Читать книгу Biologische Transformation - Interdisziplinäre Grundlagen für die angewandte Forschung - Группа авторов - Страница 22

Ein weiterer Entwicklungsmodus der biologischen Transformation ist die Integration technischer und biologischer Prozesse, eine Kombination von biologischer und traditioneller Produktionstechnologie. Das wurde ursprünglich von Kremoser (Kremoser 2016) und Patermann als Biologisierung bezeichnet (Patermann 2014). Daher sind die wichtigsten Enabler die weiße (industrielle), blaue (maritime), rote (pharmazeutische), graue (Umwelt-) und grüne (Pflanzen-) Biotechnologie. Beispiele für die systematische Nutzung von Synergiepotenzialen von Technik und Natur sind der Einsatz von Mikroorganismen zur Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen, Vitaminen oder organischen Säuren, aber auch zur Rückgewinnung seltener Erden aus Magneten, die Funktionalisierung von Polymeren, die Gewinnung von Methan aus industriellem und kommunalen Abwasser und die Umsetzung natürlicher Filtermechanismen zum Schließen von Wertschöpfungszyklen.

Das Prinzip der Symbiose ist ein evolutionäres Schlüsselprinzip der Natur, das im Kontext einer nachhaltigen industriellen Wertschöpfung an Relevanz gewinnen dürfte. Abbildung 2-4 zeigt eine integrierte, bereits sehr weit entwickelte Anwendung in Form eines funktionellen Diagramms, das die Symbiose zwischen einer traditionellen Wertschöpfungsumgebung und einem Mikroalgen-Fotobioreaktor und der Nutzung regenerativ zugänglicher Ressourcen (Sonnenlicht) veranschaulicht.

Abbildung 2-4:

Integrierte Nutzung und Produktion biologischer Ressourcen am Beispiel der Wertschöpfung von Mikroalgen. Quelle: Fraunhofer IGB

Die im Fotobioreaktor wachsenden Algen nutzen Nährstoffe, CO₂ und Sonnenlicht für die Fotosynthese und Selbstreplikation. Das CO₂ kann aus Fabrikemissionen stammen und zusammen mit nährstoffreichen Abwässern von Biogasanlagen zum Algenwachstum beitragen. Die kultivierten Algen wiederum können in vielerlei Hinsicht für industrielle Wertschöpfungsprozesse verwendet werden. Mikroalgen produzieren eine Vielzahl chemischer Grundstoffe wie Vitamine, Fettsäuren oder Carotinoide mit einem hohen Wertschöpfungspotenzial für die Pharma-, Lebensmittel-, Futtermittel- und die Kosmetikindustrie. Ferner ist die Herstellung von biobasierten Kunststoffen aus Mikroalgeninhaltsstoffen möglich. Die nach der Extraktion der Wertstoffe verbleibende Biomasse kann zudem energetisch genutzt – zu Biogas umgewandelt und dieses in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen eingesetzt werden. Wichtige Inhaltsstoffe wie stickstoff- und phosphorhaltige Produkte können extrahiert und beispielsweise als Dünger verwendet werden.