Die Ökonomie der Pflanzenforschung

Kaum eine Wissenschaft kommt heute ohne wirtschaftliche Legitimation aus. Das Bioökonomie Science Center versteht sich deshalb als Schnittstelle zwischen Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften.

In loser Folge stellen wir in einer Serie Pflanzenforschungsnetzwerke vor. Dabei gehen wir den Fragen nach, was diese Cluster ausmacht und warum sich diese gebildet haben. Darüber hinaus hoffen wir Anregungen für Kooperationen zu bieten. Schüler und Studierende wollen wir motivieren, sich das eine oder andere Zentrum etwas genauer anzusehen.

Die ganze Wertschöpfungskette in einem Netzwerk: Von der pflanzlichen Biochemie bis zur energetischen und stofflichen Nutzung der pflanzlichen Biomasse reichen die Forschungsfelder des noch jungen Bioökonomie Science Centers (BioSC) in Nordrhein-Westfalen. Im Oktober 2010 gründeten die Universitäten Aachen, Bonn und Düsseldorf gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich die inter- und transdisziplinäre Kooperation, ein wissenschaftliches Kompetenznetzwerk zur Forschung für eine nachhaltige Bioökonomie. Die Universität Bonn steuert die Agrarwissenschaften bei, das Forschungszentrum Jülich und die Universität Düsseldorf besetzen die Bereiche Biotechnologie und Pflanzenforschung, aus Aachen kommt das Ingenieurswissen.

30 Millionen Euro Drittmittel im Jahr

BioSC, das sind 1200 Mitarbeiter an 54 Instituten, die zusammen jährlich 30 Millionen Euro an Drittmitteln für ihre Forschung erwirtschaften. Ab 2012 sollen jährlich sechs Millionen Euro aus Landesmitteln hinzukommen. Die drei Universitäten und das Forschungszentrum Jülich beheimaten herausragende Forschungsaktivitäten in Schlüsselfeldern der Bioökonomie und bilden bereits heute eine exzellente Forschungslandschaft in einem starken Bioökonomieorientierten Industrieumfeld in Nordrhein-Westfalen. Ein wesentliches Merkmal des BioSC ist, dass es auf eine Vielzahl existierender bilateraler oder trilateraler Verbundprojekte zurückblicken kann, weil bereits langjährige, erfolgreiche Kooperationserfahrungen zwischen den Partnern bestehen. Durch die Bündelung der verschiedenen Expertisen der Partner will das BioSC stärker Synergien nutzen, gemeinsame Forschungsprojekte und -strukturen etablieren und die interdisziplinäre Ausbildung zum Thema Bioökonomie entwickeln und fördern.

Optimale Kaskadennutzung ist das übergeordnete Ziel

Mit der 2,4 Milliarden Euro schweren Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie hat auch das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung die Bedeutung der Bioökonomie hervorgehoben. Dabei umfasst die Bioökonomie am BioSC alle Bereiche von der Grundlagenforschung über anwendungsorientierte bis zu industrienaher Forschung, und reicht in den Fachdisziplinen von Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften bis hin zur Sozioökonomie. Die wissenschaftlichen Aktivitäten des BioSC untersuchen Wertschöpfungsketten von der agrarischen Produktion von Pflanzen und pflanzlicher Biomasse für Ernährung, Energie und Rohstoffe über deren bio- und chemokatalytische sowie biotechnologische Umsetzung zu Produkten verschiedener Wertschöpfungsstufen – beispielsweise Aminosäuren, Enzyme, Biopolymere, Feinchemikalien. Hinzu kommen verfahrenstechnische Grundlagen und Prozesse für Produktion und Aufarbeitung.

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Das Ziel ist dabei die Kaskadennutzung, die den Rohstoff Pflanze umfassend und optimal verwertet. Diese Mehrstufennutzung eines Rohstoffs in sogenannten Bioraffinerien bedeutet, dass die verschiedenen Zwischenprodukte, die bei der Umsetzung eines biobasierten Rohstoffs entstehen können, in verschiedene Produkte umgesetzt werden. Dadurch gewinnt man am Ende aus der gleichen Rohstoffmenge nicht nur ein Produkt plus „Abfall“, sondern mehrere Produkte.

Diese wissenschaftlichen Aktivitäten sind vier Forschungsschwerpunkten zugeordnet:

• Nachhaltige pflanzliche Bioproduktion und Ressourcenschutz,
• Mikrobielle und Molekulare Stoffumwandlung,
• Verfahrenstechnik nachwachsender Rohstoffe sowie
• Ökonomie und gesellschaftliche Implikationen der Bioökonomie. 

Darüber hinaus bearbeiten die Forscher im Bioökonomie Science Center Querschnittsthemen, die für nahezu alle Forschungsschwerpunkte relevant sind und verbindende Elemente darstellen:

• Systems Engineering,
• Bioinformatik und Wissensmanagement sowie
• Strukturbiologie.

International gefragt nach nur wenigen Monaten

Auf diese Weise sind alle relevanten Wissenschaftszweige zur Bereitstellung von Biomasse und biobasierten Produkten und Prozessen in einem international sichtbaren und derzeit einmaligen Kompetenzzentrum vertreten. Wie erfolgreich das Konzept bereits nach kurzer Zeit ist, zeigen Kooperationsanfragen an das BioSC aus anderen EU-Ländern, den USA, Brasilien, Indien und Russland. Außerdem ist das Zentrum Partner in nationalen Wettbewerben zu Netzwerkprojekten und -initiativen wie der Exzellenzinitiative und dem Spitzencluster-Wettbewerb und darüber hinaus an großen europäischen Netzwerken beteiligt.

Weitere Kooperationsanfragen stammen aus der Industrie, sowohl von kleinen und mittelständischen Firmen als auch von internationalen Konzernen. Die enge Zusammenarbeit mit der Wirtschaft ist beim BioSC durchaus gewünscht. So soll erreicht werden, dass Forschungsergebnisse und Entwicklungen zügig Eingang finden in die Praxis.

Trotz aller Kooperation ist ein wesentliches Element des BioSC die Entwicklung inter- und transdisziplinärer Projekte innerhalb des Zentrums. Hierzu haben in den Monaten seit der Gründung mehrere interne Workshops stattgefunden, aus denen Forschungsthemen zwischen den Forschungsschwerpunkten hervorgegangen sind, die die beteiligten Wissenschaftler derzeit konkretisieren.

Bereits in der Entwicklungsphase des BioSC-Konzeptes, also noch vor der Gründung, sind interdisziplinäre Projektideen zwischen mehreren BioSC-Partnern und Arbeitsgruppen entstanden, die ohne die Diskussion des BioSC-Verbundes nicht entstanden wären. Ein Beispiel ist das Agrar-Kompetenznetzwerk CropSense, an dem federführend jetzige BioSC-Mitglieder der Universität Bonn und des FZ Jülich sowie weitere Partner beteiligt sind. Ziel von CropSense ist die nicht-destruktive quantitative wie qualitative Phänotypisierung von Pflanzen über deren gesamten Lebenszyklus. Zusätzlich sollen die entwickelten Methoden für die Bestandsbeurteilung in der Präzisionslandwirtschaft genutzt werden. 

Auch das geplante Center for Next Generation Processes and Products (NGP²) an der RWTH Aachen ist ein Beispiel für den Mehrwert des BioSC: Das verfahrenstechnische Zentrum soll die Basis darstellen, um ein Bioraffineriekonzept zu entwickeln und umzusetzen. Wie das BioSC wird es damit eine Schnittstelle zwischen Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften. Das Gebäude mit einer Hauptnutzungsfläche von 6900 Quadratmetern soll 2013 bezugsfertig sein.

Vielseitige Qualifizierung für Graduierte

Bei all der Forschung legt das BioSC auch Wert auf die Nachwuchsförderung: Interdisziplinäre Ausbildung ist ein wichtiges Element des Zentrums, da im Bereich Bioökonomie zukünftig auch aus Sicht der Industrie ein großer Bedarf an Fachkräften entstehen wird bzw. bereits besteht. Gefragt sind beispielsweise Ingenieure, die verstehen, wie biologische Systeme funktionieren, und auf der anderen Seite Naturwissenschaftler wie Biologen, die wissen, welche Anforderung eine Pflanze oder biobasierter Rohstoff in einem Produktionsprozess idealerweise erfüllen muss. Das BioSC will hierbei zunächst einen Fokus auf die Graduiertenausbildung legen und verschiedene Elemente mit einbeziehen, die an den verschiedenen Standorten bereits bestehen, darunter Graduiertenprogrammen und Graduate Schools.

Obwohl das Bioökonomie Science Center noch jung ist, gehen die Planungen natürlich schon weiter. Die Breite des Themas Bioökonomie kann auch innerhalb eines solch großen Verbundes wie dem BioSC nicht vollständig abgedeckt werden. Deshalb stellt das BioSC-Konzept ein offenes, dynamisches Konzept dar, welches mittelfristig entlang der gemeinsam von den BioSC-Partnern erarbeiteten Strategie und der Mission für eine nachhaltige Bioökonomieforschung ausgebaut werden kann und soll. Das BioSC versteht sich deshalb als eine regionale Forschungsallianz, die die Basis für weitere nationale und internationale Netzwerke und Initiativen darstellt und über die weitere Kompetenzen und Synergien eingebracht und ausgetauscht werden können.