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Biomaterialien: die erneuerbare Alternative aus der Natur
Chemikalien sind zwar nützlich, aber auch schädlich und ressourcenintensiv. Biomaterialien sind Teil der grünen Chemieindustrie und stellen eine unschädliche und ressourceneffiziente Alternative mit enormem Potenzial dar.
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Gut zu wissen
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Biomaterialien und die Bio-Kreislaufwirtschaft
In der Bio-Kreislaufwirtschaft werden biologische Ressourcen so weit wie möglich erneuert, nachhaltig bewirtschaftet, wiederverwertet und so oft wie möglich wiederverwendet. Berücksichtigt man die verschiedenen Produkte und Anwendungen, bei denen Innovationen es ermöglichen könnten, anstelle mineralischer oder nicht erneuerbarer Rohstoffe Biomaterialien zu verwenden, so könnte die Natur bis zu 60% unserer wirtschaftlichen Inputs liefern.1
Biobasierte Chemikalien und Enzyme (oder Biomaterialien) können als Alternativen zu Chemikalien aus fossilen Brennstoffen verwendet werden. Sie nutzen die regenerativen Fähigkeiten der Natur und sind weder schädlich für Mensch und Ökosysteme noch abhängig vom Ressourcenabbau. Wenn man sich durch die Verwendung von Biomaterialien die Fähigkeit der Natur zur Selbstregeneration zu eigen macht, kann man langfristig viel Druck und Schaden von den Ökosystemen nehmen und gleichzeitig das Gleichgewicht beim Zugang zu wichtigen wirtschaftlichen Inputs weltweit verbessern.
Unsere „Natural Capital“-Strategie greift auf Wachstumschancen zu, die sich aus der Nutzung der regenerativen Kraft der Natur und der Erhaltung der Natur durch eine effizientere Industrie ergeben. Biomaterialien stehen im Einklang mit der Bio-Kreislaufwirtschaft, die bei den Wachstumschancen unserer Strategie eines unserer vier Unterthemen darstellt.
ABB. 1 Vier Anlagethemen bestimmen die „Natural Capital“-Strategie
Quelle: LOIM. Nur zur Veranschaulichung.
Chemikalien sind ein grosses Geschäft
Chemikalien kommen weltweit in zahllosen Industrie- und Haushaltsanwendungen zum Einsatz und sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Sie sind nützlich, aber ist ihre intensive Nutzung auch nachhaltig?
Von 2000 bis 2017 hat sich die Produktionskapazität für Chemikalien mit einem Anstieg von 1,2 auf 2,3 Milliarden Tonnen weltweit fast verdoppelt, während der Wert der Branche auf über USD 5 Bio. gestiegen ist. Im globalen Handel werden 40'000 bis 60'000 Industriechemikalien verwendet.2 Im Zuge des Wachstums chemikalienintensiver Sektoren wie Bauwesen, Automobilindustrie und Elektronik wird für die Branche bis 2030 eine erneute Verdopplung auf USD 10 Bio. prognostiziert.
Ressourcenintensiv und umweltverschmutzend
Der umfangreiche Abbau von fossilen Brennstoffen und Mineralien spielt eine wichtige Rolle in der traditionellen Herstellung zahlreicher Chemikalien:3
- Petrochemikalien und deren Derivate wie Styrol, das in Plastikverpackungen und Einwegkonsumgütern verwendet wird
- konsumentennahe Chemikalien wie Waschmittel
- Spezialchemikalien einschliesslich Farben, die breite Anwendung in der Textilindustrie und anderen Branchen finden
- anorganische Basischemikalien wie Düngemittel
- Polymere wie die weit verbreiteten langlebigen Kunststoffe
Im Jahr 2015 wurden fast 1'700 Millionen Tonnen an Rohstoffen und sekundären Reaktionsmaterialien verwendet, um 820 Millionen Tonnen an chemischen Produkten herzustellen.
Zudem sind Chemikalien eine gefährliche Quelle der Umweltverschmutzung. Rund 62% der 345 Millionen Tonnen Chemikalien, die 2016 in der Europäischen Union (EU) zum Einsatz kamen, waren für den Menschen gefährlich.4 Viele chemische Produkte und die damit verbundenen Abfälle haben gefährliche Eigenschaften. Durch unsachgemässen Umgang gelangen Millionen Tonnen davon in die Umwelt und führen zu Luft-, Wasser- und Bodenverschmutzung, die beim Menschen eine wesentliche Ursache für Krankheit und vorzeitigen Tod ist und bei vielen anderen lebenden Organismen ähnliche Schäden verursacht. Im Jahr 2016 belief sich die durch bestimmte Chemikalien verursachte geschätzte Krankheitslast auf 1,6 Millionen Leben und 44,8 Millionen gesundheitlich beeinträchtigte Lebensjahre.
Störung des planetaren Gleichgewichts
Im Jahr 2016 waren 35% der in der EU verwendeten Chemikalien schädlich für die terrestrische und die aquatische Umwelt.5 So ist die Umweltverschmutzung durch Kunststoffabfälle nachweislich Ursache für das Sterben von Meeresbewohnern und hat auch negative Folgen für Landtiere. Die Verschmutzung durch Chemikalien bedroht Ökosystemleistungen, die wesentlich für die wirtschaftliche und ökologische Stabilität sind, da sie zu Totzonen im Meer führt, Bestäubern schadet, die Antibiotikaresistenz beschleunigt und zur Zerstörung von Korallenriffen beiträgt.
Das Ausmass der vom Menschen verursachten Verschmutzung durch agrochemische Produkte und giftige Abfälle hat dazu geführt, dass diese beiden planetaren Grenzen überschritten sind. Wir nutzen das Modell der planetaren Belastbarkeitsgrenzen zur Bestimmung der verschiedenen Dimensionen, durch die das Wirtschaftssystem dem Naturkapital schaden kann.6
ABB. 2 Die Verschmutzung durch giftige Abfälle und die Verschmutzung durch agrochemische Produkte sind zwei der planetaren Grenzen, die überschritten sind
Eine unschädliche Alternative
Es gibt natürliche, unschädliche Alternativen auf der Basis erneuerbarer Ressourcen, die rasch Marktanteile hinzugewinnen und Ökosysteme unterstützen, anstatt sie auszubeuten.
Unterstützende staatliche Vorschriften, die Sensibilisierung der Öffentlichkeit und die Konsumnachfrage haben dazu geführt, dass sich die Forschung in der grünen Chemie im vergangenen Jahrzehnt rasant weiterentwickelt und den Fortschritt in vielen Bereichen vorangetrieben hat, darunter biobasierte Chemikalien, erneuerbare Rohstoffe, sicherere Lösungsmittel und Reagenzien, grüne Polymere und die Atomwirtschaft.
Der Marktwert der globalen grünen Chemieindustrie wurde 2015 auf über USD 11 Mrd.7 beziffert und stieg bis 2019 auf einen Anteil von über 14% am Gesamtmarkt für Chemikalien.8 Die Pandemie hat diese Entwicklung nicht gebremst: Analysen zufolge dürfte die grüne Chemieindustrie von 2020 bis 2025 jährlich um durchschnittlich 6,6% bis 11,5% wachsen.
Vor dem Hintergrund wachsender Schwierigkeiten und Instabilitäten beim Zugang zu traditionellen Chemikalien können biobasierte Alternativen auch als ein Schritt zur Stabilisierung der Lieferketten, der Produktionskapazitäten und langfristig potenziell auch der Gefahr inflationärer Spannungen angesehen werden.
Enzyme: natürliche Katalysatoren
Enzyme bilden einen Teil der grünen Chemieindustrie. Es handelt sich dabei um Proteine, die bestimmte chemische Reaktionen fördern und die Grundlage des Stoffwechsels darstellen. Sie beschleunigen biochemische Prozesse und machen sie energie- und ressourceneffizienter. Der Mensch nutzt Enzyme schon seit Jahrtausenden für biochemische Reaktionen, beispielsweise bei der Fermentation von Früchten oder Getreide zur Herstellung von Wein und Bier.
Als Ersatz für Petrochemikalien werden Enzyme in einer Reihe kommerzieller Anwendungen genutzt, zum Beispiel bei der Herstellung von Biokraftstoffen, Waschmitteln, Lebensmitteln und Tierfutter sowie bei der Produktion biobasierter Chemikalien. Da Enzyme biochemische Reaktionen erleichtern, verringern sie direkt den Einsatz von Petrochemikalien. Zudem sind Enzyme sowie ihre Rohstoffe und Nebenprodukte biologisch abbaubar und reduzieren so Industrieabfälle, die ansonsten auf der Mülldeponie landen würden.
Ungenutztes Wachstumspotenzial
Mehr als 4'000 verschiedene Arten von Enzymen sind bekannt, in der Natur kommen jedoch schätzungsweise über 25'000 vor. Die 90%, die noch klassifiziert werden müssen, stellen ein enormes Innovations- und Wachstumspotenzial dar.
Im Sektor der Biomaterialien, der Teil der Bio-Kreislaufwirtschaft ist, gibt es Unternehmen, die Lösungen entwickeln oder anbieten, die auf die Wachstumsbranche der biobasierten Chemikalien und Enzyme setzen. Sie bieten unseres Erachtens starke Wachstumschancen, die im Einklang mit dem Ziel stehen, die Natur zu erhalten und ihre regenerativen Fähigkeiten zu nutzen.
Quellen
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