Mit der im Januar 2020 veröffentlichten Nationalen Bioökonomiestrategie unterstreicht die Bundesregierung ihr Ziel, den Wandel von einer überwiegend auf fossilen Rohstoffen basierenden Wirtschaft hin zu einer an natürlichen Stoffkreisläufen orientierten, nachhaltigen biobasierten Wirtschaftsweise zu unterstützen.
Innerhalb der Bioökonomie befasst sich der Teilbereich der industriellen Bioökonomie mit der Entwicklung und Etablierung industrieller Verfahren, die biologische Ressourcen oder Prinzipien für die Produktion werthaltiger Substanzen oder die Entwicklung innovativer Dienstleistungen nutzen. Für die Produktion von Chemikalien, Biopharmazeutika oder Nahrungsmittelzusatzstoffen werden dabei verbreitet biotechnologische Verfahren, wie mikrobielle Fermentationen oder Biokatalysen, genutzt. Sowohl die Auswahl möglicher Rohstoffe als auch die Effizienz sowie nicht zuletzt das Produktspektrum sind in solchen Prozessen derzeit begrenzt.
Es gilt, das biologische Wissen verstärkt in neuartige, innovative Plattformtechnologien und Verfahrenskonzepte zu überführen, um biotechnologischen Verfahren und Dienstleistungen neue Anwendungspotenziale zu eröffnen und sie so für den Einsatz in der Industrie attraktiver zu gestalten. Aussichtsreiche Ansatzpunkte für bioökonomische Innovationen finden sich besonders in systemischen sowie in inter- und transdisziplinären Ansätzen, die biologisches Wissen mit konvergierenden Technologien verbinden. Von großer Bedeutung für die Bioökonomie sind beispielsweise konvergierende Wissensgebiete und Technologien wie Nanotechnologie, Miniaturisierung, Digitalisierung, Automatisierung und Künstliche Intelligenz. Die Nutzung von Synergien und Schnittstellen zwischen den unterschiedlichen Fachdisziplinen soll gerade im Hinblick auf die Erforschung und Entwicklung von neuen Zukunftstechnologien weiter vorangetrieben werden.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert mit dieser Förderrichtlinie explorative Forschungs- und Entwicklungsvorhaben mit dem Ziel, cutting edge-Technologien für die industrielle Bioökonomie zu entwickeln. Im Rahmen dieser ersten Veröffentlichung steht die Entwicklung innovativer Produkte und Verfahren durch die Integration von biologischen und technischen Komponenten im Vordergrund (siehe auch Nummer 2). Weitere visionäre Forschungsthemen für die Entwicklung von Zukunftstechnologien der industriellen Bioökonomie sollen in einem partizipativen Prozess mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft identifiziert werden. Ergänzend zur Forschungsförderung soll eine Veranstaltungsreihe etabliert werden, die sich der Präsentation der Förderergebnisse und der Diskussion aktueller Entwicklungen und wissenschaftlicher Trends widmet. Damit sollen derzeit noch punktuell geförderte Expertisen gebündelt, Entwicklungssprünge im Bereich der industriellen Bioökonomie ermöglicht und der Wissensstandort Deutschland im internationalen Vergleich weiter gefestigt und ausgebaut werden.
Forschungsschwerpunkte
Im Fokus dieser Förderrichtlinie stehen interdisziplinäre Forschungs- und Entwicklungsansätze, in denen biologische und technische Komponenten zu innovativen Produkten und zukunftsweisenden Technologien für die industrielle Bioökonomie verbunden werden. Die einzigartigen Selektivitäten und Funktionalitäten biologischer Komponenten sollen dabei mit den Vorteilen technischer Komponenten (Variabilität und Stabilität) vereint werden. Als biologische Komponenten sind in diesem Zusammenhang die molekularen Grundbausteine der Zelle (DNA, RNA, Peptide, Proteine) oder vollständige prokaryotische oder eukaryotische Zellen zu verstehen. Technische Komponenten können verschiedene Arten von Oberflächen, Polymeren oder auch andere Materialien sein.
Biohybride Erfolgsbeispiele, die bereits ihren Weg in die kommerzielle Anwendung gefunden haben, sind unter anderem DNA-Microarray-Chips zur Analyse der Genexpression oder neuartige Sequenzierungs-Geräte der dritten Generation. Diese haben die Sequenzierung ganzer Genome aufgrund biohybrider Technik auf die Größe eines USB-Sticks reduziert. Wie weitreichend die Möglichkeiten biohybrider Technologien sind, zeigt sich auf Forschungsebene. Untersuchte Ansätze reichen hier von biohybriden Kompartimenten für die Biokatalyse und biohybriden Membranen für die Produktaufarbeitung über neuartige Konzepte zur Immobilisierung von Enzymen an technische Flächen bis zum Aufbau biohybrider Photosynthese- oder Bioelektrosynthese-Einheiten.
Ohne Anspruch auf Vollständigkeit zeigen die folgenden Beispiele mögliche Anwendungsfelder biohybrider Technologien im Bereich der industriellen Bioökonomie auf:
- innovative bioanalytische Verfahren
- innovative Verfahren zur Stofftrennung
- künstliche biohybride Kompartimente für die Biokatalyse
- neuartige Immobilisierungskonzepte für die Biokatalyse
- neuartige Sensorkonzepte
- neuartige Ansätze der Elektrobiotechnologie
- Ansätze der künstlichen Photosynthese bzw. der Photobiotechnologie
Antragsverfahren
In der ersten Verfahrensstufe ist dem Projektträger Jülich bis spätestens zum 3. August 2020 eine Projektskizze über das elektronische Antragssystem easy-Online vorzulegen.
Vollständige Richtlinie und weitere Informationen: Förderaufruf des Bundesministeriums für Bildung und Forschung