Das Konzept
Innovation
Die Biointelligenz ist einer der wichtigsten Innovationspfade für die nachhaltige Erneuerung der industriellen Wertschöpfung. Maßgeblich für ihre Entwicklung und Anwendung ist die Konvergenz zwischen Ingenieur-, Lebens- und Informationswissenschaften.
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Wo wir heute stehen
Neben der wachsenden Konkurrenz aus anderen Ländern sehen sich Unternehmen zunehmend mit disruptiven Technologien konfrontiert, die das Potenzial haben, bestehende Geschäftsmodelle vollständig zu verdrängen.
Zunehmend gewinnt die Etablierung einer nachhaltigen Wirtschaftsweise eine strategische Relevanz. Dies zeigen die Folgen des Klimawandels und der weiterhin starke Anstieg des globalen Ressourcenverbrauchs.
Wollen wir es schaffen, eine Wirtschaftsweise zu entwickeln, die Wachstum und Ressourcenverbrauch entkoppelt, ist ein radikaler Wandel innerhalb einer einzigen Generation notwendig. Die Biologische Transformation der Wertschöpfung ist unerlässlich für diesen Wandel.
© Universtiät Hohenheim
Biointelligenz als nachhaltiger Innovationsraum
Biointelligenz ist …
- … die systematische informationstechnische Vernetzung biologischer und technischer Systeme.
- ... die intelligente, nachhaltige Bewirtschaftung natürlicher Ressourcen.
Biointelligente Systeme sind ein Resultat der biologischen Transformation der Wertschöpfung, die in drei Modi abläuft.
III: Aus der umfassenden Interaktion technischer, informatorischer und biologischer Systeme entstehen biointelligente Systeme. Ein Beispiel dafür sind intelligente, dezentrale Bioproduktionszellen (Smart Biomanufacturing Devices, SBMD), die biobasiert, personalisiert Konsumgüter und Nahrungsmittel herstellen, z.B. Hochleistungsbeete an Hausfassaden, 3D-Druckereien im Hof eines urbanen Mietshauses, Bioreaktoren zur Herstellung von personalisierten Medikamenten direkt in der Apotheke.
II: Die Integration bettet biologische in technische Systeme ein. Anwendungsbeispiele sind u. a. die Nutzung von Mikroorganismen zur Rückgewinnung von seltenen Erden aus Magneten, die Funktionalisierung von Polymeren und die Gewinnung von Biokunststoff aus CO2-Abfallströmen.
I: Mit der Inspiration wird es möglich, über Jahrmillionen evolutionär entstandene biologische Phänomene auf Wertschöpfungssysteme zu übertragen, ohne dass die Biologie selbst Teil der Lösung ist. Dabei analysiert, abstrahiert und transferiert die Bionik Prinzipien aus der Biologie in die technische Sphäre. Unternehmen entwickeln mit diesem Ansatz zum Beispiel neuartige Materialien und Strukturen für den Leichtbau, neue Funktionalitäten sowie Organisations- und Kooperationslösungen (z. B. Schwarmintelligenz, neuronale Netze, evolutionäre Algorithmen).
© Fraunhofer IPA
Mit der Biointelligenz zur technologie-
orientierten Bedarfswirtschaft
Heute
Aktuelle Wertschöpfungssysteme mit komplexen, weltumspannenden Lieferketten sind Treiber der Zentralisierung auf unterschiedlichsten Ebenen (Wohnen, Arbeiten, Energie, Lebensmittel, Medizin, etc.) und führen zu sich verschärfenden Umweltproblemen (Klimawandel, Ressourcenverknappung, Verschmutzung, Artensterben etc.) sowie zu gesellschaftlichen Ungleichgewichten (regionaler Wohnraummangel, Fachkräftemangel etc.).
Morgen
Biointelligente Systeme bieten einen Gegenentwurf, indem sie einen technologiebasierten Übergang zu einer dezentralen Herstellung kundenindividueller Produkte forcieren. Mit ihrer Hilfe werden weitreichende neuen Leistungs- und Nutzenpotenziale erschlossen und zugleich entscheidende Nachteile derzeitiger Wertschöpfungs- und Lieferketten für standardisierte Produkte überwunden.
Übermorgen
Biointelligente Systeme führen zu einer Verschiebung des Wertschöpfungsfokus in Richtung des Nutzers. Produkte werden nur noch hergestellt, wenn sie benötigt werden. Konsumenten werden zu Produzenten. Die Dezentralisierung führt zu einer massiven Reduktion des Verbrauchs von nicht-regenerativen Materialien und Emissionen. Der individuelle Fußabdruck der Menschen sinkt auf ein ökologisch vertretbares Maß.
© Fraunhofer IPA
Wie die Biologische Transformation möglich wird ...
Möglich wird die Biologische Transformation durch eine Konvergenz verschiedener, vormals meist separiert betrachteter Technologiebereiche – bspw. Material-, Produktions- und Biotechnologie sowie Informations- und Automatisierungstechnik. Über die Konvergenz der Technologiefelder werden sogenannte Smart Biomanufacturing Devices entwickelt, mit denen es möglich wird, verschiedenste Produkte selbstständig mit den gegebenen biologischen Ressourcen vor Ort zu produzieren.
Biointelligente On-Demand-Produktionssysteme erschließen als Querschnittstechnologie neue Wirtschaftssektoren, die zu regionaler Resilienz, Schonung von Ressourcen, Nachhaltigkeit und dem Einhalten planetarer Grenzen beitragen und somit zu einem wichtigen Baustein für …
… die Erreichung der Nachhaltigkeitsziele der UN und des europäischen Green Deals werden können. Sie verlagern die Wertschöpfung in den Themenfeldern Ernährung, Gesundheit, Wohnen, Konsum und Energie mehr und mehr zum Nutzer, was eine technologiebasierte Bedarfswirtschaft ermöglicht.
© Fraunhofer IPA
... und die Bedürfnisse der Menschen addressiert
Die Entwicklung der Biointelligenz ermöglicht den Menschen eine ökologisch ausbalancierte Befriedigung ihrer Bedürfnisse in den Bereichen Gesundheit, Konsum, Energie, Wohnen und Ernährung. Mit einer biointelligenten Wertschöpfung werden beispielsweise eine personalisierte Gesundheitsversorgung, eine intelligente Verkehrs- und Produktionsorganisation und die dezentrale Herstellung von Konsumgütern und Nahrungsmitteln aus nachwachsenden Rohstoffen und Recyclingmaterialien realisierbar.
© Fraunhofer IPA
