Die Europäische Kommission definiert Bioökonomie als «nachhaltige Lösungen auf der Grundlage biologischer Ressourcen». Die Bioökonomie ist ein Wirtschaftsmodell, das auf der Nutzung von Biomasse und sektorübergreifenden biotechnologischen Anwendungen basiert. Die Umwandlung von Biomasse in Produkte erfolgt in Bioraffinerien. Biobasierte Wirtschaft und Bioökonomie werden oft synonym verwendet, obwohl Bioökonomie das umfassendere Konzept ist, das sich auf das gesamte auf biologischen Ressourcen basierende Wirtschaftssystem bezieht, während sich die biobasierte Wirtschaft auf den Ersatz fossiler Ressourcen durch biologische oder erneuerbare Ressourcen konzentriert. Die Bezeichnung «Bioökonomie» gibt es bereits seit über 50 Jahren, doch erst in letzter Zeit hat er an Dynamik gewonnen.
Zur Klarstellung: Die Herstellung von monoklonalen Antikörpern, Antibiotika, Vitaminen sowie Lebensmitteln, Futtermitteln und Aroma- und Duftstoffen mittels Bioprozessen kann als «biobasiert» betrachtet werden, da sie für die Produktion auf Zucker und Nährstoffe aus Pflanzen oder anderen biologischen Quellen zurückgreift. Im Rahmen der geplanten Sonderausgabe von CHIMIA wird der Begriff jedoch enger gefasst: Der Schwerpunkt liegt auf primären biobasierten Rohstoffen wie Holz und landwirtschaftlichen Erzeugnissen, die als direkte Alternativen zu fossilen Ressourcen dienen können.
In der Zeit vor dem Automobil benötigte die Fütterung von Pferden fast ebenso viel Ackerland wie die Ernährung der Menschen. Die Entsorgung von Pferdemist war in Städten wie Paris oder London ein ernstes Problem, obwohl nur die Wohlhabenden Pferde besassen. Heute sieht das Ausmass des Ressourcenverbrauchs ganz anders aus: Die Welt verbraucht täglich fast 100 Millionen Barrel Öl. Anstelle von Mist, der sich in den Strassen der Städte ansammelt, sind es nun die CO₂-Emissionen, die das globale Klima beeinflussen und die grösste Herausforderung darstellen. In diesem Sinne wird die derzeitige fossile Wirtschaft zunehmend als nicht nachhaltig angesehen. Während es im Energiesektor zahlreiche Möglichkeiten gibt, fossile Ressourcen zu ersetzen – darunter Energieeffizienz, erneuerbare Energien (Biomasse, Wind, Photovoltaik), Wasserkraft, Kernkraft oder Geothermie –, ist die Situation komplexer, wenn es darum geht, fossilen Kohlenstoff als Materialgrundlage für Chemikalien und Werkstoffe zu ersetzen.
Abgesehen vom Recycling gibt es nur zwei grundlegende Alternativen: Biomasse und abgeschiedenes CO₂ als Kohlenstoff-Rohstoffe (CO₂ als Ressource: SATW-Forum beleuchtet Wege zur Defossilisierung der Industrie).
Der Primärsektor, der Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Aquakultur umfasst, bildet das Rückgrat einer Bioökonomie. In den letzten fünfzig Jahren ist die weltweite Ackerfläche pro Kopf jedoch um rund 20 % zurückgegangen. In der Schweiz verzeichnete das Bundesamt für Statistik zwischen 1985 und 2018 einen Rückgang der landwirtschaftlichen Nutzfläche um eine Fläche, die fast doppelt so gross ist wie der Genfersee. Zudem werden zwar jährlich rund 5 Millionen Kubikmeter Holz geerntet, doch der Holzverbrauch der Schweiz liegt mit 11,2 Millionen Kubikmetern über dem jährlichen Nachwachs des Landes. Obwohl in den Schweizer Wäldern mehr Holz nachwächst, als geerntet wird, bleibt die Gesamtmassenbilanz negativ, da die inländische Produktion den nationalen Bedarf nicht decken kann.
Die Biomassequellen mit dem grössten nachhaltigen Potenzial in der Schweiz sind Holzbiomasse und Tierdung, doch die Zahlen zeigen, dass die Sicherstellung einer sicheren Rohstoffversorgung für eine Bioökonomie auf globaler Ebene äusserst schwierig und in der Schweiz wahrscheinlich unmöglich ist (mehr dazu: Braucht die Schweiz eine Bioökonomie-Strategie?), abgesehen von bestimmten Spezialmaterialien. Folglich ist es nicht überraschend, dass die Schweiz keine nationale Bioökonomie-Strategie entwickelt hat, da die notwendigen biobasierten Rohstoffe weitgehend nicht verfügbar sind.
Realistischer erscheint ein «taktischer» Ansatz, der auf konkrete Chancen abzielt, bei denen die Schweiz entweder zur Lösung globaler Herausforderungen beitragen oder ihre heimischen Ressourcen nutzen kann, um hochwertige, spezialisierte Produkte zu entwickeln. In diesem Zusammenhang überrascht es nicht, dass der Vorschlag für ein fossilfreies Industriesystem in der Region Basel (mehr dazu: BSS Volkswirtschaftliche Beratung) auf einem regionalen CO₂, H₂, O₂-Kreislauf basiert, bei dem CO₂ anstelle von Biomasse als primärer Rohstoff genutzt wird. Obwohl derzeit ein erheblicher Teil der biobasierten Abfälle für die Biogasproduktion genutzt wird, gewinnt das Upcycling von landwirtschaftlichen Abfällen und Nebenprodukten der Lebensmittelindustrie zunehmend an Bedeutung und erweist sich als wirtschaftlich immer rentabler.
Bis vor etwa zwei Jahrhunderten war die Schweizer Wirtschaft weitgehend autark und stützte sich hauptsächlich auf biobasierte Rohstoffe. Dies begann sich mit dem Aufkommen fossiler Ressourcen zu ändern, die nach und nach die erneuerbaren Rohstoffe ersetzten. Heute würde allein der tägliche Ölverbrauch der Schweiz einer durchgehenden Reihe von Ölfässern entsprechen, die sich von Sion bis nach Montreux erstreckt. Rund 15 % dieses fossilen Öls wird als Rohstoff in der chemischen Industrie verwendet, während der Grossteil für Energiezwecke verbraucht wird. Dennoch setzte eine kleine Anzahl von Unternehmen bis vor kurzer Zeit weiterhin auf biobasierte Rohstoffe.
Cellulose Attisholz AG. So verarbeitete beispielsweise die Cellulose Attisholz in Luterbach (SO) bis 2008 etwa 15 % der gesamten in der Schweiz geernteten Holzmenge. Die Anlage wurde jedoch von ihrem damaligen Eigentümer, dem norwegischen Unternehmen Borregaard, geschlossen und der Standort von Biogen für den Bau einer neuen Anlage für Biopharmazeutika übernommen.
HOVAG (Holzverzuckerungs AG), die 1960 in Emser Werke AG umbenannt wurde, wurde 1936 gegründet, um Ethanol aus Holz herzustellen, und zwar durch saure Hydrolyse des Holzes zu Zucker, der wiederum für einen Ethanol-Fermentationsprozess (Scholler-Verfahren) verwendet wurde. In Ems wurden bis 1960 jährlich 35'000 Tonnen Glukose aus Holz nach dem Scholler-Verfahren produziert.
Clariant. Das Schweizer Chemieunternehmen Clariant betrieb eine Demonstrationsanlage in Straubing (Deutschland) und eine Industrieanlage in Craiova (Rumänien) für Zellulose-Ethanol. Das Unternehmen hat diese Aktivitäten jedoch kürzlich eingestellt.
Lösungsmittel, chemische Bausteine oder Biokraftstoffe aus Holz lassen sich in der Schweiz kaum nachhaltig herstellen und sind vor allem wirtschaftlich nicht sinnvoll. Bei der Betrachtung einer Bioökonomie liegt der Fokus auf hochwertigen Molekülen, beispielsweise als Duft- und Aromastoffe, die in kleinen Mengen produziert werden. Nachfolgend einige Beispiele für «biobasierte» Unternehmen, die in solchen Nischen tätig sind.
Die AVA Biochem AG hat die biobasierte Plattformchemikalie 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) entwickelt.
Bloom biorenewables SA entwickelt Technologien zur Umwandlung von Lignin und Hemicellulose aus Holz und landwirtschaftlichen Nebenprodukten wie Stroh in hochwertige Chemikalien.
Seprify, früher bekannt als Impossible Materials, entwickelt ein weisses Pigment auf Zellulosebasis als nachhaltige Alternative zu Titandioxid.
Weidmann Fiber Technology produziert aus Holz hergestellte mikrofibrillierte Zellulose (MFC), die Kunststoffe in Farben, Kosmetika und Verpackungen ersetzen kann. Das Unternehmen konzentriert sich auf die Nutzung von Holzfasern als Rohstoffquelle.
Tanovis entwickelt ein breites Spektrum an Produkten – von fortschrittlichen Bindemitteln und Beschichtungen bis hin zu bioaktiven Substanzen und Nutrazeutika – unter Verwendung von Lignin als nachhaltiger Rohstoff.
Die Schweiz verfügt über einen starken Chemie- und Pharmasektor, gestützt auf jahrzehntelanges Fachwissen in den Bereichen Biosynthese, Biokatalyse und biotechnologische Verfahrenstechnik – ein wichtiger Vorteil für die Entwicklung tragfähiger biobasierter Geschäftsmodelle. Wie bereits erwähnt, ist das inländische Angebot an land- und forstwirtschaftlichen Rohstoffen jedoch sehr begrenzt. Diese Einschränkung scheint zwei Hauptchancenbereiche hervorzuheben:
Wie in jedem System gibt es Ausnahmen. Laut der Zeitschrift «Schweizer Bauer» ist Red Bull zum führenden Abnehmer von subventioniertem Schweizer Zucker geworden. Dies wirft die Frage auf, ob sich für diese subventionierte Ressource geeignetere und vor allem wertschöpfungsstärkere Alternativen finden lassen.
Eine Sonderausgabe von CHIMIA mit dem vorläufigen Titel «Was könnte Bioökonomie für die Schweiz bedeuten?» ist für September 2027 geplant. Diese Ausgabe wird die wirtschaftlichen, ökologischen und gesellschaftlichen Triebkräfte untersuchen, die den Übergang von fossilbasierten zu biobasierten Systemen prägen, und erörtern, wie die Bioökonomie die ländliche Entwicklung unterstützen, die wirtschaftliche Widerstandsfähigkeit stärken und Innovationen in der Schweiz fördern könnte.
Zu den zentralen Fragen, die behandelt werden sollen, gehören: Worin liegen die komparativen Vorteile und einzigartigen Wertversprechen der Schweiz im Bereich der Bioökonomie? In welchen Bereichen könnte das Land besonders bedeutende Beiträge leisten oder sogar eine führende Rolle übernehmen? Was kann realistisch im Inland produziert werden und was nicht? Welche Sektoren erscheinen am vielversprechendsten, und welche strategischen Prioritäten und Entwicklungswege sollten verfolgt werden?
Wenn Sie daran interessiert sind, einen Beitrag zur Ausgabe Nr. 9 (2027) von CHIMIA zu leisten, wenden Sie sich bitte an mich oder meine Kollegen aus dem Redaktionsteam: Michael Studer (BFH) Michael.studer1@bfh.ch und Roland Wohlgemuth (SKB) roland.wohlgemuth@sk-biotechnologie.ch.
Hans-Peter Meyer, SATW, Leiter Wissenschaftlicher Beirat SATW: hanspeter.meyer@satw.ch
| Rolle | Titel + Name |
|---|---|
| Text von | Hans-Peter Meyer |
| Team members | Michael Studer, Roland Wohlgemuth |
