmosphäre entfernt und bei langer Produktlebensdauer effektiv gespeichert wird.

Um Herstellungsprozesse nachhaltig zu gestalten, bedarf es eines verantwortungsvollen Umgangs mit chemischen Substanzen. Gefährliche Chemikalien zu vermeiden, ist ein maßgeblicher Hebel zum Schutz der Gesundheit und der Umwelt. Biotechnologische Prozesse und erneuerbare Ressourcen sind eine wichtige Voraussetzung für eine nachhaltige Produktion, weil sie umweltfreundlichere Alternativen zu chemischen Prozessen und Ausgangsstoffen bieten. Auch wenn die Etablierung hochskalierter biotechnologischer Prozesse mit hohen initialen Investitionen verbunden sein kann, bieten diese auf lange Sicht nicht selten einen Preisvorteil gegenüber dem Einsatz kostenintensiver Chemikalien.

Herausforderungen bei Entwicklung und Herstellung

Bei der Integration biotechnologischer Ansätze in den Produktentwicklungs- und Produktherstellungsprozess gilt es zu beachten:

Der Aufbau von Kompetenzen im Unternehmen muss intern oder extern sichergestellt werden.
Die erforderlichen Technologien zur Verarbeitung und Rückgewinnung von Bioressourcen müssen gegebenenfalls optimiert werden.
Die Auswahl geeigneter Materialien muss auf Basis erneuerbarer Ressourcen erfolgen.
Die Skalierbarkeit der Technologien und Prozesse muss standortoptimiert (bezüglich Energie, Ressourcenverfügbarkeit, Lieferkette etc.) durchgeführt werden.
Um sich in der Praxis umsetzen lassen zu können, müssen biotechnologische Lösungen nicht nur nachhaltig, sondern auch wirtschaftlich tragfähig sein.
Es müssen bestehende Regulierungen beachtet werden, was aber auch als Chancen verstanden werden kann. Striktere Regulierungen wie das Brennstoffemissionshandelsgesetz erzwingen radikale, disruptive und kostenintensive Maßnahmen zur Umsetzung bzw. Erreichung der Klimaziele. Hierfür werden nicht selten staatliche Förderungen bereitgestellt.

Abschließend empfehlen wir Unternehmen, die nachhaltiger produzieren und auch in Zukunft wettbewerbsfähig aufgestellt sein wollen, biotechnologische Prozesse und Materialien – sofern möglich und sinnvoll – stärker in ihre Produktplanungen einfließen zu lassen. Dadurch kann sich der erzielbare positive Impact auf den Product Carbon Footprint neben der Lieferkette maßgeblich in den beiden Dimensionen Produktentwicklung und Produktherstellung entfalten.

Kontaktieren Sie uns gerne, wenn Sie Interesse haben, mit uns die biotechnologischen Potenziale für Ihr Unternehmen zu diskutieren.