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Biotchnologie als Baustein einer dauerhaft umweltgerechten Entwicklung

23.03.1999 - (idw) Umweltbundesamt (UBA)

Umweltbundesamt gibt Überblick über Einsatz und Entwicklungstendenzen der Biotechnologie

Bio- und Gentechnik können im Bereich der industriellen Produktion sowie der nachsorgenden Umwelttechnik die Belastung der Umwelt mit Schadstoffen mindern und den Energieverbrauch deutlich verringern. Ob die Gentechnik auch im Bereich der landwirtschaftlichen Produktion zu einer dauerhaft umweltgerechten Entwicklung beitragen kann, ist gegenwärtig allerdings noch offen. Zwar lassen sich beispielsweise Pflanzen herstellen, die widerstandsfähig gegen Schädlinge sind, doch kann mangels Erfahrung noch nicht beurteilt werden, ob dies langfristig zu einem verringerten Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und damit zu geringeren Umweltbelastungen führt. Angesichts der bestehenden Wissenslücken kann die derzeitige Anwendung der Gentechnik in der Landwirtschaft nicht als nachhaltig angesehen werden. Generell ist jedoch absehbar, daß die Biotechnologie an wirtschaftlicher Bedeutung gewinnen wird, auch wenn der Umweltschutz als Motiv für den Einsatz von Biotechnologie bislang nicht entscheidend ist. Fraglich ist, ob durch die Biotechnologie zusätzliche Arbeitsplätze entstehen. Dies sind einige Ergebnisse einer Studie des Umweltbundesamtes, die einen Überblick über gegenwärtige und zukünftige Einsatzfelder der Biotechnologie gibt.
Darüber hinaus werden in der Studie mit dem Titel "Beitrag der Biotechnologie zu einer dauerhaft umweltgerechten Entwicklung" die Aktivitäten des Umweltbundesamtes zum Bereich Biotechnologie dargestellt, Empfehlungen und Handlungsvorschläge abgeleitet sowie Forschungsbedarf aufgezeigt.

Die Biotechnologie hat eine lange Tradition, ihre Wurzeln liegen in der Herstellung von Lebensmitteln. So kannten bereits die Sumerer 3000 v. Chr. die Fermentation zur Herstellung von Bier mittels Hefe.
Schließlich hat die traditionelle Biotechnologie in verschiedene Produktionszweige bis hin zur Trinkwasseraufbereitung oder der Behandlung von Abwasser, Abfällen und Abluft Einzug gehalten. Durch die Einführung der modernen und insbesondere der neuen Biotechnologie haben sich weitere Einsatzmöglichkeiten erschlossen.

Während die traditionelle Biotechnologie auf der standorteigenen Mikroflora basiert - zum Beispiel bei der Spontanfermentation mittels standorteigener Milchsäurebakterien zur Herstellung von Sauerkraut und Salzgurken -, verwendet die moderne Biotechnologie gezielt natürlich vorkommende Mikroorganismen, so zum Beispiel als Starterkulturen für Fermentationsprozesse bei der Herstellung von Käse und Rohwurst. Die neue Biotechnologie zeichnet sich durch die Verwendung gentechnisch veränderter Organismen aus. Eines haben alle Formen der Biotechnologie gemeinsam: Die Prozesse der Stoffumwandlung, -synthese und -produktion sind stets biologischer Natur. Sie laufen entweder mit lebenden mikrobiellen, pflanzlichen oder tierischen Organismen (bzw. Zellen) oder mit daraus gewonnenen Enzymen ab, zum Beispiel in Waschmitteln zum sogenannten "stone-washing" von Jeans.

· Akzeptanz für Biotechnologie in der Bevölkerung ist sehr unterschiedlich

Noch immer, so zeigt die Studie, ist die Akzeptanz in der Bevölkerung für die neue Biotechnologie - unter Einschluß der Gentechnik - vergleichsweise gering. Sie muß aber differenziert betrachtet werden. Während die Anwendung in der Medizin überwiegend positiv bewertet wird, stößt sie in der Landwirtschaft und im Lebensmittelbereich eher auf Ablehnung. Zur Versachlichung der Diskussion, die sowohl Chancen als auch Risiken berücksichtigt, ist neben einer offensiveren und transparenteren Informationspolitik - vor allem seitens der Wirtschaft und der Wissenschaft - auch eine bessere Umweltbildung gefragt. Bislang wurden die auf Zukunftsgestaltung zielenden Aspekte oft vernachlässigt. Dabei muß sich die Biotechnologie wie jede andere Technologie in das Leitbild einer dauerhaft umweltgerechten Entwicklung einfügen. Dies erfordert eine wirtschaftliche, soziale und ökologische Bewertung biotechnischer Verfahren und Produkte. Das Umweltbundesamt arbeitet insbesondere an den Kriterien zur Beurteilung ökologischer Wirkungen der Bio- und Gentechnologie.

· Biotechnologie in der industriellen Produktion noch zu wenig genutzt

In der industriellen Produktion werden Mikroorganismen sowie daraus gewonnene Enzyme eingesetzt. Oft ist mit dem Einsatz gentechnisch veränderter Mikroorganismen eine effektivere Nutzung der stofflichen und energetischen Ressourcen sowie eine Verminderung der Emissionen verbunden. Da zudem Abfälle aus der Produktion und in der Regel auch die Endprodukte überwiegend biologisch abbaubar sind, besitzt die Biotechnologie erhebliche Potentiale für einen vorsorgenden, produktionsintegrierten Umweltschutz. Konventionelle chemisch-technische Herstellungsprozesse lassen sich oft durch weniger umweltbelastende biotechnische Verfahren ersetzen. Dieses Potential wird insgesamt noch zu wenig genutzt. Bisherige Einsatzfelder beschränken sich vor allem auf den Pharma- und Lebensmittelbereich sowie auf die Wasch- und Reinigungsmittelindustrie. Für die Substitution traditioneller Verfahren spielten Umweltschutzaspekte bisher nur eine untergeordnete Rolle. Vielmehr standen rein wirtschaftliche Motive im Vordergrund. Neue Einsatzbereiche für biotechnische Verfahren sind deshalb vor allem dort zu erwarten, wo mit Qualitätsverbesserungen oder Produktinnovationen Markt- und Kostenvorteile verbunden sind.
Bei Lebensmitteln lassen sich beispielsweise die Haltbarkeit und der Gehalt wertvoller Inhaltsstoffe erhöhen. Unter den Pharmaka sind bestimmte Wirkstoffe nur mittels Gentechnik in ausreichender Menge herstellbar und/oder ausschließlich über die Gentechnik zugänglich. Daher ist die Akzeptanz in der Bevölkerung für die Anwendung dieser sogenannten "roten Gentechnik" vergleichsweise hoch. Zu den in Deutschland zugelassenen gentechnisch hergestellten Medikamenten gehören Insulin (gegen Zuckerkrankheit) und Interferone (zum Beispiel gegen Leukämie, Aids und Multiple Sklerose).
Im güterproduzierenden Sektor sind biotechnologische Verfahren gegenwärtig auf die Herstellung weniger Produktgruppen beschränkt. Weitere Anwendungsmöglichkeiten zeichnen sich zwar ab, doch stehen einer Realisierung in der Papier- und Zellstoffindustrie, in der Textil- und Lederindustrie oder bei der Herstellung von Grundchemikalien noch Hemmnisse entgegen. Dazu gehört unter anderem, daß beispielsweise erforderliche Enzyme derzeit nur begrenzt verfügbar sind und teilweise auch nur mangelnde Reinheit und geringe Stabilität aufweisen. Hinzu kommt, daß chemisch-technische Verfahren auf Erdölbasis derzeit kostengünstiger und aufgrund ihrer Kuppelproduktion im komplexen Chemieverbund nur schwer zu ersetzen sind.

· Biotechnologie in der Umwelttechnik hat sich bewährt

Biologische Verfahren werden seit langem bei der Behandlung von Abwasser, Abfällen und Abluft, sowohl zur Schadstoffbeseitigung, als auch zur Rohstoff- und Wertstoffrückgewinnung, erfolgreich eingesetzt. Besondere Impulse hat die Umweltanalytik durch biotechnologische Verfahrensentwicklungen erhalten (Biosensoren). Beispielhaft sind die verfahrenstechnischen Optimierungen bei der biologischen Abwasserreinigung: Mit Hilfe von Mikrofiltermembranen können Mikroorganismen in der Abwasserbehandlungsanlage zurückgehalten werden. Die damit einhergehende Erhöhung der Biomasse steigert den Abbau der Abwasser-inhaltsstoffe. Mit dieser Technik werden nicht nur die organische und anorganische Belastung des Abwassers verringert, sondern auch Krankheitserreger beseitigt.
Einen besonderen ökonomischen Vorteil besitzen biologische Verfahren bei der Sanierung von Altlasten-verseuchten Böden. Sie werden auch in situ (das heißt vor Ort) angewendet, der Aushub und Transport zu zentralen Behandlungsanlagen entfällt dann. Allerdings sind diese Verfahren, bei denen die standorteigenen Mikroorganismen genutzt werden, bislang nur auf leicht abbaubare Schadstoffe und auf bestimmte hydrogeologisch geeignete Standorte begrenzt. Nachteilig ist auch der relativ große Zeitaufwand im Vergleich zur thermischen Behandlung der Böden. Zur Verbreiterung des abbaubaren Schadstoffspektrums könnten optimierte oder gentechnisch veränderte Mikroorganismen beitragen. Im Falle einer technischen und kommerziellen Umsetzung, die allerdings vorerst noch nicht absehbar ist, sind damit in Verbindung stehende ökologische Nachteile auszuschließen.

· Gentechnik in der Landwirtschaft ist differenziert zu betrachten

Während gentechnisch veränderte Organismen bei industriellen Prozessen in kontrollierbaren geschlossenen Systemen verwendet werden, ist ihr Einsatz in der Umwelt, z.B. in der Landwirtschaft ("grüne Gentechnik"), meistens mit einer großflächigen Ausbringung in die Umwelt verbunden und deshalb wesentlich vorsichtiger zu bewerten. Hinzu kommt, daß insbesondere in der Tierzucht der Einsatz der Gentechnik ethische Grenzen berührt.
In der Pflanzenzucht wird die Gentechnik bereits eingesetzt. So will man durch die Züchtung von krankheits- und schädlingsresistenten Pflanzen den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln verringern. Bislang ist mangels Daten und Erfahrungen noch offen, wie groß die Entlastungseffekte für die Umwelt tatsächlich sein werden. Die Chancen, die der Einsatz der Gentechnik bietet, müssen eingehend ermittelt und dürfen nur unter Wahrung des Sicherheits- und Vorsorgeprinzips genutzt werden. Neben den direkten Wirkungen gentechnisch veränderter Organismen auf ihre Umwelt sind besonders die sogenannten sekundären Effekte zu beachten: Ändert sich die allgemeine landwirtschaftliche Praxis durch den Einsatz von Gentechnik? Werden weniger Sorten als bisher angebaut? Wird die Fruchtfolgegestaltung geändert? Werden Böden intensiver genutzt? Diese und weitere Fragen müssen noch geklärt werden. Insbesondere gilt es, Langzeitwirkungen gentechnisch veränderter Pflanzen und Organismen auf die Umwelt genau zu beobachten. Hierzu bedarf es eines umfassenden Langzeitmonitorings auch nach deren Marktzulassung. Nur so lassen sich mögliche Wirkungen gentechnisch veränderter Pflanzen erkennen und verläßliche Daten für die Bewertung gewinnen.
Diese Probleme hat das Umweltbundesamt in seiner Studie zusammengestellt, entsprechenden Forschungsbedarf sowie Handlungsempfehlungen abgeleitet, so unter anderem hinsichtlich rechtlicher Regelungen, der Anpassung von Bewertungsmaßstäben auch unter Naturschutzaspekten, der landwirtschaftlichen Praxis sowie der Anforderung an genetische Konstrukte.

Berlin, den 23.03.1999

! Die Veröffentlichung "Beitrag der Biotechnologie zu einer dauerhaft umweltgerechten Entwicklung " ist in der Reihe TEXTE des Umweltbundesamtes als Nr. 1/99 erschienen, umfaßt 205 Seiten und kostet 20,- DM. Sie kann gegen Einsendung eines Verrechnungsschecks an die Firma Werbung und Vertrieb, Ahornstraße 1 - 2, 10787 Berlin, bestellt werden. Bitte bei der Bestellung TEXTE 1/99 angeben und auch den Absender nicht vergessen.

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