EINBLICKE IN DIE ZUKUNFT FUTURES INSIGHT
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EINBLICKE IN DIE ZUKUNFT FUTURES INSIGHT Mit unseren Einblicken in die Zukunft beleuchten wir Entwicklungen, die unser Leben verändern. Wir regen zum Dialog und zum Umdenken an. Die Karten vermitteln kompakt Erkenntnisse aus der wissenschaftlichen Arbeit des IZT. Sie können auch für Gruppenarbeit genutzt werden. Das Konzept der Karten basiert auf den Driving Forces Cards des Centre for Strategic Futures in Singapur (www.csf.gov.sg). Autorinnen: Katrin Ludwig, Dr. Monika Zulawski, Britta Oertel
www.izt.de info@izt.de Dieses Kartenset wurde entwickelt im Rahmen des Projektes BagW Partizipation: BioDisKo - Bioökonomische Nutzungspfade – Diskurs und Kommunikation. Teilprojekt d. Förderkennzeichen 031B0406D
Foto: privat
ROHSTOFFE
FÜR DIE BIOÖKONOMIE
ROHSTOFFE FÜR DIE BIOÖKONOMIE:
HERKUNFT LANDWIRTSCHAFT –
PFLANZEN
Ausgangslage Was wir wissen
• Schon immer werden Pflanzen nicht • Pflanzen wachsen, weil sie aus Licht, Wasser und Kohlendioxid Zucker
nur als Nahrungsmittel angebaut, produzieren und somit Biomasse bilden. Das nennt man Fotosynthese.
sondern auch, um Werkzeuge, • Pflanzen und Bakterien können Erdöl ersetzen. Sie werden in Bioraffinieren
Kleidung oder Baustoffe herzustellen. in Stärke und Zucker zerlegt und zu Ausgangsstoffen für die Industrie
• Erdöl ist heute der Haupt-Rohstoff verarbeitet.
bei der Herstellung von Produkten. • Pflanzen wachsen auf landwirtschaftlichen Feldern. Es werden jetzt also
Es steckt in Plastik, Putzmitteln, Klei- Flächen, die bisher für die Produktion von Nahrungsmitteln zur Verfügung
dung, Arzneimitteln oder Gebäuden. standen, auch für industrielle Zwecke benutzt.
Doch Erdöl wird allmählich knapp
und belastet die Umwelt. Was wir nicht wissen
• Deswegen rücken Pflanzen wieder in • Ist es sinnvoll, alle bisherigen fossilen Ausgangsstoffe durch pflanzliche
den Fokus der Industrie. Denn sie gel- Rohstoffe zu ersetzen? Oder sollte die industrielle Produktion neu
ten als klimafreundlich und als gute gestaltet werden?
Alternative zu fossilen Rohstoffen. • Welches Potenzial steckt in den vielen ungenutzten Pflanzenarten und
wie können wir es entdecken?
• Kann „Vertical Farming“ – also der Anbau von Nahrungsmitteln in Groß-
städten – landwirtschaftliche Flächen für die Erzeugung von Biomasse
freigeben?
Foto: © Olivier Uchmanski/shutterstock.com
ROHSTOFFE FÜR DIE BIOÖKONOMIE:
HERKUNFT WALD – HOLZ
Ausgangslage Was wir wissen
• Rund ein Drittel der globalen Land • Durch Hitze und Trockenheit, Schädlinge und Schadstoffe sind in Deutsch-
fläche ist mit Wald bedeckt. land sehr viele Bäume krank.
• Holz speichert Kohlenstoff und ent • In Wirtschaftswäldern werden oft große Flächen gerodet. Die Folgen sind
lastet so das Klima. Erst wenn Holz Bodenerosion, ein gestörter Wasserkreislauf und zerstörte Lebensräume
zersetzt oder verbrannt wird, setzt es für Tiere und Pflanzen.
die Menge Kohlendioxid frei, die es • Holz lässt sich vielstufig in einer Kaskade verwenden: erst handwerklich
während des Wachstums gebunden oder im Hausbau, dann für die Produktion von Papier und Verpackung
hat. und schließlich zur Energieerzeugung. Das entlastet das Produktions
• Produkte aus Holz schützen das Klima system Wald.
sogar doppelt: Das Kohlendioxid bleibt
lange in den Produkten gebunden. Was wir nicht wissen
Und am Ende der Nutzung wird kein • Nachhaltige Waldwirtschaft bedeutet: Für jeden gefällten Baum wird ein
fossiles Kohlendioxid freigesetzt. neuer gepflanzt. Reicht das aus, um den Bedarf an Holz zu decken?
• Wie müssen sich die Wälder in Deutschland verändern, um langfristig
gesund zu bleiben – auch unter neuen klimatischen Bedingungen?
• Wie sollte Recycling gestaltet werden, damit Holz langfristig in der
Kaskadenwirtschaft genutzt werden kann?
Foto: © peacefoo/shutterstock.com
ROHSTOFFE FÜR DIE BIOÖKONOMIE:
HERKUNFT MINIFABRIK –
MIKROORGANISMEN
Ausgangslage Was wir wissen
• Mikroorganismen sind Kleinstlebe • Die weiße Biotechnologie kann mithilfe von Mikroorganismen viele
wesen wie Bakterien oder Pilze. k lassische chemische Verfahren ablösen. Sie ist energieeffizienter und
Sie machen 70 Prozent der Biomasse umweltfreundlicher.
weltweit aus. Darunter mehrere • Bakterien lassen sich so verändern, dass sie auch schwer verdaubare
Hunderttausend Bakterienarten, von Zucker wie Cellulose und Xylose verarbeiten können. Damit sind auch
denen nur ein Bruchteil erforscht ist. Holz und Gras als Rohstoffe für die Biotechnologie geeignet.
• Schon immer nutzen wir lebende • In der weißen Biotechnologie werden gentechnisch veränderte Mikro-
Mikroorganismen, um Lebens- organismen genutzt. Anders als die grüne Gentechnik ist die weiße
mittel herzustellen: Hefe für Brot, Biotechnologie in der Gesellschaft akzeptiert.
Milchsäurebakterien für Joghurt oder
Schimmelpilze für Käse. Was wir nicht wissen
• Die sogenannte weiße Biotechnologie • Die Umstellung von chemischen auf biotechnologische Verfahren ist auf-
nutzt Mikroorganismen oder deren wendig und kostenintensiv. Welche Anreize brauchen Unternehmen, um
Stoffwechselprodukte zur Herstellung die Veränderung bewährter Prozesse anzugehen?
von Kunststoffen, Arzneimitteln, • Ist es möglich, den Rohstoffbedarf der weißen Biotechnologie durch Rest-
Kosmetik oder Textilien. und Abfallstoffe zu decken?
• Wie sollten biotechnologische Prozesse gestaltet werden, um nachhaltig
zu sein?
Bild: © Uprate/shutterstock.com
ROHSTOFFE FÜR DIE BIOÖKONOMIE:
HERKUNFT ABFALL –
BIOGENE RESTSTOFFE
Ausgangslage Was wir wissen
• In der Landwirtschaft und Gärtnerei • Der Energiegehalt vieler biogener Reststoffe ist niedriger als der Energie-
oder bei der Verarbeitung von Feld- gehalt ihrer Ursprungsfrucht. Eine rein energetische Nutzung wäre also
und Gartenfrüchten fallen Reststoffe nicht effizient, denn es würde zu viel Energie verloren gehen.
an, die nicht als Lebensmittel oder • Durch Kooperationen zwischen landwirtschaftlichen Reststofflieferanten
Tierfutter verwendet werden können. und verarbeitenden Betrieben entstehen neue Geschäftszweige in der
• Diese biogenen Reststoffe werden Region.
meist kompostiert oder als Substrat • Aus vielen Reststoffen können zunächst Dinge hergestellt werden.
für Biogasanlagen verwendet. Erst nach deren Nutzung werden die Reststoffe energetisch verwertet.
• Zunehmend werden sie aber auch zu
Produkten verarbeitet. Zum Beispiel: Was wir nicht wissen
Einweggeschirr aus Bananenschalen, • Die Datenlage zu Reststoffen und ihrer stofflichen Nutzung ist bisher nicht
Blumentöpfe aus Tomatenstängeln ausreichend. Wie groß ist das tatsächliche Potenzial?
oder Biokunststoffe aus der Stärke • Wie sollten Prozesse zur Verarbeitung biogener Reststoffen designt werden,
von Kartoffelschalen. um auch wirtschaftlich lohnenswert zu sein?
• Welche ökologischen, ökonomischen und sozialen Aspekte zeichnen eine
nachhaltige Nutzung biogener Reststoffe aus?
Foto: privat
Foto: © Carmen Hauser/shutterstock.com
NEUE PFLANZEN
FÜR DIE BIOÖKONOMIE
NEUE PFLANZEN
FÜR DIE BIOÖKONOMIE:
VIRGINIAMALVE – ANSPRUCHSLOS
UND ERGIEBIG
Ausgangslage Was wir wissen
• Jahrtausendelang wurden auf land- • Flächen, die wegen ihrer Lage oder Nährstoffzusammensetzung nicht
wirtschaftlichen Flächen Nahrungs- für den Nahrungsmittelanbau geeignet sind, können für den Anbau von
und Futtermittel angebaut. Biomasse genutzt werden.
• Die Nachfrage nach landwirtschaft- • Viele bisher nicht genutzte mehrjährige Pflanzen sind für den Anbau auf
lichen Erzeugnissen für Produkte und Randflächen gut geeignet. Virginiamalven zum Beispiel werden auch auf
zur Gewinnung von Energie steigt. nährstoffarmen Böden bis zu drei Meter hoch.
• Das Interesse an neuen, bisher nicht • Der Anbau von Energiepflanzen lässt sich durch gezielte Züchtung opti
genutzten Pflanzen wie Virginia mieren, ganz ähnlich wie bei landwirtschaftlichen Kulturarten.
malven (Sida hermaphrodita) wächst.
Sie sollen statt Mais in Biogasanlagen Was wir nicht wissen
verwendet werden. • Wie können wir die Biomasse für energetische und stoffliche Nutzung
erzeugen, ohne die landwirtschaftlichen Flächen zu belasten?
• Die Saat der Virginiamalve geht unter den in Deutschland herrschenden
Anbaubedingungen nicht gut auf. Ist es möglich, dies durch Züchtung zu
verbessern?
• Wie können Pflanzen wie die Virginiamalve außer zur Energiegewinnung
genutzt werden?
Foto: © Carmen Hauser/shutterstock.comNEUE PFLANZEN
FÜR DIE BIOÖKONOMIE:
SILPHIE – GUT FÜR BODEN UND
BIENEN
•
Ausgangslage Was wir wissen
• Beim traditionellen und modernen • Einjährige Kulturen bilden keine tiefen Wurzeln aus. Sie nehmen Nährstoffe
Ackerbau wird der Boden regelmäßig und Wasser nur aus der obersten Bodenschicht auf.
bearbeitet. • Mehrjähriger Kulturen bilden dagegen tiefe Wurzeln aus und schützen so
• Das Umpflügen der Felder beim den Boden vor Abtragung durch Regen und Wind.
Anbau von einjährigen Kulturen ist • Die aus Nordamerika stammende Durchwachsene Silphie blüht bis in den
arbeitsaufwendig und stört die Orga- späten Herbst und bietet damit lange Nahrung für Bienen und Schutz für
nismen im Boden. Das ist schlecht für andere Insekten.
die Bodengesundheit.
• Bisher wurden für bioökonomische Was wir nicht wissen
Zwecke nur einjährige Kulturen wie • Sind große mit ausschließlich gleichen Stauden bepflanzte Flächen besser
Mais und Rübe angebaut. Zuneh- als einjährig angelegte Monokulturen?
mend rücken mehrjährige Stauden • Mehrjährige Kulturen werden überwiegend zur Energieproduktion genutzt.
wie die Durchwachsene Silphie in den Wie können sie zukünftig noch genutzt werden?
Fokus. • Die Durchwachsene Silphie ist in Europa nicht heimisch. Darf sie sich hier
unkontrolliert ausbreiten oder gefährdet dies das bestehende Ökosystem?
Foto: © Augenstern/shutterstock.comNEUE PFLANZEN
FÜR DIE BIOÖKONOMIE:
ELEFANTENGRAS – ERTRAGREICH
UND VIELSEITIG
Ausgangslage Was wir wissen
• Die Industrie sucht nach neuen • Elefantengras verlagert Nährstoffe aus dem oberirdischen Teil in seine
Pflanzen, die große Mengen an Bio- Wurzeln und speichert sie dort über den Winter.
masse produzieren und gleichzeitig • Elefantengras eignet sich während der warmen Jahreszeit als Gestaltungs-
vielseitig verwendet werden können. element für Gärten und Parks. Nach der Ernte im Herbst kann das Schnitt-
• Das aus Asien stammende Elefanten- gut als Ausgangsstoff für die Industrie verwendet werden.
gras (Miscanthus giganteus) wurde • Aus Elefantengras lassen sich Bauteile für die Automobilproduktion oder
durch Züchtung an die Anbaubedin- Werkstoffe zur Fassadendämmung herstellen.
gungen in Europa angepasst.
• Seine Nutzungsmöglichkeiten reichen Was wir nicht wissen
von der Energiegewinnung bis hin zum • Welches Nutzungspotenzial hat das Elefantengras über die bisherige
Ausgangsstoff für die Industrie. Nutzung hinaus?
• Ist es möglich, den gesamten Bedarf an industriellen Ausgangsstoffen mit
nachwachsenden Rohstoffen zu decken?
• Welche technischen Verfahren sind nötig, um eine breite Palette pflanz-
licher Rohstoffe nutzen zu können?
Foto: © PHILIPPE MONTIGNY/shutterstock.comNEUE PFLANZEN
FÜR DIE BIOÖKONOMIE:
BLAUGLOCKENBAUM –
KEINER WÄCHST SCHNELLER
Ausgangslage Was wir wissen
• Wegen seiner Eigenschaften ist Holz • Das Holz der Blauglockenbäume ist leicht und gleichzeitig stabil – ideal für
ein wichtiger Rohstoff in Handwerk die handwerkliche Verarbeitung.
und Baugewerbe. • Blauglockenbäume wachsen besonders schnell. Werden sie auf land-
• Eine nachhaltige Bewirtschaftung wirtschaftlichen Flächen angebaut, kann das Holz bereits nach 15 Jahren
der Wälder limitiert die Produktions geerntet werden. Das ist auch für Landwirtschaftsbetriebe in Europa
menge von Holz. interessant.
• Blauglockenbäume und andere • Der gezielte Anbau von Blauglockenbäumen auf Plantagen gilt als solide
schnellwachsende Holzarten mit Kapitalanlage mit einer Gewinnausschüttung nach 15 bis 20 Jahren.
guter Qualität sind stark nachgefragt.
Was wir nicht wissen
• Wann ist eine Holzplantage ökologisch sinnvoll und wann geht sie auf
Kosten von Natur und Umwelt?
• Wie stark werden Böden durch den Anbau schnell wachsender Hölzer
elastet? Wie können sie anschließend bewirtschaftet werden?
b
• Ist Holz als Geldanlage ethisch vertretbar? Wann ist dies nicht der Fall?
Foto: © R-BaiN/shutterstock.comFoto: © MikeDotta/shutterstock.com
BIOBASIERTE PRODUKTEBIOBASIERTE PRODUKTE:
ALLTAGSPRODUKTE
Ausgangslage Was wir wissen
• Klassische fossile Kunststoffe sind • Sowohl fossile als auch biobasierte Kunststoffe können – je nach Struktur –
Segen und Fluch zugleich: Sie sind biologisch abbaubar und auch beständig sein.
robust, langlebig und vielseitig nutzbar • Abfallstoffe der Nahrungsmittelproduktion können die Palette von bio
– zum Beispiel als Verpackungen oder basierten Werkstoffen erweitern – zum Beispiel Tomatenstängel oder
Werkstoffe für Alltagsgegenstände. Reste der Apfelsaftherstellung.
• Gleichzeitig sind Kunststoffe umwelt- • Durch biotechnologische Verfahren können Pflanzen auf vielfältige Art
schädlich: Sie bestehen aus fossilen, genutzt werden. Aus dem Saft des Löwenzahns etwa wird Bio-Kautschuk
nicht nachwachsenden Rohstoffen, hergestellt und zu Autoreifen verarbeitet.
lassen sich nur schwer entsorgen
und schaden als Mikroplastik zersetzt Was wir nicht wissen
Natur, Tier und Mensch. • Eine neu entdeckte Bakterienart kann Kunststoffe zersetzen. Lässt sich mit
• Biokunststoffe werden aus nachwach- deren Einsatz die Belastung der Umwelt mit Mikroplastik reduzieren?
senden pflanzlichen oder tierischen • Wie lassen sich neue Werkstoffe in das Recyclingsystem einbinden?
Rohstoffen hergestellt, etwa Zucker Wie können sie in die Kreislaufwirtschaft integriert werden?
oder Stärke. Sie gelten als klima- • Wann sind tierische Produkte als Rohstoffe sinnvoll? Sollte ihre Nutzung
freundliche Alternative zu klassischen ausgebaut werden oder ist das ethisch nicht gerechtfertigt?
Kunststoffen.
Foto: © MikeDotta/shutterstock.comBIOBASIERTE PRODUKTE:
GEBÄUDE
Ausgangslage Was wir wissen
• Bis ins 19. Jahrhundert nutzte der • In Europa verbringen Menschen die meiste Zeit ihres Lebens in Gebäuden.
Mensch natürliche Rohstoffe für den Dabei beeinflussen umgebende Werkstoffe die Gesundheit.
Bau von Gebäuden und die Herstellung • Die Herstellung und Entsorgung von Werkstoffen aus nachwachsenden
von Einrichtungsgegenständen – zum Rohstoffen sind im Vergleich zu Werkstoffen aus fossilen Rohstoffen klima-
Beispiel Holz, Lehm, Ziegel oder Leder. freundlicher.
• Mit der Entwicklung von Werkstoffen • Mais, Topinambur oder Silphie eignen sich für die Dämmung von Gebäuden.
auf fossiler Basis hat die Auswahl an Aus Hanf und Kokosfasern können Einrichtungsgegenstände hergestellt
kostengünstigen Werkstoffen zuge- werden.
nommen.
• Die Herstellung fossiler Werkstoffe Was wir nicht wissen
und ihre Entsorgung am Ende der • Wie lassen sich Bau- und Dämmstoffe möglichst effizient in die Kreislauf-
Nutzung verbrauchen viel Energie und Kaskadenwirtschaft integrieren?
und stehen deshalb zunehmend in • Wie können natürliche Werkstoffe designt und produziert werden, um frei
der Kritik. Gleichzeitig wächst die von Schadstoffen und trotzdem wetterfest, langlebig und sicher zu sein?
Nachfrage nach Produkten aus nach- • Können wir mit nachwachsenden Rohstoffen ausreichend Wohnraum für
wachsenden Rohstoffen. alle bauen? Ist auch der Bau von Wolkenkratzern aus nachwachsenden
Rohstoffen möglich?
Foto: © Mironmax Studio/shutterstock.comBIOBASIERTE PRODUKTE:
BIOPHARMAKA
Ausgangslage Was wir wissen
• Heilkräuter werden seit Jahrtausenden • Mit biotechnologischen Verfahren können Impfstoffe, Enzyme, Hormone
zur Linderung von Beschwerden und und Antikörper produziert werden. Dies ist auch dann effizient und in
Heilung von Krankheiten verwendet. hoher Reinheit möglich, wenn sie sehr groß sind oder eine komplexe
• Bereits im 20. Jahrhundert wurden Molekularstruktur haben.
die Wirkstoffe vieler Heilkräuter iso- • Viele Wirkstoffe kommen in Pflanzen vor, die bei uns nicht heimisch sind.
liert und deren biochemische Struktur Werden diese Wirkstoffe genutzt, sieht ein internationaler Vertrag
aufgeklärt. Heute werden Wirkstoffe – das Nagoya Protokoll – einen Ausgleich der Vorteile mit den Herkunfts
meist chemisch produziert. ländern vor.
• Mit biotechnologischen Verfahren ist • Mit dem Verlust der Artenvielfalt gehen mögliche Wirkstoffe gegen Krank-
die Produktion der Wirkstoffe durch heiten verloren, bevor sie entdeckt werden konnten.
Mikroorganismen und Pflanzen mög-
lich. Viele dieser Biopharmaka sind Was wir nicht wissen
bei der Behandlung von Diabetes • Sind Patente auf natürlich vorkommende Wirkstoffe aus Pflanzen und
und Krebs bereits etabliert, weitere Mikroorganismen gerechtfertigt?
werden erforscht. • Wie lassen sich wirtschaftliche Interessen berücksichtigen und gleichzeitig
ein fairer und transparenter Ausgleich mit den Herkunftsländern der
Pflanzen herstellen?
• Welche Folgen hat der Rückgang der Artenvielfalt für die Pharmaforschung?
Foto: © MagioreStock/shutterstock.comBIOBASIERTE PRODUKTE:
BIONIK
Ausgangslage Was wir wissen
• Die Natur hat im Laufe der Evolution • Vorbilder in der Natur lassen sich auf Alltagsprodukte übertagen:
Möglichkeiten entwickelt, mit mini- zum Beispiel Sonnencreme nach dem Vorbild der Korallen im Great Barrier
malem Rohstoff- und Energieeinsatz Reef oder Zahnbürsten mit Borsten nach dem Prinzip der Schneckenzunge.
effiziente Strukturen auszubilden und • Über Jahrtausende erprobte Lösungen der Natur haben ein hohes Potenzial
maximale Leistung zu bringen. für die Entwicklung innovativer energieeffizienter Produkte.
• Viele technische Erfindungen gehen • Mit Nanotechnologie lassen sich biobasierte Werkstoffe optimieren und
auf Beobachtungen der Natur zurück. mit besonderen Eigenschaften ausstatten.
Der Versuch Leonardo da Vincis, den
Vogelflug nachzuahmen und so einen Was wir nicht wissen
Flugapparat zu bauen, ist eines der • In welchen Bereichen der Technik und Technologie kann Bionik sinnvoll sein?
bekanntesten Beispiele. • Wann sind bionische Lösungen umweltverträglicher und nachhaltiger als
• Die heutige Bionik bezieht neben traditionelle technische Lösungen?
mechanischen Beobachtungen • Die Risiken der Nanotechnologie sind bisher wenig erforscht. Welche
auch biologische und biochemische F olgen hat die Verwendung von Nanopartikeln für Umwelt und die
Erkenntnisse ein. menschliche Gesundheit?
Foto: © 2Kateryna Kon/shutterstock.comFoto: © Anton Starikov/shutterstock.com
BIOBASIERTE ENERGIEBIOBASIERTE ENERGIE:
HOLZ FÜR WÄRME UND STROM
Ausgangslage Was wir wissen
• Menschen weltweit nutzen Holz zur • Neben Holz aus Wäldern und Forsten wird Pflanzenschnitt aus der Land-
Energiegewinnung: traditionell als schaftspflege, von Straßenrändern und Schienenwegen als Energieträger
Herd- und Ofenfeuer und in modernen benutzt.
Anlagen zur Gewinnung von Strom • Baumreihen und Plantagen, die gezielt auf landwirtschaftlichen Flächen
und Wärme. angelegt sind, liefern Holz für Kraftwerke. Sie können gleichzeitig weit
• Mit dem Ausstieg aus fossilen Brenn- räumige Flächen vor Winderosion schützen und den Humusgehalt sandiger
stoffen und der Kernenergie wird Holz Böden steigern.
zum wichtigen Rohstoff für die Energie- • Das Angebot auf dem Holzmarkt ist aktuell sehr gut, da viele kranke
wirtschaft. Den Bedarf decken bisher Bäume gefällt werden. Das wird aber nicht dauerhaft so sein.
überwiegend heimische Wälder.
• Zunehmend stammt Brennholz aber Was wir nicht wissen
auch von landwirtschaftlichen Flächen, • Wie können wir den Holzbedarf langfristig regional decken? Auch während
zum Beispiel aus Baumreihen und gefällte Baumbestände nachwachsen?
Plantagen mit schnell wachsenden • Wann ist eine Holzplantage nachhaltig? Wann wird die Grenze zur inten
Baumarten. siven Landwirtschaft überschritten?
• Pflanzenschnitt aus der Landschaftspflege wird traditionell kompostiert.
Wie können wir es optimal einsetzen, damit alle Bedarfe gedeckt werden?
Foto: © Anton Starikov/shutterstock.comBIOBASIERTE ENERGIE:
SYNTHETISCHE KRAFTSTOFFE FÜR
MOBILITÄT
Ausgangslage Was wir wissen
• Die Grundlage für den nahezu gesam- • Die Erzeugung von öl- und zuckerhaltigen Pflanzen für Biokraftstoffe findet
ten Verkehr auf der Straße, in der Luft auf landwirtschaftlichen Flächen statt. Damit steht sie in Konkurrenz zur
und auf See sind erdölbasierte Kraft- Nahrungsmittelproduktion.
stoffe. • Aus grüner Biomasse sowie Rest- und Abfallstoffen lassen sich synthetische
• Benzin, Diesel und Kerosin setzen bei Kraftstoffe gewinnen. Diese können biochemisch verändert und so an den
der Verbrennung das klimaschädliche Bedarf vorhandener Motoren angepasst werden.
Kohlendioxid frei. Und sie belasten • Aufgrund der hohen Reinheit sind synthetische Kraftstoffe schadstoffarm
die Luft mit gesundheitsschädlichen und verbrennen effizienter als erdölbasierte Kraftstoffe.
Stoffen.
• In Zukunft soll der Personen- und Was wir nicht wissen
Güterverkehr elektrisch betrieben • Die Entwicklung synthetischer Kraftstoffe steht erst am Anfang. Welche
werden. Für den Betrieb von Schiffen Ausgangsstoffe sind für die Produktion von synthetischen Kraftstoffen
und Flugzeugen werden jedoch flüs geeignet?
sige Kraftstoffe auf pflanzlicher Grund- • Welche Biomasse wird auch in Zukunft in ausreichenden Mengen zur
lage benötigt. Verfügung stehen?
• Sind Biokraftstoffe als Übergangslösung zur energieeffizienteren Elektro-
mobilität sinnvoll? Oder verzögern sie die Umstellung?
Foto: © MemoryMan/shutterstock.comBIOBASIERTE ENERGIE:
BIOMETHAN ZUR SPEICHERUNG
VON ENERGIE
Ausgangslage Was wir wissen
• Erdgas hat einen fossilen Ursprung • Anders als bei der Verbrennung von Erdöl und Kohle entstehen bei der
und besteht überwiegend aus Methan. Verbrennung von Methan nur wenige Schadstoffe.
Große Vorkommen gibt es vor allem • Biomethan lässt sich gut speichern – anders als regenerative Energie
in Russland und anderen zentral aus Windkraft und Sonnenlicht. Damit ist es unabhängig von Wetter und
asiatischen Ländern. Tageszeit verfügbar.
• Bei der Zersetzung von Pflanzen, Gülle • Bei der Produktion von Biomethan entsteht ein nährstoffreicher Rück-
und Bioabfällen durch Mikroorga stand. Dieser ist oft mit Schadstoffen belastet, weshalb er als Dünger für
nismen entsteht ebenfalls Methan. die Landwirtschaft oft ungeeignet ist.
Aufgrund der biologischen Herkunft
der Ausgangsstoffe wird es als Was wir nicht wissen
Biomethan bezeichnet. • Wasserstoff, der mithilfe regenerativer Energie produziert wird, gilt als
• Methan verbrennt unabhängig von Energiespeicher der Zukunft. Welche Bedeutung wird Biogas langfristig
seiner Herkunft sehr energieeffizient. haben?
• Welche Perspektiven gibt es für Biogasanlagen? Welche Investitionen in
Ausbau und Modernisierung von Biogasanlagen lohnen sich?
• Können Algen schadstoffbelastete Rückstände aus Biogasanlagen
abbauen?
Foto: © ShDrohnenFly/shutterstock.comBIOBASIERTE ENERGIE:
HOLZKOHLE FÜR GRILL UND
INDUSTRIE
Ausgangslage Was wir wissen
• Holzkohle entsteht, wenn getrocknetes • Bei der Herstellung von Holzkohle werden Schadstoffe freigesetzt, die
Holz in luftdichten Meilern unvollständig die Atmosphäre schädigen. Darüber hinaus ist die Herkunft des verwen-
verbrannt wird. deten Holzes kritisch.
• Holzkohle wird hauptsächlich als • Holzkohle wird für die Halbleitertechnik und chemische Industrie auch in
Wärmequelle beim Grillen genutzt. Zukunft ein wichtiger Ausgangsstoff bleiben.
Darüber hinaus wird sie in der Elektro- • Als Alternativen für klassische Grillkohle gelten aufbereitete Reststoffe
technik, in der Stahlproduktion sowie aus der Produktion von Olivenöl und Kokosmilch.
für die Herstellung von Pigmenten
verwendet. Was wir nicht wissen
• Der Großteil der bei uns verwendeten • Welche Voraussetzung muss umweltverträgliche und fair produzierte
Holzkohle stammt aus Osteuropa, Süd- Grillkohle erfüllen?
amerika und afrikanischen Ländern. • Ist die Suche nach Alternativen zur Holzkohle für industrielle Zwecke
sinnvoll?
• Grillen ist für viele Deutsche ein identitätsstiftendes Hobby. Wie kann
das Bewusstsein der Menschen für umweltfreundliche Grillkohle
gesteigert werden?
Foto: © deryabinka/shutterstock.comCC-BY-SA 3.0, UN
BIOÖKONOMIE
NACHHALTIG GESTALTENBIOÖKONOMIE
NACHHALTIG GESTALTEN:
ERNÄHRUNG WELTWEIT SICHERN
Ausgangslage Was wir wissen
• Im Jahr 2050 werden voraussichtlich • Weltweit leiden rund fünf Milliarden Menschen an Unterernährung
rund elf Milliarden Menschen auf der und Nährstoffmangel oder an den Folgen von Überernährung und
Erde leben. Fettleibigkeit.
• Mit zunehmendem Wohlstand steigt • Die Erzeugung von biobasierten Rohstoffen auf landwirtschaftlichen
die Nachfrage nach proteinreichen Flächen hat direkten Einfluss auf die Lebensmittelpreise. Diese steigen,
Nahrungsmitteln weltweit. wenn Nahrungsmittel knapp werden.
• Das zweite Nachhaltigkeitsziel der • Nahrungsmittelverluste entstehen bei der Produktion, beim Transport
Vereinten Nationen ist eine Welt und in privaten Haushalten. Viele Lebensmittel werden weggeworfen.
ohne Hunger. Alle Menschen sollen
Zugang zu ausreichend gesunder und Was wir nicht wissen
ausgewogener Nahrung haben. • Wie können Nahrungsmittelverluste reduziert und vorhandene Nahrungs
mittel bestmöglich verteilt werden? Werden dadurch ausreichend Flächen
für biobasierte Rohstoffe frei?
• Welches Potenzial hat die Pflanzenzüchtung und was kann grüne
Gentechnik für eine nachhaltige Landwirtschaft leisten?
• Wer darf entscheiden, was auf landwirtschaftlichen Flächen angebaut
wird?
Foto: ©Ninety-Nine-FOTO/shutterstock.comBIOÖKONOMIE
NACHHALTIG GESTALTEN:
NACHHALTIG WIRTSCHAFTEN ALS
CHANCE FÜR ALLE
Ausgangslage Was wir wissen
• Der Handel mit Produkten ist global. • Die Nachfrage nach landwirtschaftlichen Flächen durch finanzstarke
Was in einer Region produziert wird, Konzerne und Investoren steigt. Darunter leiden kleine, traditionelle
kann auf der ganzen Welt verkauft landwirtschaftliche Betriebe.
werden – und umgekehrt. • In der Marktwirtschaft bestimmen Preise den Warenfluss. Das hat
• Nicht alle Menschen profitieren von Auswirkungen auf die Arbeitsbedingungen bei der Herstellung und
den Möglichkeiten der Globalisierung. Verarbeitung von Biomasse.
Große Unterschiede gibt es zwischen • Die biobasierte Wirtschaft ist eine Chance für ländliche Gebiete und
Industrie- und Entwicklungsländern strukturschwache Regionen, die durch regionale Wertschöpfung und
sowie zwischen städtischen und länd- neue Arbeitsplätze wieder attraktiver werden können.
lichen Regionen.
• Das achte Nachhaltigkeitsziel der Was wir nicht wissen
Vereinten Nationen fordert eine • Welche Bedeutung sollten Regierungen, indigenen Völkern oder traditio-
produktive Vollbeschäftigung und nellen Nutzungsformen bei der Vergabe von Landrechten zukommen?
menschenwürdige Arbeit für alle • Welche Rolle spielen Menschenrechte bei der Wahl von Produktions-
sowie ein ökologisch und sozial standorten?
gerechtes Wirtschaftswachstum. • Wie sollten strukturschwache Regionen – etwa ehemalige Kohleregionen –
gefördert werden, um wirtschaftlich wieder anzuschließen?
Foto: © KAMONRAT/shutterstock.comBIOÖKONOMIE
NACHHALTIG GESTALTEN:
NACHHALTIG PRODUZIEREN UND
KONSUMIEREN
Ausgangslage Was wir wissen
• Unsere Lebensweise stößt an die öko- • Neuartige energie- und rohstoffsparende Produktionsweisen können
logischen Grenzen unseres Planeten negative Auswirkungen des Konsums auf Natur und Umwelt verringern.
oder hat diese bereits überschritten. • Eine nachhaltige Wirtschaft orientiert sich an Kreisläufen und Kaskaden:
• Eine nachhaltige Lebensweise ist Rohstoffe und daraus hergestellte Produkte werden möglichst lange
Voraussetzung dafür, dass Menschen genutzt, bevor sie entsorgt oder verbrannt werden.
auch in Zukunft gut leben können. • Der Ersatz fossiler Rohstoffe durch Biomasse reicht nicht aus, um die
• Das zwölfte Nachhaltigkeitsziel der ökologischen Grenzen unserer Planeten einzuhalten. Auch das Konsum
Vereinten Nationen ist eine Verän- verhalten der Menschen muss sich ändern.
derung des individuellen Konsums
sowie der Wertschöpfung hin zu einer Was wir nicht wissen
ökologisch, wirtschaftlich und sozial • Wie sollte unser Wirtschaftssystem verändert werden, damit es nachhaltig
nachhaltigen Lebensweise. ist und künftigen Generationen Wohlstand sichert?
• Ökologische, wirtschaftliche und soziale Aspekte stehen oft im Gegensatz
zueinander. Wann darf ein Aspekt auf Kosten der anderen bevorzugt
werden?
• Wie sollten Verbraucher/-innen in die Gestaltung der Bioökonomie
einbezogen werden, um die negativen Folgen einer biobasierten
Wirtschaft zu minimieren?
Foto: © Bogdan Sonjachnyj/shutterstock.comBIOÖKONOMIE
NACHHALTIG GESTALTEN:
INTAKTE ÖKOSYSTEME ALS GRUND-
LAGE FÜR DAS LEBEN AUF DER ERDE
Ausgangslage Was wir wissen
• Die Natur liefert mit ihren Öko • Landwirt/-innen spüren die Folgen des Klimawandels unmittelbar.
systemen Nahrung, Trinkwasser Gleichzeitig trägt die landwirtschaftliche Erzeugung zum Klimawandel bei.
und Rohstoffe. Sie mildert Umwelt • Der Anbau von Pflanzen auf zerstörten, stark sandigen oder unfrucht-
katastrophen und wirkt regulierend baren Böden kann die Qualität der Flächen verbessern und diese wieder
auf das Klima. nutzbar machen.
• Viele Ökosysteme werden durch • Artenvielfalt ist eine Voraussetzung für funktionierende Ökosysteme.
Menschen verändert. Natürliche Sie zu erhalten ist auch von wirtschaftlicher Bedeutung.
Lebensräume vieler Pflanzen und
Tiere gehen dabei verloren. Was wir nicht wissen
• Das 15. Nachhaltigkeitsziel der • Landwirtschaftlich nicht nutzbare, überschüssige Flächen zeichnen sich
Vereinten Nationen widmet sich durch eine große Artenvielfalt aus. Welchen Einfluss hat deren Nutzung
den Landökosystemen. Diese sollen für den Anbau von Biomasse?
geschützt und wiederhergestellt • Wie kann ein Ausgleich zwischen den wirtschaftlichen und den ökolo
werden. Der Rückgang der biologi- gischen Interessen in der Landwirtschaft gelingen? Wer trägt die jewei
schen Vielfalt und die Wüstenbildung ligen Kosten?
sollen beendet und eine nachhaltige • Wie stark können Ökosysteme belastet werden? Wo sind die Grenzen der
Nutzung der Flächen an Land sicher Belastbarkeit, die nicht überschritten werden dürfen?
gestellt werden.
Foto: © ReiKilb/shutterstock.comFoto: © Zapp2Photo/shutterstock.com
MEGATRENDSMEGATREND:
KLIMAWANDEL
Ausgangslage Was wir wissen
• Beim Verbrennen fossiler Rohstoffe • Nachwachsende Rohstoffe entziehen der Atmosphäre Kohlendioxid.
gelangt Kohlendioxid in die Atmo- Produkte aus Biomasse speichern den Kohlenstoff über ihre gesamte
sphäre und lässt die globale Tempe- Lebensdauer.
ratur steigen. • Bei der Verbrennung nachwachsender Rohstoffe und biobasierter
• Die Auswirkungen der Erderwärmung Produkte wird nur so viel Kohlendioxid freigesetzt, wie die Pflanze
sind bereits spürbar: Klimazonen während ihres Wachstums gebunden hat.
verschieben sich, Gletscher schmelzen • Durch Tierhaltung und Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft
und der Meeresspiegel steigt. entstehen Gase mit noch klimaschädlicherer Wirkung als Kohlendioxid.
• Beim Pariser Klimaabkommen haben
sich 190 Staaten verpflichtet, die Erd- Was wir nicht wissen
erwärmung zu begrenzen. Und zwar • Wie kann die Bioökonomie möglichst schnell und wirksam zur Erfüllung
im Vergleich zum vorindustriellen der Ziele des Pariser Klimaabkommens beitragen?
Zeitalter auf „deutlich unter“ zwei • Welche Anbausysteme sind geeignet, um den Ausstoß klimaschädlicher
Grad Celsius, besser sogar unter Gase bei der landwirtschaftlichen Erzeugung zu begrenzen und gleich
1,5 Grad Celsius. zeitig die benötigten Erträge bereitzustellen?
• Welche Pflanzen können langfristig dem Klimawandel standhalten und
unseren Bedarf an gesunden Lebensmitteln und benötigten Werkstoffen
decken?
Foto: © murattellioglu/shutterstock.comMEGATREND:
DIGITALISIERUNG
Ausgangslage Was wir wissen
• Die Digitalisierung gilt als wirtschaft- • Landwirtschaftliche Prozesse können mit digitalen Technologien auto-
lich bedeutende Innovation – ähnlich matisiert und in Echtzeit überwacht werden. Der Einsatz von Dünge- und
wie die Erfindung der Dampfmaschine Pflanzenschutzmitteln kann dadurch bedarfsgerecht und präzise erfolgen.
und der Eisenbahn. • In Datenbanken gespeichertes Wissen kann weltweit abgerufen werden
• Digitale Technologien ermöglichen und so Prozesse beschleunigen, etwa in der Pflanzenzüchtung oder bei
die Erfassung, Berechnung und Aus- der Entwicklung biotechnologischer Verfahren.
wertung großer Datenmengen in • Die Digitalisierung selbst benötigt Ressourcen: Rohstoffe für die Herstellung
kurzer Zeit. der elektronischen Geräte und Roboter sowie Energie für deren Betrieb.
• Für die Bioökonomie hat die Digitali-
sierung eine übergreifende Funktion: Was wir nicht wissen
Sowohl in der Forschung als auch in • Digitale Forschungsdaten sind wertvolle Ressourcen. Wer darf mit welchen
der Praxis werden Prozesse zuneh- Rechten und Pflichten auf diese Daten zugreifen?
mend digital unterstützt. • Digitale Systeme sind sensibel gegenüber Störungen und Schadsoftware.
Welche Risiken sind damit verbunden und wie können diese minimiert
werden?
• Welche Auswirkungen wird die Digitalisierung auf Arbeitsplätze, auf kleine
und mittelständische Betriebe oder auf ländliche Regionen haben?
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DEMOGRAFISCHER WANDEL
Ausgangslage Was wir wissen
• Der Umfang und die Struktur von • Jede Region auf der Welt hat ein Recht auf Entwicklung und wirtschaft-
Gesellschaften verändert sich weltweit lichen Wohlstand. Immer mehr Länder setzen dabei auf das Potenzial der
mit starken regionalen Unterschieden. biobasierten Wirtschaft.
• In vielen Ländern der nördlichen Halb- • Die wachsende Weltbevölkerung und global zunehmende Mittelschicht
kugel steigt aufgrund einer wachsen- verändern bestehende Konsummuster.
den Lebenserwartung und gleichzeitig • Zukünftig wird die Nachfrage nach biobasierten Produkten und biobasierter
niedriger Geburtenraten der Alters- Energie den bisherigen Konsum fossiler Produkte übersteigen. Gleichzeitig
durchschnitt der Gesellschaft. bleibt die Zahl der produktiven Flächen begrenzt.
• Durch höhere Lebenserwartung und
Migration verändern sich die Bedarfe Was wir nicht wissen
und Bedürfnisse der Menschen in • Welche Auswirkungen hat der demografische Wandel auf die regionale
Europa. Wertschöpfung und den Konsum vor Ort?
• Welche Wirtschaftssysteme ermöglichen ein würdiges Leben – sowohl
dem arbeitenden Teil der Gesellschaft als auch den vielen Menschen im
Ruhestand?
• In vielen Teilen der Welt überwiegen die wirtschaftlichen Interessen der
Bioökonomie. Wie kann es gelingen, eine ökologisch, wirtschaftlich und
sozial ausgewogene biobasierte Wirtschaft in allen Teilen der Welt zu
Foto: © Lightspring/shutterstock.com etablieren?MEGATREND:
BEWUSSTSEINSWANDEL
Was wir wissen
Ausgangslage • Verbraucher/-innen bestimmen durch ihre Nachfrage das bestehende
• Umweltprobleme gehören zu den am und zukünftige Produktangebot. Vielen ist das jedoch nicht bewusst.
meisten wahrgenommenen Heraus- • Das „bio“ in biobasiert wird oft mit dem Biolandbau assoziiert. Biobasiert
forderungen in Europa. heißt aber nicht, dass der Rohstoff nach den strengen Regeln des Bioland-
• Verbraucher/-innen achten bei der baus produziert wurde.
Wahl von Produkten zunehmend auf • Viele Verbraucher/-innen befürworten eine größere Verantwortung für
Herstellungsbedingungen und eine Klima, Umwelt und faire Arbeitsbedingungen. Allerdings sind nur wenige
lange Nutzungsdauer der Produkte. tatsächlich bereit, nachhaltig zu handeln und zum Beispiel auf Fleisch
• Ein an Nachhaltigkeit orientierter oder ein eigenes Fahrzeug zu verzichten.
Konsum in Industrieländern kann sich
positiv auf globale Wertschöpfungs- Was wir nicht wissen
ketten auswirken. Davon profitieren • Wer soll die zentralen Impulse für eine nachhaltige Wertschöpfung setzen?
auch die Entwicklungsländer. Welche Verantwortung tragen jeweils Politik und Wirtschaft, welche die
Verbraucher/-innen?
• Wie kann die Bioökonomie die Eigenverantwortung der Entwicklungs-
länder stärken? Welche Geschäftsmodelle sind ethisch vertretbar, welche
global gerecht?
• Brauchen wir staatlich regulierte Zertifizierungen? Und wenn ja: Welche
Siegel sollten eingeführt werden, um komplexe Prozesse übersichtlich
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