Mikroben statt Erdöl: Wie Biotechnologie die Chemieindustrie defossilieren kann

Industriebranchen wie die organische Chemie sind strukturell auf Kohlenstoff angewiesen und damit heute noch weitgehend fossil. Biotechnologische Verfahren könnten hier einen entscheidenden Ausweg bieten. Sie ermöglichen die direkte Nutzung von abgeschiedenem CO₂ als Rohstoff und ebnen so den Weg zur Kreislaufchemie. Beim dritten SATW-Forum zur Defossilierung diskutierten rund 30 Expert:innen, wie weit diese Technologien bereits entwickelt sind und was noch benötigt wird, damit sie Realität werden.

Viola Becattini von der ETH Zürich referierte über die Rolle der CO₂-Speicherung in Netto-Null-Strategien.

Die wichtigsten Punkte auf einen Blick

  • Kohlenstoff bleibt unersetzlich, da Teile der chemischen Industrie ihn als Rohstoff benötigen. Fossile Rohstoffe müssen durch Biomasse, Recycling oder abgeschiedenes CO₂ ersetzt werden.
  • Die Biotechnologie ist vielversprechend: Photosynthetische Mikroalgen und chemolithotrophe Bakterien können CO₂ binden und in nützliche Chemikalien umwandeln – und das ohne grünen Wasserstoff, der in der Schweiz knapp ist.
  • Die Technologien befinden sich noch in der Entwicklung. Beide Ansätze erfordern Anpassungen in Lieferketten und chemischen Prozessen sowie die Überprüfung bestehender Normen und Vorschriften.
  • Die Kreislaufwirtschaft ist der grösste Gewinn. Die Teilnehmenden sehen den Beitrag zur Kreislaufwirtschaft als zentralen Vorteil der biotechnologischen CCU.
  • Kosten und Komplexität bleiben jedoch Hürden, denn die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit gegenüber etablierten Alternativen ist noch nicht gesichert.
  • Bewusstsein, Rahmenbedingungen und Vernetzung sind die drei wichtigsten Handlungsfelder für Politik, Industrie und Forschung.

Industriebereiche wie die organische Chemie, welche zwingend auf Kohlenstoff als Rohstoff angewiesen sind, brauchen alternative Quellen, um fossile Rohstoffe wie Erdöl zu ersetzen. Die wichtigsten Lösungsansätze sind Recycling sowie die Nutzung nachwachsender Biomasse oder von abgeschiedenem CO2. Die SATW beleuchtet dieses Thema in einer Serie von Foren und Publikationen.

Defossilierung: Entwicklungen und blinde Flecken

Das erste Forum im Jahr 2024 mit dem Titel «Defossilierung der Schweizer Chemieindustrie – die Zukunft gestalten» widmete sich der Frage, ob die organische Chemieindustrie in den aktuellen Diskussionen zur Defossilierung möglicherweise einen blinden Fleck darstellt. Während die Polymerproduktion derzeit den Rückgang der Nachfrage nach fossilen Ressourcen ausgleicht, bleibt die langfristige Sicherheit der Rohstoffversorgung für die chemische Industrie ein kritisches Thema. Der Übergang weg von fossilen Rohstoffen wird voraussichtlich jedoch schrittweise erfolgen.

Im selben Jahr unterzeichnete der Bundesrat eine Absichtserklärung mit Norwegen zur Zusammenarbeit bei der Umsetzung von CO₂-Abscheidung und -Speicherung (auch: Carbon Capture and Storage, CCS). Diese Entwicklung warf Fragen zur möglichen Nutzung von CO₂ in der Schweiz auf, anstatt es im Ausland zu speichern, und führte 2025 zu einem zweiten Forum mit dem Titel «CO₂ als Rohstoff für die Schweiz». Eine wichtige Schlussfolgerung war, dass die CO₂-Abscheidung und -Nutzung (auch: Carbon Capture and Utilization, CCU) nach wie vor eine Herausforderung darstellt, vor allem aufgrund ihres hohen Energiebedarfs. Die Diskussionen machten jedoch deutlich, dass die Biotechnologie tatsächlich einen der vielversprechendsten technologischen Wege für CCU darstellen könnte.

Interdisziplinäre Perspektiven ermöglichen eine differenzierte Diskussion

Das dritte Forum zur Defossilierung am 24. März 2026 hatte zum Ziel, das vielversprechende Potenzial industrieller Biotechnologie für die Kohlenstoffabscheidung und -nutzung detaillierter zu diskutieren. Unter dem Titel «Biotechnologie als Instrument zur Kohlenstoffabscheidung und Nutzung (CCU)» brachte der Anlass rund 30 Expert:innen aus so unterschiedlichen Bereichen wie chemische Industrie, Grundlagen- und angewandte Forschung, Finanzen und Bundesämter zusammen. Hans-Peter Meyer, SATW-Vorstandsmitglied und Leiter der Themenplattform Biotechnologie, führte ins Thema ein. Fünf Impulsreferate stehen für verschiedene Perspektiven und Lösungsansätze:

  • Viola Becattini (ETH Zürich): «The role of CO2 storage in net-zero strategies»
  • Martin Jiskra (BAFU): «CO2 capture and storage»
  • Manfred Zinn (HES-SO): «Biodegradable polymers – options of CCU»
  • Susanne Heldmaier (Mibelle Group): «CCU derived packaging»
  • Jean-Louis Roux dit Buisson (NeoCarbons): «Photobioreactor for CCU»

Zum Abschluss diskutierten die Teilnehmenden mögliche Chancen, Herausforderungen und Handlungsansätze.

Biotechnologie – potenzieller Gamechanger und aktuelle Hürden

Die Verwendung fossiler Rohstoffe sowie von CO₂ als Rohstoff in der chemischen Industrie ist nicht nur für das Erreichen der Klimaziele, sondern auch für die Versorgungssicherheit und die Verringerung von Risiken in den Lieferketten wichtig. Zudem ist sie ein wichtiger Schritt hin zu einer kreislauforientierten und nachhaltigen chemischen Industrie. Fallstudien haben verdeutlicht, dass die Nutzung von abgeschiedenem CO₂ in Verbindung mit biotechnologischen Prozessen von Vorteil ist.

Da die Schweiz über keinen Überschuss an grüner Energie zur Herstellung von grünem Wasserstoff verfügt, sind photosynthetische Mikroalgen und chemolithotrophe Bakterien derzeit die bevorzugte Wahl, um Kohlenstoff zu binden und in nützliche Chemikalien umzuwandeln. Beide Ansätze befinden sich in der Entwicklung und erfordern Anpassungen in den Lieferketten und chemischen Prozessen. Daher ist es wichtig zu prüfen, ob Vorschriften und Normen dem neuesten Stand der Technik entsprechen. Das Potenzial dieser biotechnologischen Ansätze wurde jedoch bereits bestätigt.

Die Anwesenden identifizierten die Möglichkeit, zu einer Entwicklung in Richtung Kreislaufwirtschaft beizutragen, als grössten Vorteil, der sich aus der Defossilierung und der Anwendung biotechnologischer Verfahren zur Kohlenstoffabscheidung und -nutzung ergeben kann. Weitere wichtige Chancen sind, dass diese Lösungen dezentral umgesetzt werden können, einen relevanten Beitrag zur CO2-Reduktion und Ressourceneffizienz leisten und die Entwicklung neuer, innovativer Produkte ermöglichen. Als wichtige Herausforderungen hingegen wurden die Kosten und die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit gegenüber etablierten Alternativen sowie die Komplexität der neuen biotechnologischen Prozesse genannt.

Insbesondere besteht Handlungsbedarf darin, das Bewusstsein und Verständnis für die Bedeutung der Defossilierung in der Schweizer Industrie mithilfe geeigneter Informationsgrundlagen zu verstärken. Dies betrifft in erster Linie die Politik und die betroffenen Unternehmen, aber auch die breite Öffentlichkeit. Entscheidend für die Entwicklung und Innovation bei der biotechnologischen CO2-Nutzung sind gute Rahmenbedingungen, Finanzierungs- und Fördermöglichkeiten. Schliesslich sollten auch die Vernetzung und der Austausch zwischen den relevanten Akteur:innen weiter gepflegt und ausgebaut werden.

Mitwirkende

Rolle Titel + Name
Text von Rita Hofmann-Sievert