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Schlüsseltechnologien der Zukunft: Wo stehen wir in Deutschland?

02/12/2017 14:39 CET | Aktualisiert 02/12/2017 14:39 CET

Das Potenzial der Biotechnologien

Biotechnologien gehören neben Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), Energie- und Umwelttechnologien, Nanotechnologie und Materialwissenschaften zu den Schlüsseltechnologien 2020+. Als Querschnittstechnologie hat die Biotechnologie großes Zukunftspotenzial bei vielen Anwendungen in unterschiedlichsten Branchen wie Medizin und Pharmazie, Chemie, Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft und Umwelttechnik, die auf das Verständnis molekularbiologischer Prozesse und neue Methoden setzen.

Neben der „roten" (der medizinisch-pharmazeutischen) gibt es die „grüne" Biotechnologie sowie die industrielle Biotechnologie bzw. „weiße" Biotechnologie. Darunter wird die Nutzung biotechnologischer Verfahren in der industriellen Produktion verstanden. Sie ist vor allem für die chemische Industrie sowie die Branchen Lebens- und Futtermittel und Getränke, Pharma, Papier/Zellstoffherstellung, Textilveredelung, Lederherstellung sowie für Bioraffinerien relevant.

Wie das Potential dieser Spitzen-und Wachstumstechnologie in Deutschland ausgeschöpft wird, zeigt sich am Beispiel des internationalen Technologiekonzerns SCHOTT, der auf den Gebieten Spezialglas und Glaskeramik arbeitet und mit Produktions- und Vertriebsstandorten in 34 Ländern weltweit präsent ist.

Kooperiert wird mit vielen Branchen, zum Beispiel der Hausgeräteindustrie, Pharma, Elektronik, Optik, Life Sciences, Automobil- und Luftfahrtindustrie. Rund 15.000 Mitarbeiter erwirtschafteten im Geschäftsjahr 2015/2016 einen Umsatz von 1,99 Milliarden Euro. Die Muttergesellschaft SCHOTT AG hat ihren Hauptsitz in Mainz und ist zu 100 Prozent im Besitz der Carl-Zeiss-Stiftung.

Das Unternehmen hat sein Produktportfolio für Anwendungen in der Biotechnologie und optischer Diagnostik in der letzten Zeit erweitert. Der neue Glastyp D 263® bio baut auf dem farblosen Borosilikatglas D 263® M auf, das bereits seit 1963 als führendes Deckglasmaterial für mikroskopische Untersuchungen eingesetzt wird. Halbleiterkonform eckig oder zu runden Wafern zugeschnitten und gereinigt, eignet sich das neue Glas für Anwendungen und Produktionsverfahren mit optischen Diagnoseverfahren in den Bereichen „Biotechnology" und „Life Sciences", wo es sich mit einer hohen optischen Transmissionsrate, einfacher Verarbeitbarkeit, sowie einer breiten Dickenauswahl zwischen ultradünnen 0,175 μm und 1,1 Millimetern sehr gut eignet.

Neue optische Diagnosemethoden setzen zunehmend auf fluoreszierende Marker, um Artefakte auf Proben sichtbar zu machen. Je nach Verfahren kommen dabei verschiedene analytische Protokolle zum Einsatz, die anspruchsvolle Anforderungen an die physikalische, chemische und optische Qualität des Glases stellt. Mikrofluidik-Komponenten, die optische Diagnosemethoden verwenden stellen besondere optische Herausforderungen an das verwendete Trägermaterial.

Die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen

Greiner Bio-One ist auf die Entwicklung, die Produktion und den Vertrieb von Qualitätsprodukten aus Kunststoff für den Laborbedarf spezialisiert. Das Unternehmen ist Technologie-Partner für Krankenhäuser, Labore, Universitäten, Forschungseinrichtungen, die diagnostische und pharmazeutische Industrie sowie die Biotechnologie. 2015 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von 427 Millionen Euro und ist mit über 1.890 Mitarbeitern, 23 eigenen Niederlassungen und zahlreichen Vertriebspartnern in mehr als 100 Ländern präsent.

Die BioScience Division von Greiner Bio-One zählt zu den führenden Anbietern von Spezialprodukten für die Kultivierung und Analyse von Zell- und Gewebekulturen. Zudem werden auch Lösungen für automatisierte Lagersysteme in Biobanken angeboten. Darüber hinaus entwickelt und produziert sie Microplatten für das Hochdurchsatz-Screening für Industrie und Forschung.

Die deutsche Unternehmenszentrale der BioScience Division mit Sitz im baden-württembergischen Frickenhausen steuert die gesamte Entwicklung und Herstellung sowie den Vertrieb. Die Kooperation mit der Mader GmbH & Co. KG aus Leinfelden-Echterdingen zeigt zugleich, wie die Digitalisierung die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen stärken kann und nicht - wie es oft heißt - am zögerlichen Mittelstand vorbeigeht: Seit 2015 wird das Unternehmen bei der Reduktion seiner Leckageräte - inzwischen auch digital - unterstützt.

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Leckageortung (Copyright: Stefanie Kästle, Mader)

Ca. 30 Prozent Leckagerate sind für das nach DIN EN ISO 50001 zertifizierte Biotechnologie-Unternehmen nicht tragbar. Nachdem erste Versuche mit einem eigenen Leckageortungsgerät nicht den gewünschten Erfolg brachten, wurde Mader mit der Leckageortung beauftragt. Ziel ist die Entwicklung und Realisierung von nachhaltigen, energieeffizienten und wirtschaftlichen Druckluftlösungen. Mittelfristiges Ziel ist die komplette Digitalisierung des Druckluftprozesses, um optimale energieeffiziente und wirtschaftliche Lösungen bei absoluter Versorgungssicherheit zu realisieren.

Diese Beispiele zeigen, dass wir in Deutschland auf einem guten Weg sind, um auch international nicht den Anschluss zu verlieren. „Allerdings hat die Biotechnologie derzeit noch eine geringe volkswirtschaftliche Bedeutung (ca. 240.000 Beschäftigte), es dominieren vor allem junge und kleine Unternehmen, sagt Univ.-Prof. Dr. Marion A. Weissenberger-Eibl, Leiterin des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI und Inhaberin des Lehrstuhls Innovations- und Technologie-Management am Institut für Entrepreneurship, Technologie-Management und Innovation (ENTECHNON) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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Univ.-Prof. Dr. Marion A. Weissenberger-Eibl (Foto: privat)

„Die Wirkungen der Biotechnologie sind noch kein Thema für Arbeitswissenschaften", so die Wissenschaftlerin. Und das, obwohl bekannt ist, dass in Zukunft für neue Technologien wie z. B. die Biotechnologie oder die Nanotechnologie andere Qualifikationen und Kompetenzen verstärkt nachgefragt werden. Gefordert werden Fähigkeiten (»soft skills«) zur interdisziplinären und internationalen Zusammenarbeit, die in einer zunehmend globalisierten Welt in ihrer Bedeutung zunehmen wird. Außerdem ist es erst aus der Zusammenschau von Technologien und ihren sozialen Rahmenbedingungen und Folgen möglich, eine Fragestellung wie die Zukunft der Arbeit umfassend zu bearbeiten.

Technologische Wandlungsprozesse eröffnen neue Gestaltungsmöglichkeiten, gehen aber auch einher mit grundlegenden Veränderungsprozessen. Mit einem eigenen Verbund für Innovationsforschung stärkt die Fraunhofer-Gesellschaft seit Juli 2017 künftig ihre Rolle im forschungs-, technologie- und innovationspolitischen Dialog mit Wirtschaft, Politik und Gesellschaft. Er besteht zunächst aus vier Forschungseinrichtungen mit über 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern:

Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart, das Fraunhofer-Zentrum für Internationales Management und Wissensökonomie IMW in Leipzig, das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT in Euskirchen und das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI in Karlsruhe. Er versteht sich außerdem als Plattform für technikbezogene Zukunftsfragen mit Systemrelevanz.

Forcierte Anwendung der Biotechnologie notwendig

Prof. Dr. Marion A. Weissenberger-Eibl beschäftigt sich in ihrer Arbeit auch mit dem Gefährdungspotenzial durch Synthetische Biologie und Nano-Biotechnologie sowie der Erforschung ethischer, gesellschaftlicher und rechtlicher Aspekte. Eine Kernfrage ist, wie die Innovationsforschung, die dem Wohl von Mensch und Gesellschaft dient, zur Gestaltung der Zukunft beitragen kann.

Um die Leistungsfähigkeit der deutschen Wirtschaft im internationalen Wettbewerb zu halten, ist es notwendig, dass die Biotechnologie in ihrer Bandbreite forciert angewendet wird.

Das ist auch das Ergebnis der ISI-Studie „Wettbewerbsfähigkeit und Beschäftigungspotenziale der Biotechnologie in Deutschland", die gemeinsam mit dem Deutschen Instituts für Wirtschaft (DIW) Berlin auf Basis der Patentstatistik und der mutmaßlichen Innovationsrate verschiedener technischer Gebiete Zukunftsprofile entstand und bereits 2007 veröffentlicht wurde. Demnach werden die höchsten Innovationsraten in den Bereichen Datenverarbeitung, neuen Werkstoffe und Biotechnologie erwartet.

Bis zum Jahr 2020 werden in Deutschland mehr Menschen in Jobs arbeiten, die mit der Biotechnologie verknüpft sind - das sind mehr als heute in der gesamten chemischen Industrie.

Weitere Informationen:

In welcher Zukunft forschen wir? Das Fraunhofer-Orientierungsszenario 2025. Fraunhofer-Gesellschaft, München 2012, S. 6.

Stefanie Kästle und Werner Landhäußer: Druckluft 4.0 - goes green: Herausforderungen, Chancen und innovative Lösungen am Beispiel der Mader GmbH & Co. KG. In: CSR und Digitalisierung. Der digitale Wandel als Chance und Herausforderung für Wirtschaft und Gesellschaft. SpringerGabler Verlag. Berlin Heidelberg 2017.

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