Technologie-Initiative Bioraffinerien

Biobasierte Produkte, die in Kombination mit biotechnischen, chemischen, thermischen oder mechanischen Verfahren hergestellt werden, ermöglichen die Schonung des globalen Gefüges von Natur, Umwelt und Klima und schaffen Unabhängigkeit von fossilen Rohstofflieferanten. Sie versprechen große Chancen für Wachstum und Beschäftigung. Zur Vermeidung von Nutzungs- und Zielkonflikten erfordert biobasiertes Wirtschaften ganzheitliche Forschungs- und Lösungsansätze. Durch eine intelligente Verknüpfung von Prozess- und Wertschöpfungsketten können Konkurrenzen von Nutzungswegen biobasierter Rohstoffe vermindert bzw. vermieden und Innovationspotenziale erschlossen werden. Erfolgversprechende Lösungsansätze hierzu bieten Bioraffineriekonzepte. Bioraffinerien zeichnen sich durch ein integratives und multifunktionelles Gesamtkonzept aus. Biologische Ressourcen werden als Rohstoffquelle für die nachhaltige Erzeugung unterschiedlicher Zwischenprodukte und Produkte (Chemikalien, Werkstoffe, Bioenergie) unter möglichst vollständiger Verwendung aller Rohstoffkomponenten genutzt. Als Koppelprodukte können auch Nahrungs- und/​oder Futtermittel anfallen.

Bioraffinerien werden als Innovationstreiber einer biobasierten Wirtschaft bewertet. So weist auch der deutsche Bioökonomierat auf das große Potenzial von Bioraffinerien hin. Eine Herausforderung besteht darin, dass viele der zur Verfügung stehenden Verfahren und Technologien zur Konversion biogener Rohstoffe in wirtschaftlich konkurrenzfähige Produkte aktuell nicht wettbewerbsfähig sind. Bioraffinerien, die eine umfassende Verwertung flexibler biogener Rohstoffe in ein breites Spektrum biobasierter Produkte erzielen und die in bestehende Prozess- und Wertschöpfungsketten etablierter Anwenderindustrien einfließen können, stehen am Anfang ihrer Entwicklung. Zur Etablierung und Marktdurchdringung integrierter Bioraffinerien sind umfangreiche FuE-Arbeiten notwendig.

Mit der Fördermaßnahme ​„Technologie-Initiative Bioraffinerien“ verfolgt das BMBF das Ziel, Forschung, Entwicklung und Innovation für unterschiedliche Konversionsstufen einer Bioraffinerie-Wertschöpfungskette − Aufarbeitung des Rohstoffs, Verfahren und Prozesse der Primär- und Sekundärraffination, Herstellung von Zielmolekülen für weitere Anwenderindustrien – stärker zu fördern. Mit der Entwicklung geeigneter wissenschaftlicher und technologischer Grundlagen soll der Weg zur Etablierung von Bioraffinerien der Zukunft geebnet und beschleunigt werden. Bioraffinerien können als aussichtsreiche Lösungsansätze für eine ressourceneffiziente und nachhaltige Wirtschaftsform einen wesentlichen Beitrag zum Aufbau einer nachhaltigen, wissensbasierten Bioökonomie leisten.

Gegenstand der Förderung

Mit der ​„Roadmap Bioraffinerien“ im Jahr 2012 legte die Bundesregierung auf der Basis einer technologischen, ökonomischen und ökologischen Analyse die Grundlagen für die Entwicklung und Implementierung von Bioraffineriekonzepten. Die Weiterentwicklung von Bioraffineriekonzepten, die aus verschiedensten Rohstoffen über Primär- und anschließende Sekundärraffination vielfältige Produkte und Koppelprodukte fertigen, bezieht dabei Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung sowie die Prozess- und Technologieentwicklung mit ein. Ein breites Spektrum an Technologien ist für den Betrieb von Bioraffinerien erforderlich. Spezielle Anlagenkonzepte zur Bereitstellung, Konditionierung und Konversion biogener Rohstoffe sind erforderlich.

Der Gegenstand der Förderung sind risikoreiche, innovative FuE-Vorhaben, die wissenschaftliche und technologische Lösungsansätze für einzelne Konversionsstufen einer Bioraffinerie adressieren und die Grundlage für eine erfolgreiche Entwicklung und Etablierung von Bioraffineriekonzepten bilden. Die geförderten FuE-Vorhaben sollten energie‑, ressourcen- und kostenintensive Prozesse unter Berücksichtigung und Gewährleistung von Nachhaltigkeitsaspekten adressieren. Gegenstand der Förderung sind innovative Technologieansätze, die bis zum Demonstrationsmaßstab getestet werden können.

Mit der Förderung werden Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft angesprochen, die entlang der Verfahrenskette der Bioraffinerien in der Grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung wie auch Prozess- und Technologieentwicklung tätig sind. Die Verfahrenskette der Bioraffinerien besteht im Wesentlichen aus Komponenten zur Vorbehandlung und Aufbereitung biogener Rohstoffe und der Auftrennung der Rohstoffbestandteile zu Intermediaten (Primärraffination) und deren Konversion zu Zielmolekülen (Sekundärraffination). Die Zielmoleküle werden veredelt und in Prozessketten verschiedener Anwenderindustrien integriert. Fördergegenstand sind ausschließlich Technologien und Verfahren zur stofflichen Rohstoff-Nutzung.

Mit der ​„Technologie-Initiative Bioraffinerien“ sollen FuE-Projekte gefördert werden, die Lösungsansätze für eines der drei folgenden Themenmodule bieten:

• Modul 1: Verfahren, Technologien und Produkte der Primärraffination;
• Modul 2: Verfahren, Technologien und Produkte der Sekundärraffination;
• Modul 3: Nutzungskonzepte für anfallende Koppel- und Nebenprodukte.

Modul 1: Verfahren, Technologien und Produkte der Primärraffination

Ausgehend von unterschiedlichen biogenen Rohstoffen (beispielsweise Holz, Stroh, Algen oder (industrieller) Rest- und Abfallstoffe unterschiedlicher Provenienz), sollen mittels primärraffinierender Technologien Produktklassen (Plattformen bzw. Intermediate) hergestellt werden. Gefördert werden Ansätze zur Verbesserung der Komponententrennung und des Aufschlusses von Biomasse sowie die Kombination von chemischen, biotechnologischen, thermischen und mechanischen Prozessen in der Primärraffination. Bei der Auswahl des zu verwendenden Rohstoffs sollte hinsichtlich einer späteren Anwendbarkeit gewährleistet sein, dass der biogene Roh- bzw. Reststoff in ausreichender Menge verfügbar ist und Nutzungskonkurrenzen zur Lebensmittelversorgung ausgeschlossen sind. Ansätze und Verfahren zum Anbau des Rohstoffs sind nicht Gegenstand dieser Förderung.

Modul 2: Verfahren, Technologien und Produkte der Sekundärraffination

Ausgehend von Plattformen und Intermediaten der Primärraffination sollen mithilfe sekundärraffinierender Technologien (biotechnologische, chemokatalytische und (thermo-) chemische Konversionsverfahren) biobasierte Zielmoleküle hergestellt werden. Diese sollten zu veredelbaren Produktmaterialien (Chemikalien, Werkstoffe, Kunststoffe) entwickelt werden. Hier können klassische Technologien der Biokonversion, wie etwa die Identifizierung neuer Biokatalysatoren, Enzymen und deren Entwicklungen, genauso zum Tragen kommen wie neue (zellfreie) Produktionssysteme unter Einsatz des Metabolic Engineering, der Synthetischen Biologie und der Systembiologie. Chemische, mechanische und biologische Prozesse sollen integriert und miteinander gekoppelt werden, sodass Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit die zentralen Kriterien der Prozessoptimierung und Produktsynthese darstellen. Dies gilt immer auch im Hinblick auf eine spätere Wettbewerbsfähigkeit der Produkte. Die Veredlung zu kommerziellen Endprodukten ist nicht Gegenstand dieser Förderung.

Modul 3: Nutzungskonzepte für anfallende Koppel- und Nebenprodukte

Hier werden im Sinne einer Kaskadennutzung Lösungsansätze gefördert, die anfallende Koppel- oder Nebenprodukte der primär- und sekundärraffinierenden Konversionsverfahren in weitere, gewinnbringende Nutzungsplattformen überführen. Koppelprodukte können bspw. Melasse, Proteine, Faserreste, Presskuchen oder Dünger sein. Die Lösungsansätze sollen nachgeschaltete Verarbeitungsprozesse für (Koppel-/Neben-) Produkte mitdenken, sodass eine vollständige stoffliche und gegebenenfalls energetische Nutzung im Sinne des Zero Waste-Prinzips gewährleistet wird. Die energetische Nutzung von Rohstoffen ist nicht Teil dieser Förderung.

Zuwendungsempfänger & ‑voraussetzungen

Antragsberechtigt sind Hochschulen, außerhochschulische Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen sowie Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft in der Europäischen Union, insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU).

Gefördert werden Einzel- oder Verbundvorhaben, die durch ein hohes wissenschaftlich-technisches Risiko gekennzeichnet sind. Die Partner eines Verbundprojekts regeln ihre Zusammenarbeit in einer schriftlichen Kooperationsvereinbarung.

Art und Umfang, Höhe der Zuwendung

Die Bemessung der jeweiligen Förderquote muss die AGVO berücksichtigen. Die AGVO lässt für KMU differenzierte Aufschläge zu, die gegebenenfalls zu einer höheren Förderquote führen können. Der Teil des FuE-Vorhabens, der die Testung im Demonstrationsmaßstab zum Fördergegenstand hat, kann mit einer Förderquote von bis zu 25 % gefördert werden (zuzüglich gegebenenfalls differenzierter Aufschläge gemäß Artikel 25 AGVO). Gemäß Artikel 28 AGVO können beihilfefähige Kosten für die Erlangung, die Validierung und Verteidigung von Patenten und anderen immateriellen Vermögenswerten von KMU mit maximal 50 % gefördert werden.

Bemessungsgrundlage für Hochschulen, Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen und vergleichbare Institutionen sind die zuwendungsfähigen projektbezogenen Ausgaben (bei Helmholtz-Zentren und der Fraunhofer-Gesellschaft die zuwendungsfähigen projektbezogenen Kosten), die individuell bis zu 100 % gefördert werden können. Bei Forschungsvorhaben an Hochschulen wird zusätzlich zu den zuwendungsfähigen projektbezogenen Ausgaben eine Projektpauschale in Höhe von 20 % gewährt.

Des Weiteren gelten für die Fördermaßnahme spezifische ​„Weitere Nebenbestimmungen und Hinweise“: Wenn der Zuwendungsempfänger seine aus dem Forschungsvorhaben resultierenden Ergebnisse als Beitrag in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht, so soll dies so erfolgen, dass der Öffentlichkeit der unentgeltliche elektronische Zugriff (Open Access) auf den Beitrag möglich ist. Erscheint der Beitrag zunächst nicht in einer der Öffentlichkeit unentgeltlich elektronisch zugänglichen Zeitschrift, so soll der Beitrag – gegebenenfalls nach Ablauf einer angemessenen Frist (Embargofrist) – der Öffentlichkeit unentgeltlich elektronisch zugänglich gemacht werden (Zweitveröffentlichung). Im Falle der Zweitveröffentlichung soll die Embargofrist zwölf Monate nicht über­schreiten. Das BMBF begrüßt ausdrücklich die Open Access-Zweitveröffentlichung von aus dem Vorhaben resultierenden wissenschaftlichen Monographien. 

Verfahren

Das Antragsverfahren ist zweistufig angelegt.