Dank der Entwicklung der Bioökonomie befindet sich die Welt in einem der ehrgeizigsten Umbrüche ihrer Geschichte. Mehr als 50 Länder haben Strategien in diesem Bereich entwickelt und versuchen, die Chancen der Biotechnologie zu nutzen. Russland gehört zusammen mit den Vereinigten Staaten und China zu den Ländern mit dem größten Potenzial in diesem Bereich. Dessen Realisierung erfordert jedoch höhere Investitionen und eine verstärkte Umsetzung von Biotechnologieprojekten, schreibt Alexander Jakowenko, Leiter des Ausschusses für globale Probleme und internationale Sicherheit des Wissenschafts- und Expertenrates des russischen Sicherheitsrates für das Wirtschaftsmagazin Experte.
Mit der Entwicklung der Bioökonomie findet eine technologische Revolution statt, die durch eine Verlagerung von fossilen Rohstoffen zu lebenden Systemen als Quelle für Lebensmittel, Materialien, Energie und Medikamente gekennzeichnet ist. Dadurch ändern sich die Spielregeln in fast allen Sektoren, die DNA der Wirtschaft verändert sich und es findet eine rasche Umstellung auf die Verwendung erneuerbarer Rohstoffe, wie Biomasse einschließlich Algen und schnell wachsender Pflanzen, statt. In dem neuen Produktionsparadigma werden geschlossene Kreisläufe angewandt: Industrie- und Haushaltsabfälle werden nicht weggeworfen, sondern zu Rohstoffen für neue Produkte – einschließlich Kraft- und Kunststoffe – weiterverarbeitet.
In Zukunft werden Kohlenwasserstoffe zunehmend durch Biokraftstoffe und Biogas ersetzt, wodurch die Kohlenstoffemissionen verringert werden.
Die Bioökonomie verkörpert die Grundsätze der Kreislaufwirtschaft, indem sie Abfälle reduziert, und trägt zudem zur Erhaltung und Wiederherstellung der Artenvielfalt bei. Mithilfe von „Genetic Editing” und molekularen Designmethoden, die auf künstlicher Intelligenz basieren, ist es möglich, „Designer”-Organismen zu schaffen, die auf die Bedürfnisse der Wirtschaft abgestimmt sind.
Die Forschung in Bereichen wie Genomik, Proteindesign und Protein-Engineering, Arzneimitteldesign und personalisierte Medizin kann die Fähigkeit verbessern, biologische Systeme zu manipulieren und sie auf molekularer Ebene zu verstehen. Dies wird in der Zukunft neue Möglichkeiten für Innovationen in der Medizin, der Landwirtschaft und bei industriellen Prozessen eröffnen.
Da die Biotechnologie viele Branchen beeinflusst, ist sie entscheidend für die wissenschaftliche und wirtschaftliche Führung der Nationen. Die globale Bioökonomie wird im Jahr 2030 voraussichtlich ein Volumen von rund vier Billionen Dollar erreichen. Dabei werden die Europäische Union und China zweistellige Milliardenbeträge in diesen Sektor investieren. Allein in Europa dürften die Bioinvestitionen bis 2030 über 100 Milliarden Euro erreichen. Die Produktion von Biokunststoffen wird bereits auf 10 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt, sie wächst jährlich um 20 Prozent. Biokraftstoffe werden auf 150 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt. Die Pilotprojekte von gestern nehmen nun industrielle Dimensionen an. So beträgt die Bioethanolproduktion in den USA beispielsweise 60 Millionen Tonnen pro Jahr.
Fortgeschrittene Technologien, einschließlich künstlicher Intelligenz, stehen im Mittelpunkt des Übergangs zu einem neuen technologischen Paradigma. KI wird eingesetzt, um die Struktur von Biomolekülen, insbesondere von Proteinen, zu entschlüsseln und vorherzusagen, Enzyme zu entwickeln und Bioprozesse zu optimieren sowie Satellitendaten zur Überwachung der wichtigsten Biomassequellen – Wälder, Felder und Schelfe – zu analysieren. Mithilfe von KI werden Bioressourcensammlungen und Genombanken für verschiedene Ökosysteme angelegt: terrestrische, marine, anthropogene, natürliche und extreme. Plattformen zur Entwicklung von Medikamenten, die KI nutzen und oft aus offenen biologischen Daten, bestehenden Molekularstrukturen und verwandten Proteinen lernen, können neue Molekularstrukturen erzeugen und das genomische Targeting erleichtern.
Zu den am schnellsten wachsenden technologischen Trends in der Bioökonomie gehören fortschrittliche Fermentations- und Bioseparationstechnologien in der industriellen Produktion und bei Umweltprojekten.
Die Vereinigten Staaten sind in allen Bereichen der Bioökonomie führend – von Militärtechnologien und Neurobiotechnologie über Agro-Biotechnologie bis hin zu Biomaterialien und Biokraftstoffen. Bereits im Jahr 2012 hat das Office of Science and Technology Policy (OSTP) eine umfassende Vision der US-amerikanischen Bioökonomie vorgelegt. Ein Beispiel für ein laufendes Biotech-Projekt in den USA ist die Produktion von Lederwaren durch Modern Meadow mithilfe gentechnisch veränderter Hefe, ohne den Einsatz von Tieren. LanzaTech (USA, Neuseeland, China) stellt mithilfe von Bakterien Benzin aus Industrieabfällen und Gasemissionen her. Pivot Bio hat Mikroben entwickelt, die atmosphärischen Stickstoff direkt in den Pflanzenwurzeln in Ammoniak umwandeln können. Damit stellen sie eine Alternative zu synthetischen Düngemitteln dar und reduzieren Kohlendioxidemissionen sowie die Verschmutzung aquatischer Ökosysteme. Biomason wiederum züchtet Bakterien, die natürliche Materialien zu einem Bindemittel verbinden und so Biozement als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichem Zement herstellen.
Derzeit entfällt der größte Anteil des Biotechnologiemarktes auf Nordamerika. Es wird jedoch erwartet, dass der asiatisch-pazifische Raum bis 2030 die höchste Wachstumsrate aufweisen wird. Die Volksrepublik China baut ihren Biotechnologie- und Bioökonomiesektor als nationale Priorität aus. So hat Peking im Mai 2022 einen Plan zur Förderung der Bioökonomie im Zeitraum des 14. Fünfjahresplans (2021–2025) vorgestellt. Bis 2035 will China durch die umfassende Entwicklung seiner Bioökonomie eine führende Position in der Welt einnehmen.
Der Ansatz Pekings basiert auf staatlicher Verwaltung mit flexibler Regulierung und Förderung des Sektors durch Finanzierung und steuerliche Anreize für Unternehmen.
Auch Europa gehört zu den Branchenführern und hat bereits 2012 eine Bioökonomie-Strategie verabschiedet. Der Schwerpunkt liegt in der Region auf der grünen Wirtschaft und der Bio-Kreislaufwirtschaft, wobei die aktivsten Investitionen in die Herstellung von Biokunststoffen und das Recycling getätigt werden. Obwohl strenge Vorschriften und viele bürokratische Hürden Innovationen hemmen, wächst der europäische Biotech-Markt mit beachtlicher Geschwindigkeit.
Für die Entwicklung der Bioökonomie sind erhebliche Bioressourcen und finanzielle Mittel erforderlich. Aus finanzieller und technologischer Sicht verfügen die USA, China, die EU, Japan und Südkorea über das größte Potenzial in diesem Bereich. Aufgrund seines riesigen Marktes, seines landwirtschaftlichen Potenzials und seiner wachsenden Kompetenzen im Bereich der für die Bioinformatik erforderlichen IT wird auch Indien in Zukunft ein wichtiger Akteur auf dem Biotechnologiemarkt sein.
Was die biologischen Ressourcen betrifft, haben Länder wie Brasilien, Indonesien, Russland und Kanada aufgrund ihrer großen Wälder, landwirtschaftlichen Flächen und Meere das größte Potenzial für die Entwicklung der Bioökonomie. Hemmnisse sind jedoch der Mangel an Investitionen und die langsame Entscheidungsfindung.
Russland schließt derzeit die Vorbereitung des nationalen Projekts „Technologische Unterstützung der Bioökonomie” ab. Es wird voraussichtlich bis Ende 2025 genehmigt werden. Das nationale Projekt umfasst drei grundlegende föderale Projekte: „Organisation der Produktion und Förderung des Absatzes von Produkten der Bioökonomie”, „Wissenschaftliche und technologische Unterstützung der Entwicklung der Bioökonomie” sowie „Analytische, methodische und personelle Unterstützung der Bioökonomie”. Das Nationale Projekt konzentriert sich auf vier technologische Plattformen: Mikroorganismen, mikrobielle Biosynthese, Produkte aus der Verarbeitung pflanzlicher und tierischer Rohstoffe sowie Produktionsmittel.
Die Entwicklung der Bioökonomie wurde im Dekret des Präsidenten der Russischen Föderation als eines der Ziele des nationalen Ziels „Technologische Führerschaft” bis 2030 und darüber hinaus bis 2036 festgelegt. Die große Vielfalt der Bioressourcen in Russland stellt einen wichtigen Wettbewerbsvorteil dar. So ist beispielsweise unser arktischer Schelf produktiver als tropische Wassersysteme. Sobald der Permafrostboden auftaut, wird Russland über noch mehr biologische Ressourcen verfügen.
Trotz zahlreicher Initiativen zur Entwicklung der Bioökonomie bleibt die Umsetzungsrate gering. In der Russischen Föderation gibt es jedoch bereits funktionierende biotechnologische Projekte. So produziert beispielsweise Bioenergia in der Region Kirow Biogas aus landwirtschaftlichen Abfällen und das biopharmazeutische Unternehmen Generium entwickelt gentechnisch hergestellte Arzneimittel und biomedizinische Zellprodukte. Darüber hinaus gibt es eine Reihe weiterer hochspezialisierter Projekte. Insgesamt ist der Umfang der Umsetzung von Biotech-Projekten jedoch gering und es fehlen dem Land groß angelegte Bioverarbeitungsanlagen.
Das Volumen der russischen Bioökonomie liegt bei etwa 2 Mrd. $, ihr Anteil am BIP beträgt nominal weniger als 1 Prozent. In der EU hingegen macht die Bioökonomie bereits 5 Prozent und in Brasilien 8 Prozent des BIP aus. Allein das Volumen des Weltmarktes für Industrieenzyme, das am dynamischsten wachsende Segment der Bioökonomie, ist größer als der gesamte russische Biotech-Markt.
Einer vorsichtigen Prognose zufolge wird die globale Bioökonomie bis 2030 jährlich um 10–15 Prozent wachsen und danach noch schneller wachsen. Bis 2035–2040 wird die Bioökonomie in der EU, den USA, China und Brasilien mindestens 10–15 Prozent des BIP ausmachen.
In Russland wird der Anteil der Bioökonomie bei außerordentlichen Anstrengungen zu ihrer Entwicklung im Jahr 2035 3–5 Prozent des BIP erreichen. Ohne entsprechende Anstrengungen wird dieser Anteil nur 1–2 Prozent des BIP betragen. Dadurch besteht die Gefahr, dass Märkte verloren gehen und die technologische Abhängigkeit zunimmt. Die russische Bioökonomie benötigt jährlich mindestens 300 bis 400 Milliarden Rubel an Investitionen – nicht nur für die Forschung, sondern auch für „Pilotprojekte” und deren Umsetzung –, während die derzeitigen Investitionen um Größenordnungen geringer ausfallen.
Die Nutzung von Bioressourcen und Produkten der synthetischen Biologie ermöglicht eine lokale Produktion und schafft somit Arbeitsplätze, Nahrungsmittel und industrielle Unabhängigkeit im Inland. Dies dient als Schutz vor geopolitischen und anderen Faktoren wie Zöllen oder der Sperrung von Transportwegen, die zu Versorgungsunterbrechungen führen können.
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